專利名稱：傳熱管內(nèi)污垢在線自動(dòng)清洗的流體動(dòng)力塑包螺旋線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型專利涉及的是一種傳熱管內(nèi)污垢在線自動(dòng)清洗的流體動(dòng)力塑包螺旋線。它適用于各種列管式結(jié)構(gòu)的傳熱發(fā)備，如換熱器、冷凝器、蒸發(fā)器等設(shè)備的管內(nèi)除垢防垢及其傳熱強(qiáng)化。
中國(guó)專利ZL91213000.8和文獻(xiàn)(自動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺旋線傳熱技術(shù)的試驗(yàn)研究，化工裝備技術(shù)，1997，N5，P4-8)報(bào)道了一種傳熱管內(nèi)鋼絲螺旋線除垢防垢及其傳熱強(qiáng)化技術(shù)。鋼絲螺旋線在管內(nèi)傳熱液體流動(dòng)能的帶動(dòng)下自轉(zhuǎn)，刮掃管內(nèi)壁的污垢，有在線、自動(dòng)、連續(xù)清洗防垢的功能；由于鋼絲螺旋線的導(dǎo)流作用使管內(nèi)液體作螺旋線流動(dòng)，還有鋼絲螺旋線對(duì)管內(nèi)邊界層的擾動(dòng)作用，使管內(nèi)的對(duì)流傳熱也得到強(qiáng)化。該技術(shù)的原理和功能很理想，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，但卻至今未能工程應(yīng)用。其根本原因是自轉(zhuǎn)鋼絲螺旋線與傳熱管壁之間的磨損問(wèn)題難以解決；其次是螺旋線的自轉(zhuǎn)力矩弱，需要有較高流速的管內(nèi)流體驅(qū)動(dòng)，使占其大多數(shù)的流速在0.8.0m/s以下的傳熱設(shè)備無(wú)法應(yīng)用。
本實(shí)用新型專利為了解決現(xiàn)有自轉(zhuǎn)金屬螺旋線清洗技術(shù)存在的與傳熱管壁磨損問(wèn)題和管內(nèi)流速0.8m/s以下的清洗力矩小足無(wú)法應(yīng)用問(wèn)題，提出一種傳熱管內(nèi)污垢在線自動(dòng)清洗的流體動(dòng)力塑包螺旋線，利用金屬螺旋線的塑料包層徹底解決與傳熱管壁之間的磨損問(wèn)題，同時(shí)利用螺旋式管口固定裝置使管程液體形成快速旋流、沖擊螺旋動(dòng)力輪來(lái)顯著強(qiáng)化塑料螺旋的旋轉(zhuǎn)力矩，以便在數(shù)量最多的、流速0.8m/s以下的低流速傳熱設(shè)備中廣泛應(yīng)用。
本實(shí)用的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種傳熱管內(nèi)污垢在線自動(dòng)清洗的流體動(dòng)力塑包螺旋線，它是由塑包螺旋線、螺旋式管口固定裝置、螺旋動(dòng)力輪、傳熱管組成。塑包螺旋線是塑料包復(fù)的金屬螺旋線，通過(guò)螺旋動(dòng)力輪-轉(zhuǎn)軸安裝到螺旋式管口固定裝置上。傳熱管的出口端安裝有護(hù)套。
設(shè)備運(yùn)行時(shí)，傳熱管內(nèi)流體本來(lái)軸向流動(dòng)，在塑包螺旋線的導(dǎo)流作用下作螺旋線流動(dòng)。被導(dǎo)向的流體給塑包螺旋線以反作用力力矩。在該力矩的作用下塑包螺旋線自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，并且橫向振動(dòng)，實(shí)行管內(nèi)污垢的自動(dòng)清洗。由于傳熱管內(nèi)流體作螺旋線流動(dòng)，并且受旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的塑包螺旋線的擾動(dòng)，使管內(nèi)的對(duì)流傳熱過(guò)程得到有效的強(qiáng)化。由于塑包螺旋線采用耐磨工程塑料制造，徹底地解決了現(xiàn)有金屬螺旋線與傳熱管壁間的磨損問(wèn)題。管內(nèi)流體經(jīng)過(guò)螺旋式管口固定裝置形成的快速旋流，直接沖推螺旋動(dòng)力輪，這一沖推力矩不僅其值較大，并且與塑包螺旋線的自轉(zhuǎn)力矩同方向，疊加的結(jié)果使塑包螺旋線的工作力矩顯著地強(qiáng)化，從而有效地解決中低流速(0.8m/s～0.4m/s)傳熱管內(nèi)污垢清洗力矩不足的難題，使自動(dòng)旋轉(zhuǎn)清洗螺旋線技術(shù)的應(yīng)用范圍擴(kuò)大了數(shù)倍。


圖1是本實(shí)用新型的一種傳熱管內(nèi)污垢在線自動(dòng)清洗的流體動(dòng)力塑包螺旋線原理圖。
圖2是圖1中A-A剖視的塑包螺旋線的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1和附圖2對(duì)本實(shí)用新型專利作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
圖中1.轉(zhuǎn)軸 2.磨頭 3.螺旋式管口固定裝置 4.芯筒 5.螺旋片 6.螺旋動(dòng)力輪 7.輪轂 8.螺旋翼片 9.螺旋線頭部 10.塑包螺旋線 11.傳熱管12.護(hù)套 13.塑料包層 14.金屬螺旋線一種傳熱管內(nèi)污垢在線自動(dòng)清洗的流體動(dòng)力塑包螺旋線，在傳熱管11內(nèi)設(shè)置由金屬螺旋線14和.塑料包層13結(jié)合的塑包螺旋線10。塑包螺旋線10的塑料包層6均有效地解決了金屬螺旋線5與傳熱管11壁間的磨損問(wèn)題。塑包螺旋線10通過(guò)螺旋線頭部9通過(guò)螺旋動(dòng)力輪6、轉(zhuǎn)軸1和磨頭2固定在螺旋式管口固定裝置3上。螺旋式管口固定裝置3由螺旋片5和芯筒4構(gòu)成。螺旋動(dòng)力輪6由螺旋翼片8和輪轂7構(gòu)成。傳熱管11的出口端安裝有護(hù)套12。
設(shè)備運(yùn)行時(shí)，傳熱管11內(nèi)的流體本來(lái)是軸向流動(dòng)的，在塑包螺旋線10的導(dǎo)流作用下作螺旋線流動(dòng)。被導(dǎo)向的流體給塑包螺旋線10以反作用力力矩。在此力矩作用下，塑包螺旋線10自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，并且橫向振動(dòng)，實(shí)行自動(dòng)除垢防垢。經(jīng)過(guò)碳鋼傳熱管11內(nèi)壁的人工模擬污垢(1/5水泥，4/5碳酸鈣粉，乳膠調(diào)制)200小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)表明自動(dòng)清洗能力強(qiáng)。由于傳熱管11內(nèi)熱流體作螺旋線流動(dòng)，并且受旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的塑包螺旋線10的擾動(dòng)，使管內(nèi)的對(duì)流傳熱過(guò)程得到有效的強(qiáng)化。在內(nèi)徑32mm、水冷卻的不銹鋼管、管外水蒸汽加熱的條件下測(cè)試表明，傳熱系數(shù)平均提高了50％作用。
螺旋式管口固定裝置3和螺旋動(dòng)力輪6是塑包螺旋線10的旋轉(zhuǎn)力矩的強(qiáng)化機(jī)構(gòu)。傳熱管11的內(nèi)流體經(jīng)過(guò)螺旋式管口固定裝置3形成的快速旋流，直接沖擊螺旋動(dòng)力輪6，這一沖擊力矩不僅其值較大，并且與塑包螺旋線10的自轉(zhuǎn)力矩同方向，疊加的結(jié)果使塑包螺旋線10的工作力矩顯著地強(qiáng)化，從而使塑包螺旋線10在中低流速(8.0m/s～0.4m/s)傳熱管內(nèi)污垢清洗力矩不足的難題得以破解，使其應(yīng)用范圍大大的擴(kuò)展。例如，在內(nèi)徑32mm、管內(nèi)水冷卻的立式不銹鋼管的條件下試驗(yàn)表明，塑包螺旋線10可以在0.35m/s的條件下自動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
螺旋式管口固定裝置3由螺旋片5和芯筒4兩部分構(gòu)成。螺旋片5的螺旋方向與塑包螺旋線10的方向恰好相反。螺旋片5的螺旋角在20°～60°的范圍，優(yōu)選方案是管內(nèi)流速較低者螺旋角取較小值，使流體增速較大。螺旋片5的數(shù)量為3～6，優(yōu)選方案是傳熱管11的管徑愈大螺旋片5的片數(shù)也愈多。芯筒4的作用是通過(guò)增大入流液體的旋流半徑、減少入口流道面積提高流速，增大對(duì)螺旋動(dòng)力輪6的沖推矩。芯筒4的優(yōu)選方案是外徑與傳熱管11的內(nèi)徑的比值在0.2～0.8的范圍。
螺旋動(dòng)力輪6由螺旋翼片8和輪轂7兩部分構(gòu)成。螺旋翼片8的螺旋方向與塑包螺旋線10的方向相同。螺旋翼片8的螺旋角一般在20°～60°的范圍，優(yōu)選方案是使螺旋翼片8盡量與從旋流管口固定裝置3來(lái)的沖擊旋流垂直，使其產(chǎn)生的沖擊力矩最大化。螺旋翼片8的數(shù)量為3～6，優(yōu)選方案是傳熱管11的管徑愈大翼片8的片數(shù)也愈多，輪轂7的外徑與傳熱管11的內(nèi)徑的比值在0.2～0.6的范圍。
螺旋式管口固定裝置3和螺旋動(dòng)力輪6，采用工程塑料注塑成形，制造簡(jiǎn)便，成本低廉。
金屬螺旋線14的制造材料可以是不銹鋼、碳鋼、銅與銅合金、鈦與鈦合金，主要依據(jù)傳熱管11內(nèi)的流體的腐蝕性選擇。
塑料包層13的厚度在0.5mm～3.0mm的范圍，采用耐磨性好、注塑工藝性好的工程塑料制造，同時(shí)考慮傳熱管11內(nèi)的熱流體的溫度高低條件選擇。
在傳熱管11的出口端安裝有護(hù)套12，作用是防止塑包螺旋線10尾部與傳熱管11之間發(fā)生磨損，保護(hù)傳熱管11的出口部；并且個(gè)別塑包螺旋線10若出現(xiàn)脫落時(shí)防止隨管內(nèi)流體帶到下游。
權(quán)利要求1.一種傳熱管內(nèi)污垢在線自動(dòng)清洗的流體動(dòng)力塑包螺旋線，由傳熱管(11)、螺旋式管口固定裝置(3)、螺旋動(dòng)力輪(6)、塑包螺旋線(10)組成，其特征在于傳熱管(11)內(nèi)設(shè)置的塑包螺旋線(10)是由金屬螺旋線(14)和塑料包層(13)組成，經(jīng)過(guò)螺旋動(dòng)力輪(6)、轉(zhuǎn)軸(1)安裝到螺旋式管口固定裝置(3)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的傳熱管內(nèi)污垢在線自動(dòng)清洗的流體動(dòng)力塑包螺旋線，其特征是螺旋式管口固定裝置(3)和螺旋動(dòng)力輪(6)，采用工程塑料制造。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的傳熱管內(nèi)污垢在線自動(dòng)清洗的流體動(dòng)力塑包螺旋線，其特征是螺旋式管口固定裝置(3)由螺旋片(5)和芯筒(4)兩部分構(gòu)成，螺旋片(5)的螺旋方向與塑包螺旋線(10)或塑料螺旋扭帶(20)的螺旋方向都恰好相反。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的傳熱管內(nèi)污垢在線自動(dòng)清洗的流體動(dòng)力塑包螺旋線，其特征是螺旋動(dòng)力輪(6)由螺旋翼片(8)和輪轂(7)兩部分構(gòu)成，螺旋翼片(8)的螺旋方向與塑包螺旋線(10)的螺旋方向都相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的傳熱管內(nèi)污垢在線自動(dòng)清洗的流體動(dòng)力塑包螺旋線，其特征是傳熱管(11)的出口端安裝有護(hù)套(12)。
專利摘要傳熱管內(nèi)污垢在線自動(dòng)清洗的流體動(dòng)力塑包螺旋線，以管內(nèi)流體為動(dòng)力帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)實(shí)行自動(dòng)除垢防垢又不磨損管壁。利用塑包螺旋線的導(dǎo)向作用使管內(nèi)熱流體螺旋線流動(dòng)強(qiáng)化對(duì)流傳熱，傳熱系數(shù)可以提高30％左右。利用螺旋式管口固定裝置和螺旋動(dòng)力輪產(chǎn)生的沖擊力矩，使塑包螺旋線的旋轉(zhuǎn)力矩大大強(qiáng)化，能夠在較低流速的各種列管式傳熱設(shè)備中廣泛應(yīng)用。這種塑包螺旋線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，新舊設(shè)備通用，使用方便，綜合效益高。
文檔編號(hào)F28G3/00GK2681074SQ20042003510
公開(kāi)日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月20日
發(fā)明者彭德其, 俞秀民, 俞天蘭, 吳金香, 蔣少青, 支校衡, 金俊杰, 林偉璐 申請(qǐng)人:株洲工學(xué)院帥科機(jī)械清洗研究所