CN214065795U - 一种水冷螺旋 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种水冷螺旋，属于螺旋输送机领域。针对现有螺旋输送机冷却效果差和使用寿命低的问题，本实用新型提供了一种水冷螺旋，它包括与驱动机构连接的主轴，主轴上设有螺旋叶片，所述主轴包括与驱动机构连接的实心段，实心段与外套管连接，外套管内设有内套管，螺旋叶片靠近驱动机构的一端设有出水集箱管，另一端设有进水集箱管，出水集箱管和进水集箱管均分别与外套管连通，外套管与内套管之间设有分隔水路的节流环。本实用新型通过内外套管之间的间隙形成水流通道，通过节流环将水路分为两路，一路走水流通道，另一路走螺旋叶片，最终从内套管流出，采用双重水冷结构，增大换热面积，提高冷却效果；同时结构简单，成本低，使用寿命长。

Description

一种水冷螺旋

技术领域

本实用新型属于螺旋输送机领域，更具体地说，涉及一种水冷螺旋。

背景技术

螺旋输送机是一种能定量，连续，稳定的输送物料的设备，其结构主要含有变频电机，减速器，筒体，螺旋叶片，传动轴，密封结构等，目前在煤气化装置中得到广泛的使用，如科达炉，恩德炉，U-gas煤气化炉等流化床气化系统中的给煤机、出渣机均采用了螺旋输送机。当螺旋输送机用于出渣时，不仅需要实现定量，连续，稳定出料，还要保证将高温炉渣从900℃左右冷却至120℃以下即出渣皮带可以接受的温度，为了实现以上目的，目前，市场上主要采用水冷壳体，水冷主轴及水冷叶片的形式的螺旋输送机。

如中国专利申请号CN201921022999.4，公开日为2020年4月14日，该专利公开了一种出渣冷却装置，属于出渣设备领域。针对现有技术中出渣机运行过程中降温效果较差、使用寿命较低的问题，本实用新型提供一种出渣冷却装置，它包括设置在底座上的出渣机，出渣机包括动力传动装置，与动力传动装置连接的筒体，筒体内设置有与动力传动装置连接的螺旋主轴，所述筒体上方设置有一级降温区，筒体下方设置有二级降温区，所述二级降温区包括雾化喷嘴，雾化喷嘴上设置有冷却水进口、气体介质进口和冷却介质出口，冷却介质出口朝向筒体下方的出料侧。该专利的不足之处在于：高温物料在螺旋内部与主轴和壳体的接触面积有限，导致冷渣能力不足，需要增加喷淋水装置，产生水汽和湿渣给环境和输送带来新的问题。

又如中国专利申请号CN200810238515.X，公开日为2009年5月6日，该专利公开了一种高温物料输送螺旋，其包括有主轴和固定在主轴外侧的螺旋叶片，主轴为双套管空心轴，主轴外套管和螺旋叶片整体由堆焊技术制作而成，主轴内套管中设有主进水管，两套管之间为主轴冷却回水通道，螺旋叶片中沿主轴外套管表面设有空心水冷槽，主进水管的出口端设有分流装置，通过分流装置将冷却水分成两路，分别进入主轴冷却回水通道和螺旋叶片空心水冷槽中，两路冷却回水在主轴冷却回水通道的出水口汇合排出。该专利的不足之处在于：由于其螺旋叶片是采用钢板拼焊成的水夹套结构，叶片焊接截面为方形，起密封作用的焊缝较多，承压能力较差，同时长期运行，焊缝磨损后，容易出漏水情况，导致设备寿命降低。

实用新型内容

1、要解决的问题

针对现有螺旋输送机冷却效果差和使用寿命低的问题，本实用新型提供了一种水冷螺旋。本实用新型通过内外套管之间的间隙形成水流通道，通过节流环将水路分为两路，一路走水流通道，另一路走螺旋叶片，最终从内套管流出，采用双重水冷结构，增大换热面积，提高冷却效果；同时结构简单，成本低，使用寿命长。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种水冷螺旋，包括与驱动机构连接的主轴，主轴上设有螺旋叶片，所述主轴包括与驱动机构连接的实心段，实心段与外套管连接，外套管内设有内套管，螺旋叶片靠近驱动机构的一端设有出水集箱管，另一端设有进水集箱管，出水集箱管和进水集箱管均分别与外套管连通，外套管与内套管之间设有分隔水路的节流环。

更进一步的，所述节流环为圆环板，圆环板包括外环和内环，外环与外套管内壁连接，内套管穿过内环设置在外套管内。

更进一步的，圆环板上设有若干个供水流穿过的节流孔。

更进一步的，所述螺旋叶片由多根螺旋盘管叠焊而成或由螺旋盘管和螺旋扁钢叠焊而成。

更进一步的，当由多根螺旋盘管叠焊而成时，每根螺旋盘管的螺旋间距相同；当由螺旋盘管和螺旋扁钢叠焊而成时，螺旋盘管与螺旋扁钢的螺旋间距相同。

更进一步的，主轴外侧和螺旋叶片外侧均设有耐磨层。

更进一步的，所述耐磨层的材质为镍基合金。

更进一步的，内套管与节流环的内环之间留有1～3mm间隙，且节流环处于出水集箱管和进水集箱管之间所对应的外套管内。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型通过内外套管之间的间隙形成水流通道，在该间隙内注水冷却水，节流环的设置使得水路一方面从该水流通道内流动；另一方面使得水流从进水集箱管进入流至螺旋叶片内再流入出水集箱管内，两条水路最终汇集到内套管内流出，两条水路的流向均是与螺旋物料的移动方向相反，使得物料与螺旋叶片以及主轴内的冷却水换热效果更高，对物料的冷却效果更加明显，且整体结构简单，易于维修；

(2)本实用新型采用圆环板作为节流环，且圆环板的外环与外套管内壁焊接，内管套与内环之间不做任何连接，使得当驱动机构驱动外套管旋转时，内套管处于一个固定状态不会随之一起旋转，方便螺旋输送机水冷通道的密封设计；同时在圆环板上开设若干个节流孔，合理分配进入到螺旋叶片和水流通道内的水量，使其传热效果更好，进一步提高对物料的冷却效果；

(3)本实用新型中的螺旋叶片采用多根螺旋盘管叠焊或采用螺旋盘管和螺旋扁钢叠焊而成而成，使其整体承受水压能力更好，提高螺旋叶片的使用寿命；同时使得螺旋叶片的换热面呈波浪形，与物料的接触面积更大，进而增加换热面积，提高对物料的冷却效果；

(4)本实用新型在主轴外侧和螺旋叶片的外侧均设有镍基合金耐磨层，且厚度是微米级的，保证实心段和螺旋叶片在进行传热的同时提高整体的耐磨性能，避免部件发生磨损，降低整个装置的维修成本；且将内套管与节流环的内环之间留有1～3mm间隙，保证节流环的旋转不会影响到内套管，提高内套管的稳定性能；

(5)本实用新型中的实心段以及螺旋叶片所需原材料均为常用的普通碳钢和钢管，加工方式均为现有成熟的技术，焊接量较少，结构更加稳定可靠，生产成本更低；同时螺旋盘管的原材料为整根钢管，通过盘管机加工而成，减少了拼接的焊缝，提高螺旋盘管的承受水压能力。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为螺旋盘管的结构示意图；

图3为本实用新型的另一种结构示意图。

图中：1、实心段；2、出水集箱管；3、节流环；4、内套管；5、外套管；6、螺旋盘管；7、进水集箱管；8、螺旋扁钢；101、主轴；102、螺旋叶片。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

如图1所示，一种水冷螺旋，包括与驱动机构连接的主轴101，主轴101上设有螺旋叶片102，其中主轴101包括与驱动机构连接的实心段1，实心段1即为由圆钢或锻件机加工而成，设计有键槽和安装轴承和轴套的位置，加工均对实心段1的截面进行减薄，选择实心段1方便加工的同时，使得实心段1截面模量更大，抗弯和抗扭性能更强。实心段1与外套管5连接，外套管5内设有内套管4。具体的，外套管5和内套管4组成双套管结构，外套管5和内套管4均为两端开口的无缝钢管，外套管5的一端与实心段1焊接，另一端作为进水端，与螺旋输送机上的其它部件连接，螺旋叶片102设置在外套管5上。内套管4设置在外套管5内，但是内套管4不与实心段1焊接，内套管4的一端与实心段1和外套管5形成的焊缝留有距离，因出水集箱管2内的水最终流至内外套管之间的间隙内，将内管套4与实心段1留有距离是为了形成冷却水回流汇集的空间，方便冷却水最终从内套管4内排出。该距离视具体工作情况而定，另一端伸出外套管5外并且与螺旋输送机上的其它部件连接。内外套管之间的间隙为主轴101的冷却水通道，并且冷却水通道内水流方向与物料输送方向相反。

螺旋叶片102靠近驱动机构的一端设有出水集箱管2，另一端设有进水集箱管7，即出水集箱管2和进水集箱管7均与螺旋叶片102的端部焊接连通，出水集箱管2和进水集箱管7均分别与外套管5连通，冷却水可从冷却水通道进入水集箱管7内，再流入至螺旋叶片102内，再流至出水集箱管2内，再从出水集箱管2流至冷却水通道内，对螺旋叶片102进行冷却，且冷却水的流动方向与物料输送方向相反。外套管5与内套管4之间设有分隔水路的节流环3，即节流环3与外套管5连接，内套管4穿过节流环3，并且内套管4与节流环3之间留有供水流过的间隙。因在通常情况下，水往压力低的地方流动，当在内外套管之间的间隙内注水后，水流会在冷却水通道内流动，但是节流环3的设置加大水流的阻力，只允许部分水从节流环3穿过，然后汇集到内套管4内进行排出；另一部分水则被迫进入到进水集箱管7内，流至螺旋叶片102中，再流至出水集箱管2内，最终再从出水集箱管2内回流至内套管4内进行排出。因此，节流环3的设置将水路分成了两路，一路对螺旋叶片102进行冷却，另一路对内外套管进行冷却，提高整体的冷却效率。

本实用新型的原理如下：当水冷螺旋工作时，因实心段1与驱动机构连接，外套管5与实心段1焊接，内套管4设置在外套管5内不与外套管5和实心段1接触，因此当驱动机构工作时，实心段1和外套管5均处于旋转状态，而内套管4处于静止状态。冷却水从远离驱动机构的内外套管一侧的间隙注入，冷却水在内外套管之间的间隙流动，即以图1为例，从右往左流动，当流动至节流环3所在位置时，因节流环3增加了对水的阻力，使得水一部分从节流环3处流出，继续在内外套管之间的间隙流动，流至冷却回水汇集的空间后最终从内套管4内排出；另一部分水则从间隙进入到进水集箱管7内，再流经螺旋叶片102，流至出水集箱管2内回流至冷却回水汇集的空间，最终从内套管4排出。在这对节流环3进行进一步的设置，节流环3所在的位置处于出水集箱管2和进水集箱管7之间所对应的外套管5内，保证冷却水能够及时进入到进水集箱管7内以及从出水集箱管2流出的水能够及时经过内套管4排出，有利于冷却水对螺旋叶片102的冷却。本实用新型采用既对螺旋叶片102进行冷却，又对内外套管进行冷却，采用双冷却的结构使得换热面积增大，有效提高对物料的冷却能力，并且制造成本低，结构简单，使用寿命长。

在本实施中节流环3为圆环板，结构简单，来源广泛。圆环板包括外环和内环，外环与外套管5内壁连接，内套管4穿过内环设置在外套管5内。具体的，圆环板为钢板加工而成，圆环板的外环与外套管5内壁焊接，同时内环上开设有中心孔，内套管4穿过中心孔，并且内套管4与节流环3的内环之间留有1～3mm间隙，水流通过该间隙流动；即中心孔的直径大于内套管4外径1～3mm，内套管4不与节流环3有直接接触。保证内套管4状态稳定，不会受到节流环3的转动而发生转动，提高工作稳定性。更进一步的，圆环板上设有若干个供水流穿过的节流孔，节流孔能够将水流进行分流，节流孔的设置是通过对结构整体的有限元流分析，合理分配两路的冷却水流量，使其传热效果更好，进一步提高对物料的冷却效果。

实施例2

如图2和图3所示，基本同实施例1，为了保证部件的使用寿命，进一步提高工作的稳定性，在本实施中螺旋叶片102由多根螺旋盘管6叠焊而成或由螺旋盘管6和螺旋扁钢8叠焊而成。当螺旋叶片102由多根螺旋盘管6叠焊而成时，螺旋盘管6原材料为整根钢管，通过盘管机加工而成，减小了拼接的焊缝，钢管承受水压能力较高，使用寿命更长。并且当由多根螺旋盘管6叠焊而成时，每根螺旋盘管6的螺旋间距相同，每根钢管经过盘管机加工成螺旋间距相同，螺旋基圆半径逐渐增大，多根螺旋盘管6叠焊在一起形成螺旋叶片102，为避免焊接应力变形和减少焊接量，焊缝采用断续角焊缝。当螺旋叶片102由螺旋盘管6和螺旋扁钢8叠焊而成时，螺旋盘管6与螺旋扁钢8的螺旋间距相同。即螺旋叶片102结构为螺旋盘管6与螺旋扁钢8叠焊的管屏螺旋叶片，螺旋扁钢8选用材料为扁钢，同样使用盘管机加工螺旋状，螺旋间距与螺旋盘管6的螺旋间距相同，螺旋基圆半径与螺旋盘管6配合，逐渐增大，螺旋叶片102为此种结构时，为了减少焊接量及焊缝应力，螺旋盘管6与螺旋扁钢8叠焊的焊缝继续采用间断焊接，同时为了保证螺旋叶片102的整体强度和换热效果，所选的扁钢8不易过薄(≥10mm)和过宽(≤40mm)，并且进水集箱管7和出水集箱管2上的开孔也根据螺旋盘管6的数量做相应的减少，与螺旋盘管6及外套管5的焊缝间距离更大，方便焊接及焊缝质量的保证。使设备的冷却水承压能力更强，结构更加稳定可靠。

更进一步的，主轴101外侧和螺旋叶片102外侧均设有耐磨层，耐磨层的材质为镍基合金，并且该耐磨层的厚度为35微米，采用超音速喷涂的工艺，不采用其他热喷涂工艺，避免热喷涂高温使螺旋叶片102和主轴101产出热变形，保证螺旋叶片102传热性能的同时，耐磨性有着显著的提高。本实用新型中的主轴101以及螺旋叶片102所需原材料均为常用的普通碳钢和钢管，加工方式均为现有成熟的技术，焊接量较少，结构稳定可靠，生产成本低。并且在冷却方便，螺旋叶片102的换热面为波浪形，与物料的接触面积大，继而换热面积大，两路水流的流向均是与螺旋物料的移动方向相反，使得物料与螺旋叶片102，物料与主轴101之间的冷却水换热效果高，换热效果好，使水冷螺旋的冷渣性能稳定且高效。

本实用新型所述实例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种水冷螺旋，包括与驱动机构连接的主轴(101)，主轴(101)上设有螺旋叶片(102)，其特征在于：所述主轴(101)包括与驱动机构连接的实心段(1)，实心段(1)与外套管(5)连接，外套管(5)内设有内套管(4)，螺旋叶片(102)靠近驱动机构的一端设有出水集箱管(2)，另一端设有进水集箱管(7)，出水集箱管(2)和进水集箱管(7)均分别与外套管(5)连通，外套管(5)与内套管(4)之间设有分隔水路的节流环(3)。

2.根据权利要求1所述的一种水冷螺旋，其特征在于：所述节流环(3)为圆环板，圆环板包括外环和内环，外环与外套管(5)内壁连接，内套管(4)穿过内环设置在外套管(5)内。

3.根据权利要求2所述的一种水冷螺旋，其特征在于：圆环板上设有若干个供水流穿过的节流孔。

4.根据权利要求1所述的一种水冷螺旋，其特征在于：所述螺旋叶片(102)由多根螺旋盘管(6)叠焊而成或由螺旋盘管(6)和螺旋扁钢(8)叠焊而成。

5.根据权利要求4所述的一种水冷螺旋，其特征在于：当由多根螺旋盘管(6)叠焊而成时，每根螺旋盘管(6)的螺旋间距相同；当由螺旋盘管(6)和螺旋扁钢(8)叠焊而成时，螺旋盘管(6)与螺旋扁钢(8)的螺旋间距相同。

6.根据权利要求1或5所述的一种水冷螺旋，其特征在于：主轴(101)外侧和螺旋叶片(102)外侧均设有耐磨层。

7.根据权利要求6所述的一种水冷螺旋，其特征在于：所述耐磨层的材质为镍基合金。

8.根据权利要求2所述的一种水冷螺旋，其特征在于：内套管(4)与节流环(3)的内环之间留有1～3mm间隙，且节流环(3)处于出水集箱管(2)和进水集箱管(7)之间所对应的外套管(5)内。

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