專利名稱：方便排氣補(bǔ)液清洗換液的熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種熱管，屬換熱器領(lǐng)域。
熱管是一種輸熱能力大，均溫性能好結(jié)構(gòu)簡單工作可靠的超導(dǎo)熱元件。以碳鋼作密封殼體純水作工質(zhì)的鋼/水熱管，具有強(qiáng)度高材料易得，造價(jià)低適應(yīng)面廣的優(yōu)點(diǎn)，得到較廣泛的應(yīng)用，在國內(nèi)外做為節(jié)能技術(shù)都開展了一場大規(guī)模的研究和應(yīng)用。僅以鋼/水熱管為例在整體形式上就有直桿型、U型(ZL92224358.1)、平板型、分離型、開型(ZL91224443.7)、可拆卸的敞開型(ZL87200256)、可拆卸的敞開型(ZL91206688.1)；在管型截面上有園型、橢園型、偏心型(ZL90217283.2)和方型等；在擴(kuò)展傳熱面上有串片型、螺旋翅片型、縱向肋片型(ZL89219488.X)橢園片型(ZL92217362.1)。銷釘型(ZL88217389.8)、八字型或蝴蝶型(ZL88102909.2)；在管內(nèi)結(jié)構(gòu)上有光管型(ZL90106466.1)、吸蕊型、螺旋裝置型(ZL92210004.7)、電泵提質(zhì)型(ZL85102929)、冷凝端上部置氧化銅型(ZL87103423)和置復(fù)合氧化劑型(ZL89102900.1)；對內(nèi)壁處理上有法蘭型(ZL90106466.1)鍍銅型和熱釩酸鹽溶液處理型(ZL86108394)；在工質(zhì)上又有純水型和純水加緩釋劑型之分，不一一贅述。
這些熱管絕大多數(shù)都是一次性使用的。即從熱管制作出來投入運(yùn)用，一直到熱管失效，喪失工作能力報(bào)廢，這期間均不能對熱管檢修維護(hù)，使之恢復(fù)工作能力。既使熱管在工作期間傳熱性能下降，人們也愛莫能助無能為力，否則只能提前報(bào)廢更換忍痛割愛，存在著很大浪費(fèi)。盡管熱管所創(chuàng)造的價(jià)值是本身造價(jià)的百倍千倍，這個(gè)浪費(fèi)也沒有理由忽視。有人說“在管殼和工質(zhì)不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)及管外表不腐蝕的情況下，熱管的壽命在理論上是相當(dāng)長的。”目前盡管鋼/水熱管相容性研究有了較大進(jìn)展，也不能根本解決鋼/水熱管的相容性問題，只是延緩了化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間和程度，贏得了工業(yè)上應(yīng)用的時(shí)間。實(shí)際上余熱回收用鋼/水熱管的工作壽命只有5—7年，而且生產(chǎn)和使用中還要符合遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn)DB21/T-696-93的要求規(guī)定。有人將才連續(xù)運(yùn)行三個(gè)月的鋼/水熱管元件鋸開，檢查熱管內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)管壁有一層黑色的物質(zhì)，質(zhì)地松疏，可擦拭清除。曾有對運(yùn)行后的鋼/水熱管解剖作工質(zhì)分析，溶液透明PH＝9(見中國第一屆熱管會議資料)、曾有人解剖失效的鋼/水熱管，發(fā)現(xiàn)溶液黑色，PH＝10.5含F(xiàn)e(OH)2?？陀^現(xiàn)實(shí)說明了對鋼/水熱管提出了非一次性使用，能夠在運(yùn)行中方便排氣補(bǔ)液，并能在檢修中清洗換液，反復(fù)使用延長熱管的工作壽命的課題。
熱管的誕生最先用于宇航上，所以研制和應(yīng)用都要求符合一次性使用的客觀條件。而今用在地面上余熱回收用的鋼/水熱管，比用在太空宇航器上的熱管具有一個(gè)極大的優(yōu)勢，就是容易得到人們的直接“照顧”，人們可以時(shí)常對其實(shí)施維護(hù)管理，根本不必仍在“一勞永逸”上浪費(fèi)太多精力。中國專利87200256《可拆卸的敞開型熱管式換熱器》中，改進(jìn)的為熱管上具有可拆卸的上端蓋，加熱水箱與工質(zhì)水箱合為一體，蒸汽從小孔排出。由于管有小孔相通，內(nèi)壓高于大氣壓，穩(wěn)定工作后，管內(nèi)工質(zhì)正常循環(huán)，熱管與外界無質(zhì)量交換。長期工作后，可以打開端蓋清洗繼續(xù)使用。其不盡如意處在于熱管停止工作后，受管內(nèi)真空負(fù)壓影響，管內(nèi)將吸滿水，熱管再次工作時(shí)啟動慢，工質(zhì)必須沸騰后，將部分工質(zhì)排出到一定量，才能在管內(nèi)進(jìn)行蒸發(fā)冷凝的循環(huán)過程，這個(gè)量不一定是熱管傳熱所需要的最佳工質(zhì)量，因而熱管也不一定是在最佳工況下運(yùn)行。更主要的是用普通水做工質(zhì)，管內(nèi)易形成水垢，影響傳熱效率。既使能清洗，也有熱管管徑小長度長，拆下端蓋孔徑小，檢修不方便不徹底的問題。換熱器又大多是連續(xù)工作，只有完成了一個(gè)生產(chǎn)周期，才有檢修清洗的機(jī)會。這個(gè)周期時(shí)間較長，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于熱管內(nèi)水垢形成的周期，勢必將造成熱管長期在低傳熱效率下工作的情況。
本實(shí)用新型的目的，是提供一種工作運(yùn)行中方便排氣補(bǔ)液，對鋼/水相容性無太高要求，檢修時(shí)方便清洗換液，管璧不腐蝕損壞很重可以適應(yīng)工作的情況下，能夠長期以高性能正常運(yùn)行，并且當(dāng)管內(nèi)壓力高于工作壓力時(shí)，能自動排氣降壓防爆的鋼/水重力式熱管。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)的。在熱管的冷凝端設(shè)置一個(gè)可以拆卸的熱管封頭，這個(gè)熱管封頭頂端開一內(nèi)外相通的小孔，封頭內(nèi)面是一園弧的凹球冠面，有一與球冠面吻合的鋼珠始終在彈簧力的作用下，嵌進(jìn)球冠面，把小孔封住，這個(gè)彈簧靠與熱管封頭內(nèi)壁螺紋結(jié)合的螺旋頂絲旋緊定位和調(diào)整壓力，用以保證鋼珠與封頭內(nèi)面在一定壓力范圍內(nèi)的密封，螺紋頂絲有通孔，使封頭內(nèi)的剩余空間成為熱管冷凝端不冷凝氣體的暫時(shí)貯存室。
這個(gè)熱管封頭的工作原理是當(dāng)熱管制作和運(yùn)行需排放氣體時(shí)，用專用工具將鋼珠壓下，使鋼珠離開凹球冠面，排放貯氣室氣體；當(dāng)熱管多次排氣后，管內(nèi)工質(zhì)自然會有損耗減少，再用專用工具插入小孔向下頂開鋼珠，對管內(nèi)補(bǔ)液；排氣或補(bǔ)液都可在熱管運(yùn)行中進(jìn)行，當(dāng)然只對特別設(shè)計(jì)制造的熱管換熱器具有實(shí)施條件時(shí)適用；當(dāng)熱管停止工作時(shí)，管內(nèi)因工質(zhì)冷凝形成真空負(fù)壓，彈簧對鋼珠的壓力大于大氣壓力，將熱管內(nèi)外密封，當(dāng)熱管內(nèi)壓力高于彈簧壓力時(shí)，鋼珠受封頭內(nèi)球冠面管內(nèi)氣壓的反作用力，將鋼珠推開自動排汽泄壓防爆；排汽后壓力降低到一定程度，彈簧壓力大于反作用力，又將鋼珠復(fù)位，自動停止排汽正常運(yùn)行；當(dāng)生產(chǎn)期結(jié)束停產(chǎn)檢修時(shí)，可拆卸熱管封頭，用專用工具清出殘存工質(zhì)，對熱管內(nèi)清洗擦拭，清除污物換上新工質(zhì)，裝好備用。
這個(gè)熱管封頭可以用在各種形式的封閉熱管上，不受熱管截面形狀、工質(zhì)、擴(kuò)展傳熱面等因素影響，當(dāng)然特別適應(yīng)園管式熱管，如果能與對管外壁有保護(hù)作用的翅片聯(lián)合作用，減少管壁的腐蝕和損壞，熱管的鋼/水相容性研究又有重大進(jìn)展，何況本實(shí)用新型又不怕鋼/水不容產(chǎn)生的不冷凝氣體，熱管的壽命不只在理論上，在實(shí)際上也確實(shí)能做到相當(dāng)長的。
本實(shí)用新型熱管所具有的優(yōu)點(diǎn)較明顯和突出，主要將一次性使用的熱管變成多次性反復(fù)使用的熱管，延長了熱管的工作壽命；改變了決定熱管工作壽命的關(guān)鍵，由鋼/水相容性轉(zhuǎn)為對管壁的防腐保護(hù)，換句話說只要做到管材不壞能用，熱管就不存在報(bào)廢問題，節(jié)約效益高；由于熱管本身裝置具有的超過規(guī)定工作壓力的泄壓功能，運(yùn)行中可自動保持管內(nèi)壓力平衡，防止超壓爆炸，提高了熱管的工作安全性和擴(kuò)大了熱管的適應(yīng)范圍；由于不怕鋼/水不容產(chǎn)生致使熱管工作失效的氫氣，除與工質(zhì)及蒸汽直接或間接接觸的管內(nèi)部位需正常鈍化處理外，工質(zhì)中不必再加入抑制氫氣產(chǎn)生的緩釋劑分散劑等化工產(chǎn)品，特別是不必加入有毒的污染環(huán)境危害人類健康的重鉻酸鹽和鉻酸鹽，有利于保護(hù)環(huán)境保護(hù)人類；由于熱管時(shí)常會得到人們的照顧，使之保證在高效率下工作，節(jié)能效益明顯；由于熱管工藝簡單制做容易，使用管理方便，經(jīng)濟(jì)效益好，適于推廣普及，能迅速的將熱管這一超導(dǎo)熱體高新技術(shù)，在凡需要有余熱可回收利用的地方大面積應(yīng)用；既利于普及高新技術(shù)，又利于提高和強(qiáng)化全社會的節(jié)能意識，更利于創(chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
下面結(jié)合具體實(shí)施例，詳細(xì)論述本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及工作原理。
附圖
是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。熱管的冷凝端有熱管封頭(2)與管殼(1)用螺紋連接，將封頭(2)部分旋進(jìn)管殼(1)密封，封頭(2)上有一與熱管內(nèi)相通外呈園臺側(cè)面內(nèi)直的孔(4)，封頭(2)內(nèi)頂端為一內(nèi)凹球冠面，有一與球冠面吻合良好的鋼珠(3)，被與封頭(2)內(nèi)壁用螺紋連接的螺旋頂絲(6)壓緊并定位的彈簧(5)壓住，使鋼珠(3)緊壓在封頭(2)內(nèi)的凹陷球冠面里，調(diào)整旋進(jìn)螺紋頂絲(6)的進(jìn)深度，可改變彈簧(5)對鋼珠(3)的壓力，螺旋頂絲(6)有小孔(7)，將封頭(2)內(nèi)剩余空間空氣貯氣室(10)與熱管下部連通，熱管下部盛裝工質(zhì)(8)，端蓋(9)將熱管底部蒸發(fā)端密封。
熱管運(yùn)行前旋下封頭(2)，將適量工質(zhì)(8)加入熱管內(nèi)，再旋緊封頭(2)，注意密封。熱管啟動時(shí)蒸發(fā)端受熱，工質(zhì)(8)沸騰蒸發(fā)，將管內(nèi)空氣擠進(jìn)封頭(2)內(nèi)的貯氣室(10)，用專用工具從孔(4)向下壓推鋼珠(3)，空氣沿脫開的球冠面縫隙經(jīng)孔(4)排出管外。經(jīng)過幾次排氣，可將熱管內(nèi)的空氣排凈，即自然熱排真空法。也可用有過渡吸嘴的真空泵抽排。熱管內(nèi)無論直接與間接與工質(zhì)或工質(zhì)蒸汽接觸的部位，采用何種方法鈍化處理，也無論工質(zhì)(8)是純蒸溜水還是加入了緩釋劑，熱管運(yùn)行初期產(chǎn)氫量都較多，這段時(shí)間可用排空氣的方法排出氫氣。可用手摸封頭(2)的溫度，檢查管內(nèi)是否形成氣阻，決定是否需要排氣。隨著熱管運(yùn)行時(shí)間的增加，檢查放氣的間隔時(shí)間也可增加，但每月只少排氣一次。多次排氣后，工質(zhì)(8)會減少，可用專用工具定量補(bǔ)充工質(zhì)。
熱管停止運(yùn)行時(shí)，管內(nèi)形成負(fù)壓，彈簧(5)對鋼珠(3)的壓力大于負(fù)壓，可保護(hù)熱管的真空度，熱管再次啟動時(shí)就不必再排空氣了。熱管正常運(yùn)行時(shí)管內(nèi)有一定壓力，當(dāng)壓力不大于彈簧(5)對鋼珠(3)的壓力時(shí)，熱管正常工作，當(dāng)壓力大于彈簧(5)對鋼珠(3)的壓力時(shí)，蒸汽壓力沿鋼珠(3)與封頭(2)密封的球冠面，從周側(cè)齊向孔(4)借助從封頭(2)球冠面對鋼珠(3)的反作用力，克服鋼珠(3)所受的正壓力和彈簧力之和，將鋼珠(3)向內(nèi)推開，蒸汽自己打開泄壓通路，保護(hù)熱管免受高壓爆炸之險(xiǎn)。壓力降低到一定限度，彈簧(5)的壓力和管內(nèi)正常對鋼珠(3)的壓力大于鋼珠(3)所受的反作用力，鋼珠(3)與封頭(2)的球冠面吻合復(fù)位，熱管正常工作。
為了保證熱管產(chǎn)生高壓時(shí)順利泄壓，也可以把鋼珠(3)設(shè)計(jì)成底面為球冠面的圓錐體，錐體尖端插入彈簧(5)內(nèi)孔，由于圓錐體尖端和球冠面尾部受力面積的變化，加上圓錐體側(cè)面有利于圓錐體向彈簧運(yùn)動，圓錐體泄壓的壓力較圓球體泄壓的壓力低，所以熱管會更安全；從生產(chǎn)制造的簡易方便考慮，也可把鋼珠(3)與封頭(2)的面密封制成線密封，它只是本技術(shù)的一種特殊簡易形式。但密封線易受工質(zhì)腐蝕，時(shí)間長會影響密封效果。
停產(chǎn)檢修期，旋下熱管封頭(2)，用一專用工具，將熱管內(nèi)的殘液抽出，同時(shí)噴水清洗，擦拭干凈，加入新工質(zhì)，旋上封頭(2)密封，待熱管工作時(shí)，進(jìn)入啟動運(yùn)行程序。
權(quán)利要求1.一種方便排氣補(bǔ)液清洗換液的熱管，由管殼(1)工質(zhì)(8)端蓋(9)組成蒸發(fā)端，其特征是冷凝端有一與管殼(1)螺紋連接密封的封頭(2)，封頭(2)有一孔(4)，封頭(2)內(nèi)面是凹球冠面，一鋼珠(3)在彈簧(5)的壓力下，嵌進(jìn)球冠面把孔(4)密封，彈簧(5)靠與封頭(2)內(nèi)壁螺紋結(jié)合的螺旋頂絲(6)旋緊，并調(diào)整壓力定位，螺施頂絲(6)有通孔(7)，使封頭(2)內(nèi)剩余空間成為貯氣室(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管，其特征是熱管冷凝端封頭(2)與管殼(1)用螺紋部分施進(jìn)管殼(1)內(nèi)連接密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱管，其特征是封頭(2)端面有一外呈園臺側(cè)面內(nèi)直的通孔(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱管，其特征是封頭(2)內(nèi)面是一凹球冠面，并且與鋼珠(3)嵌進(jìn)部分的球冠面嚴(yán)密吻合并能夠密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱管，其特征是彈簧(5)為鋼絲繞制的壓簧，一端壓在鋼珠(3)上，另一端壓在螺旋頂絲(6)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱管，其特征是螺旋頂絲(6)與封頭(2)內(nèi)壁螺紋連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱管，其特征是螺旋頂絲(6)有通孔(7)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種性能特別的熱管。熱管冷凝端有一可拆卸的封頭，頂端開一通孔，內(nèi)面是凹球冠面，一鋼珠在彈簧的壓力下把孔密封，彈簧靠與封頭內(nèi)壁螺紋結(jié)合的頂絲調(diào)整壓力定位。頂絲有一通孔。使封頭成為貯氣室。運(yùn)行中壓開鋼珠可排氣或補(bǔ)液，檢修時(shí)可旋下封頭清洗換液。熱管可反復(fù)使用，并具有自動調(diào)節(jié)壓力防止爆炸的功能，使鋼/水熱管不容性，不再成為制約熱管工作壽命的關(guān)鍵，提高了經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號F28F1/00GK2226743SQ9420345
公開日1996年5月8日 申請日期1994年2月2日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月2日
發(fā)明者高忠原, 高超嬴, 高超民 申請人:高忠原, 高超嬴, 高超民