一種管式換熱器及其擾流裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于管式換熱器的擾流裝置，該擾流裝置包括至少兩個渦流發(fā)生器，以及設置于所述管式換熱器的換熱管內的固定軸，固定軸沿換熱管的軸向延伸；各渦流發(fā)生器均套裝于固定軸，并與固定軸間隙配合，以便渦流發(fā)生器能夠在介質流的作用下沿固定軸軸向運動，相鄰兩渦流發(fā)生器之間安裝有彈性元件，彈性元件的形變方向為固定軸的軸向，以通過彈性部件實現渦流發(fā)生器的軸向定位。這樣，通過選擇彈性元件的材料參數，即能夠令介質流流速發(fā)生變化時，相鄰兩渦流發(fā)生器的軸向位置做出及時調整，使得擾流裝置在不同的介質流速下均具有較好的擾流效果，從而提高了擾流裝置的擾流性能。本發(fā)明還公開了一種包括上述擾流裝置的管式換熱器。
【專利說明】一種管式換熱器及其擾流裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及換熱設備【技術領域】，特別涉及一種用于管式換熱器的擾流裝置。本發(fā)明還涉及一種包括上述擾流裝置的管式換熱器。
【背景技術】
[0002]作為一種重要的過程設備，管式水換熱器廣泛應用于火電及柴油發(fā)電機組、石油冶煉、冶金、造紙等行業(yè)。為提高水換熱器的性能，多在換熱管內設置擾流裝置，以便防止水垢在管壁堆積，且能夠強化不同溫度的介質在管程內的對流傳熱效率。
[0003]請參考圖1，圖1為一種典型的用于管式換熱器的擾流裝置。
[0004]一種典型的擾流裝置包括安插在換熱管內側的至少一段異徑轉振彈簧，異徑轉振彈簧與螺旋槳以固定連接的方式形成一個轉動元件，各轉動元件之間通過聯(lián)軸節(jié)轉動連接以組成可旋轉的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的兩端分別通過拉振彈簧固定于換熱管兩端的支架上。當兩種溫度不同的流體介質在換熱管內進行熱交換時，由于流體的流動作用，使螺旋槳帶動異徑轉振彈簧轉動，從而通過螺旋槳的轉動實現擾流作用，并同時通過彈簧對管壁的刮磨實現除垢。
[0005]但是，在上述擾流裝置中，其異徑轉振彈簧與螺旋槳固定連接，螺旋槳旋轉時帶動異徑轉振彈簧同步旋轉，較易造成彈簧的疲勞損壞；同時，上述各相鄰兩螺旋槳之間的距離是固定的，可根據渦流的衰減程度適當安排螺旋槳的排列位置，以期達到最合適的強化效果；但是，換熱器內的介質流速并不是一成不變的，如果固定相鄰兩螺旋槳之間的軸向距離，當介質流速小時，潤流的衰減程度快，起不到強化的效果；而當介質流速過大時，前一個渦流發(fā)生器產生的渦流會和后一個渦流發(fā)生器產生的渦流碰撞，造成不必要的損失。
[0006]因此，如何根據介質流速的變化調整擾流裝置的內部結構，以便在各種流速下均能夠得到較好的擾流效果，從而提高擾流裝置的性能，就成為本領域技術人員亟需解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種用于管式換熱器的擾流裝置，其能夠在不同的介質流速下均具有較好的擾流效果，從而具有較好的擾流性能。本發(fā)明的另一目的是提供一種包括上述擾流裝置的管式換熱器。
[0008]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種用于管式換熱器的擾流裝置，包括至少兩個渦流發(fā)生器，還包括設置于所述管式換熱器的換熱管內的固定軸，所述固定軸沿所述換熱管的軸向延伸；所述渦流發(fā)生器套裝于所述固定軸，并與所述固定軸間隙配合，相鄰兩所述渦流發(fā)生器之間安裝有彈性元件，所述彈性元件的形變方向為所述固定軸的軸向。
[0009]優(yōu)選地，所述渦流發(fā)生器包括輪轂和與所述輪轂轉動連接的擾流片，所述輪轂套裝于所述固定軸，并與所述固定軸間隙配合，所述彈性元件安裝于相鄰的兩所述輪轂。
[0010]優(yōu)選地，所述擾流片有多個，各所述擾流片在所述輪轂的周向均勻設置。[0011]優(yōu)選地，所述擾流片的最大外徑小于所述換熱管的內徑。
[0012]優(yōu)選地，所述固定軸為絲杠，所述輪轂開設有非圓形孔，所述絲杠的外周形狀與所述輪轂的非圓形孔形狀相同。
[0013]優(yōu)選地，所述彈性元件為彈簧。
[0014]優(yōu)選地，所述彈簧的外徑與所述換熱管的內徑相等。
[0015]本發(fā)明還提供一種管式換熱器，包括換熱管和安裝于所述換熱管內的擾流裝置，所述擾流裝置為如上所述的擾流裝置。
[0016]本發(fā)明所提供的擾流裝置用于管式換熱器，該擾流裝置包括至少兩個渦流發(fā)生器，以及設置于所述管式換熱器的換熱管內的固定軸，固定軸沿換熱管的軸向延伸；各渦流發(fā)生器均套裝于固定軸，并與固定軸間隙配合，以便渦流發(fā)生器能夠在介質流的作用下沿固定軸軸向運動，相鄰兩渦流發(fā)生器之間安裝有彈性元件，彈性元件的形變方向為固定軸的軸向，以通過彈性部件實現渦流發(fā)生器的軸向定位。
[0017]當管式換熱器的換熱管內有介質流流動時，介質流作用于渦流發(fā)生器，并推動渦流發(fā)生器繞固定軸轉動，從而在圓管內形成旋轉渦流，水流流動速度(雷諾數)越大，渦流發(fā)生器的轉動速度越快，形成的渦流周期越長。在換熱管內的介質流流速發(fā)生變化時，介質流施加給渦流發(fā)生器的軸向力也發(fā)生變化，則相鄰兩渦流發(fā)生器之間的彈性元件受到的軸向力改變，彈性元件的壓縮或伸長狀態(tài)發(fā)生改變，從而帶動渦流發(fā)生器沿固定軸的軸向轉動至彈性元件再次達到平衡的狀態(tài)，即彈性元件的軸向彈性力與介質流施加的軸向力再次相等的狀態(tài)，此時，渦流發(fā)生器再次達到與當前介質流流速相匹配的擾流狀態(tài)。
[0018]這樣，通過選擇彈性元件的材料參數，即能夠令介質流流速發(fā)生變化時，相鄰兩渦流發(fā)生器的軸向位置做出及時調整，使得擾流裝置在不同的介質流速下均具有較好的擾流效果，從而提高了擾流裝置的擾流性能。
[0019]在一種【具體實施方式】中，本發(fā)明所提供的渦流發(fā)生器包括輪轂和與輪轂轉動連接的擾流片，輪轂套裝于固定軸，并與固定軸間隙配合，彈性元件安裝于相鄰的兩輪轂；這樣，通過與固定軸間隙配合的輪轂實現擾流片的安裝，提高了安裝性能，且減少了固定軸與擾流片之間的摩擦阻力，進一步提高了擾流片的擾流能力。
[0020]在另一種【具體實施方式】中，本發(fā)明所提供的彈簧的外徑與換熱管的內徑相等，這樣，在彈簧軸向運動過程中，彈簧的外周與換熱管的內壁發(fā)生刮磨，從而通過彈簧實現了除垢的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明所提供的擾流裝置一種【具體實施方式】的結構示意圖；
[0022]圖2為圖1所示擾流裝置中輪轂與絲杠的裝配圖；
[0023]圖3所圖1所示擾流裝置中擾流片的結構示意圖；
[0024]圖4為圖1所示擾流裝置中彈簧的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明的核心是提供一種用于管式換熱器的擾流裝置，其能夠在不同的介質流速下均具有較好的擾流效果，從而具有較好的擾流性能。本發(fā)明的另一核心是提供一種包括上述擾流裝置的管式換熱器。
[0026]為了使本【技術領域】的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0027]請參考圖1，圖1為本發(fā)明所提供的擾流裝置一種【具體實施方式】的結構示意圖。
[0028]在一種【具體實施方式】中，本發(fā)明所提供的擾流裝置用于管式換熱器，該擾流裝置包括至少兩個渦流發(fā)生器1，以及設置于所述管式換熱器的換熱管2內的固定軸3，固定軸3沿換熱管2的軸向延伸；各渦流發(fā)生器I均套裝于固定軸3，并與固定軸3間隙配合，以便渦流發(fā)生器I能夠在介質流的作用下沿固定軸3軸向運動，相鄰兩渦流發(fā)生器I之間安裝有彈性元件，彈性元件的形變方向為固定軸3的軸向，以通過彈性部件實現渦流發(fā)生器I的軸向定位。
[0029]上述換熱管2通常為圓管，在管式換熱器中包括若干圓管，擾流裝置設置在各個圓管內部。
[0030]如圖2所示，上述渦流發(fā)生器I包括輪轂11和與輪轂11轉動連接的擾流片12，輪轂11套裝于固定軸3，并與固定軸3間隙配合，彈性元件安裝于相鄰的兩輪轂11 ;這樣，通過與固定軸3間隙配合的輪轂11實現擾流片12的安裝，提高了安裝性能，且減少了固定軸3與擾流片12之間的摩擦阻力，進一步提高了擾流片12的擾流能力。
[0031]從理論上來講，本發(fā)明所提供的渦流發(fā)生器I也不局限于上述結構形式，只要能夠實現擾流、并與固定軸3周向固定、軸向活動連接即可；例如，渦流發(fā)生器I可以通過擾流片12的安裝環(huán)直接套裝于固定軸3。
[0032]上述擾流片12有多個，各擾流片12在輪轂11的周向均勻設置，以便渦流發(fā)生器I具有足夠的擾流能力。擾流片12的具體設置數目可以為四片、五片、七片、九片等，擾流片12的數目應該擾流要求和輪轂11的外周面積等實際使用情況確定，在此不做限定。
[0033]為避免擾流片12在擾流過程中與換熱管2的內壁發(fā)生摩擦和碰撞，擾流片12的最大外徑小于換熱管2的內徑，以減少擾流片12的擾流阻力，保證其擾流效果。一般地，擾流片12的最大外徑比換熱管2的內徑小即可。
[0034]如圖3所示，優(yōu)選地，上述渦流發(fā)生器I為葉片式，即擾流片12為葉片形式，安裝環(huán)外周發(fā)散狀設置多個葉片，多個葉片形成螺旋槳狀，且沿著水流的方向，葉片的攻角逐漸增大，例如，首位置葉片的攻角可以為24° ,隨著水流方向，其他葉片的攻角以一定規(guī)律大于24° ;上述葉片的材料可以為POM、PPO塑料或者其他樹脂材料。
[0035]從理論上來講，本發(fā)明所提供的擾流片12也不局限于上述葉片的形式，只要能夠實現擾流的目的，擾流片12也可以為本領域中常規(guī)使用的其他形式，例如紐帶式擾流片12或者彈簧4式擾流片12等。
[0036]當管式換熱器的換熱管2內有介質流流動時，介質流作用于渦流發(fā)生器1，并推動渦流發(fā)生器I繞固定軸3轉動，從而在圓管內形成旋轉渦流，水流流動速度(雷諾數)越大，渦流發(fā)生器I的轉動速度越快，形成的渦流周期越長。在換熱管2內的介質流流速發(fā)生變化時，介質流施加給渦流發(fā)生器I的軸向力也發(fā)生變化，則相鄰兩渦流發(fā)生器I之間的彈性元件受到的軸向力改變，彈性元件的壓縮或伸長狀態(tài)發(fā)生改變，從而帶動渦流發(fā)生器I沿固定軸3的軸向轉動至彈性元件再次達到平衡的狀態(tài)，即彈性元件的軸向彈性力與介質流施加的軸向力再次相等的狀態(tài)，此時，渦流發(fā)生器I再次達到與當前介質流流速相匹配的擾流狀態(tài)。
[0037]這樣，通過選擇彈性元件的材料參數，即能夠令介質流流速發(fā)生變化時，相鄰兩渦流發(fā)生器I的軸向位置做出及時調整，使得擾流裝置在不同的介質流速下均具有較好的擾流效果，從而提高了擾流裝置的擾流性能。
[0038]在上述【具體實施方式】中，本發(fā)明所提供的固定軸3優(yōu)選為絲杠，輪轂11開設有非圓形孔，絲杠的外周形狀與輪轂11的非圓形孔形狀相同，由于輪轂11的安裝孔和絲杠的外周均為非圓結構，則在擾流片12相對于輪轂11轉動時，由于形狀的限制，使得輪轂11不會與絲杠發(fā)生相對轉動，這樣，輪轂11與絲杠僅具有軸向自由度，通過輪轂11和絲杠的形狀設計即實現了渦流發(fā)生器I與絲杠的徑向和切向定位，簡化了裝置的結構，節(jié)約了生產成本。
[0039]通常地，輪轂11中心開設的非圓形孔可以為正四邊形或六邊形的孔，也可為為三角形或者不規(guī)則形狀的孔。
[0040]從理論上來講，為了實現固定軸3與渦流發(fā)生器I之間的徑向和切向定位，也不局限于上述結構形式，也可以采用本領域中常規(guī)使用的可拆分的固定方式，例如銷軸連接或者螺栓連接等；需要指出的是，由于固定軸3與渦流發(fā)生器I之間需要具有軸向位移，則采用銷軸或者螺栓連接的定位方式時，需要在固定軸3的軸向開設若干銷孔或者螺紋孔，以滿足渦流發(fā)生器I的軸向運動要求。
[0041]如圖4所示，在上述【具體實施方式】中，本發(fā)明所提供的彈性元件可以為彈簧4，彈簧4套裝在絲杠上，且以其兩端分別固定安裝在相鄰的兩輪轂11上，并通過選擇彈簧4的剛度等參數，使得彈簧4在受到介質流推動時，能夠作用于輪轂11，驅動輪轂11運動至擾流能力最強的位置。
[0042]上述彈簧4的外徑與換熱管2的內徑相等，這樣，在彈簧4軸向運動過程中，彈簧4的外周與換熱管2的內壁發(fā)生刮磨，從而通過彈簧4實現了除垢的目的。
[0043]從理論上來講，上述彈性元件也不局限于彈簧4，只要能夠提供足有的彈性力，彈性元件也可以為本領域中常規(guī)使用的其他彈性元件，例如橡皮筋等。
[0044]除了上述擾流裝置，本發(fā)明還提供一種包括上述擾流裝置的管式換熱器，該管式換熱器的其他各部分結構請參考現有技術，在此不再贅述。
[0045]以上對本發(fā)明所提供的一種管式換熱器及其擾流裝置進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種用于管式換熱器的擾流裝置，包括至少兩個渦流發(fā)生器(I)，其特征在于，還包括設置于所述管式換熱器的換熱管(2)內的固定軸(3)，所述固定軸(3)沿所述換熱管(2)的軸向延伸；所述渦流發(fā)生器(I)套裝于所述固定軸(3)，并與所述固定軸(3)間隙配合，相鄰兩所述渦流發(fā)生器(I)之間安裝有彈性元件，所述彈性元件的形變方向為所述固定軸(3)的軸向。
2.根據權利要求1所述的用于管式換熱器的擾流裝置，其特征在于，所述渦流發(fā)生器(I)包括輪轂(11)和與所述輪轂(11)轉動連接的擾流片(12)，所述輪轂(11)套裝于所述固定軸(3)，并與所述固定軸(3)間隙配合，所述彈性元件安裝于相鄰的兩所述輪轂(11)。
3.根據權利要求2所述的用于管式換熱器的擾流裝置，其特征在于，所述擾流片(12)有多個，各所述擾流片(12 )在所述輪轂(11)的周向均勻設置。
4.根據權利要求3所述的用于管式換熱器的擾流裝置，其特征在于，所述擾流片(12)的最大外徑小于所述換熱管(2)的內徑。
5.根據權利要求2至4任一項所述的用于管式換熱器的擾流裝置，其特征在于，所述固定軸(3)為絲杠，所述輪轂(11)開設有非圓形孔，所述絲杠的外周形狀與所述輪轂(11)的非圓形孔形狀相同。
6.根據權利要求1至4任一項所述的用于管式換熱器的擾流裝置，其特征在于，所述彈性元件為彈簧(4)。
7.根據權利要求6所述的用于管式換熱器的擾流裝置，其特征在于，所述彈簧(4)的外徑與所述換熱管(2)的內徑相等。
8.一種管式換熱器，包括換熱管(2)和安裝于所述換熱管(2)內的擾流裝置，其特征在于，所述擾流裝置為如權利要求1至7任一項所述的擾流裝置。
【文檔編號】F28F13/12GK103808197SQ201410034944
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權日:2014年1月24日
【發(fā)明者】王云英, 喬海周, 趙曉嵩, 張有 申請人:濰柴動力股份有限公司