專利名稱：換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應用于管殼式換熱器、熱交換反應器等設(shè)備中換熱管內(nèi)強化傳熱 和防污除污的內(nèi)插元件的支撐元件。
背景技術(shù)：
21世紀隨著社會的不斷進步，當今社會節(jié)能減排是一項全世界都非常重視的關(guān) 鍵技術(shù)，尤其是在石油、化工、火電、核電、冶金、輕工、航空器件和船舶車輛等眾多領(lǐng)域都要 應用到許多的換熱器，其中應用最為廣泛的是管殼式換熱器，但在這些換熱管中內(nèi)壁普遍 存在層積污垢，導致流體在管道中輸送阻力增加，嚴重時會堵塞管道，同時傳熱性能大為下 降；換熱管內(nèi)污垢會嚴重降低傳熱效率而引起重大能源浪費，與此同時污垢一般具有腐蝕 性，管壁會因此腐蝕，泄露流體造成重大安全隱患，因此在傳統(tǒng)上的處理辦法就是被迫采取 停產(chǎn)請專業(yè)清洗人員進行清洗，這樣不僅耽擱了工廠的生產(chǎn)進度，同時還需要支付昂貴的 清洗費用；為了更好的解決這個問題，人們一直研究采用不停產(chǎn)的在線自動強化傳熱和除 垢防垢的各種辦法和裝置。之后中國專利號為ZL200520127121.9，公開了發(fā)明名稱為“轉(zhuǎn) 子式自清潔強化傳熱裝置”的專利申請，此裝置是由固定架、轉(zhuǎn)子、柔性軸和支撐管構(gòu)成，兩 固定架分別固定在換熱管的兩端；轉(zhuǎn)子的外表有螺旋棱，轉(zhuǎn)子上有中心孔；支撐管設(shè)在轉(zhuǎn) 子與固定架之間，柔性軸穿過轉(zhuǎn)子的中心孔和支撐管固定在兩固定架上。該裝置具有在線 自動防垢除垢、和強化傳熱的功能，流體在傳熱管內(nèi)順流或者逆流的情況下，均有防垢除垢 和強化傳熱的作用。但是缺點是在一定流體通過時，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度是由螺棱的螺旋升角 所決定的，螺旋升角越小，即是在螺棱導程小時轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度越快，同時對流體的阻力隨 之增加；為解決此問題，中國專利申請?zhí)?00620172805. 5，發(fā)明名稱為“傳熱管內(nèi)自清潔強 化傳熱的低流阻轉(zhuǎn)子”，該裝置是由轉(zhuǎn)子、掛件和連接軸線構(gòu)成，掛件是固定在傳熱管兩端， 連接軸線的兩端分別固定在掛件上，多個轉(zhuǎn)子穿裝在連接軸線上，轉(zhuǎn)子是由空心軸和葉片 構(gòu)成，每個葉片與空心軸成同樣的傾斜狀，相鄰葉片首尾相接。這種新型的節(jié)能減排產(chǎn)品， 經(jīng)過工業(yè)檢驗和應用，都達到了較好的強化傳熱和防垢除垢效果。換熱管在換熱器中的排 布是有一定的距離，換熱管外表面之間的空間是殼層流體空間。安裝在換熱管端部的掛件 會減小流體流入的流量，并且由于在換熱器安裝和使用過程中換熱管會發(fā)生形變，由圓形 變成橢圓形或其他形狀，導致在安裝掛件時會比較費勁和耽誤時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種新結(jié)構(gòu)用于換熱管端部轉(zhuǎn)軸的固定，換熱管內(nèi)導流式自 撐緊掛件能夠有利于其方便地安裝到換熱管上，加大流體的流入量，充分利用換熱管的空 間，增強流體的湍流程度，具有強化傳熱和防垢除垢的功能。本發(fā)明為達到上述目的采用的技術(shù)方案是換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件，主要包 括空心軸、連接桿、支撐臺和伸出端，連接桿為兩個以上，最好為三個以上，保證支撐的穩(wěn)定 性，空心軸、支撐臺和伸出端三者為帶內(nèi)孔的同心柱狀體，空心軸內(nèi)孔直徑略大于轉(zhuǎn)軸的直徑，使轉(zhuǎn)軸能夠順利穿入空心軸，空心軸的外徑與內(nèi)徑形成的壁厚使空心軸具有足夠的強 度和剛度滿足長期使用要求，連接桿將空心軸與支撐臺固接起來，流體介質(zhì)流經(jīng)連接桿間 的流通截面積之和大于換熱管內(nèi)徑的橫截面積，伸出端的外徑略大于或等于換熱管的內(nèi) 徑，伸出端的壁厚應保證伸出端在換熱管上的安裝的穩(wěn)定性，并且在滿足強度和剛度的要 求的情況下，伸出端的壁厚要盡可能取小值，即伸出端的內(nèi)徑盡可能地小，支撐臺的內(nèi)徑與 伸出端的內(nèi)徑相等，支撐臺的外徑要大于換熱管的外徑、小于換熱器中相鄰最近兩個換熱 管的中心距，這種結(jié)構(gòu)可以充分利用換熱管的空間，防止安裝在相鄰換熱管中的支撐臺干 涉，支撐臺與伸出端固定連接，支撐臺與伸出端上在兩個相鄰的連接桿的中間位置開有一 段缺口，成為幾段的伸出端在徑向的尺寸可以收縮，利于掛件安裝入換熱管的兩端，因為其 有恢復原尺寸的趨勢，伸出端在安裝后有自動撐緊的作用，由于連接桿均勻分布，支撐臺和 伸出端分段均勻，最終的掛件對中性較好。本發(fā)明換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件，支撐臺的內(nèi)徑表面具有導流斜面，利于加大 換熱管端部流體介質(zhì)的流量。本發(fā)明換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件，支撐臺上開有螺旋槽，對流入的流體有導流 作用，流體在徑向和周向上產(chǎn)生了速度，增強了流體的湍流程度，具有強化傳熱和防垢除垢 的效果。本發(fā)明換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件，支撐臺和伸出端上開有的缺口可以是兩個或 者多個，均勻分布，結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)具體的撐緊要求以及掛件的材料特性、強度和剛度而定。本發(fā)明換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件，伸出端的缺口大于支撐臺的缺口，伸出端在 滿足掛件定位功能的基礎(chǔ)上缺口盡量大，有利于減小所述伸出端對換熱管端部的流體介質(zhì) 的阻力。本發(fā)明換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件，連接桿的橫截面形狀是矩形、圓形或橢圓形， 連接桿的軸線由圓弧狀過渡到直線狀，因而形成穩(wěn)定的支撐作用。本發(fā)明換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件的材料是具有一定韌性的塑料、金屬或者復合材料。本發(fā)明換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件，其支撐臺的內(nèi)徑和外徑、缺口的大小、連接桿 的長度、空心軸內(nèi)徑與外徑等參數(shù)確定時還要考慮換熱管內(nèi)徑、換熱管內(nèi)的流體介質(zhì)流速 和流體介質(zhì)溫度等工作條件以及制造加工成本等因素。本發(fā)明換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件的有益效果是1、換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件 能夠有利于安裝到換熱管上，節(jié)省安裝時間，加快安裝進度，減小對工廠生產(chǎn)的影響；2、充 分利用換熱管的空間，在支撐臺開有斜面，加大流體的流入量，增強換熱效果，提高換熱效 率；3、支撐架的缺口有利于減小對流體的阻力，節(jié)省掛件的材料成本；4、流體流經(jīng)支撐臺 上的螺旋槽，在徑向上產(chǎn)生了速度，增強了流體的湍流程度，具有強化傳熱和防垢除垢的效^ ο本發(fā)明換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件，根據(jù)具體的換熱管之間距離的大小，確定支 撐臺的徑向尺寸，根據(jù)換熱管的直徑，確定伸出端的徑向尺寸，利用掛件對轉(zhuǎn)軸的兩端進行 軸向固定，用轉(zhuǎn)軸將數(shù)個轉(zhuǎn)子串聯(lián)在一起，穿在換熱管內(nèi)。支撐臺和伸出端的缺口有利于伸 出端在徑向上伸縮，利于掛件的安裝和在換熱管中的撐緊，伸出端的缺口有利于減少對流 體的阻力，節(jié)省成本；流體流過掛件時，支撐臺導流面有利于增加流體的流量；流體介質(zhì)流經(jīng)支撐臺上的螺旋槽，在徑向和周向上產(chǎn)生了速度，增強了流體的湍流程度，具有強化傳熱 和防垢除垢的效果。


圖1是本發(fā)明換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件的三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件的二維結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2的左視圖。圖4是本發(fā)明換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件應用的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-空心軸、2-連接桿、3-支撐臺、4-伸出端，5-螺旋槽，6-缺口、7-轉(zhuǎn)軸、 8_轉(zhuǎn)子、9-換熱管。
具體實施例方式圖4所示為本發(fā)明換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件應用的一個實施例子，圖中本發(fā)明 換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件是穿裝在換熱管9的兩端上，轉(zhuǎn)軸7的兩端分別固定在掛件上， 數(shù)個轉(zhuǎn)子8穿裝在兩個掛件間的轉(zhuǎn)軸7上，所述的掛件主要包括空心軸1、連接桿2、支撐臺 3、伸出端4，連接桿2為兩個以上，實施例中連接桿2為三個，保證支撐的穩(wěn)定性，空心軸1、 支撐臺3和伸出端4三者為帶內(nèi)孔的同心柱狀體，空心軸1內(nèi)孔直徑略大于轉(zhuǎn)軸7的直徑， 使轉(zhuǎn)軸7能夠順利穿入空心軸1，空心軸1的外徑與內(nèi)徑形成的壁厚使空心軸1具有足夠 的強度和剛度滿足長期使用要求，連接桿2將空心軸1與支撐臺3固接起來，流體介質(zhì)流經(jīng) 連接桿2間的流通截面積之和大于換熱管9內(nèi)徑的橫截面積，伸出端4的外徑略大于或等 于換熱管9的內(nèi)徑，伸出端4的壁厚應保證伸出端4在換熱管9上的安裝的穩(wěn)定性，并且在 滿足強度和剛度的要求的情況下，伸出端4的壁厚要盡可能取小值，即伸出端4的內(nèi)徑盡可 能地小，支撐臺3的內(nèi)徑與伸出端4的內(nèi)徑相等，支撐臺3的外徑要大于換熱管9的外徑、 小于換熱器中相鄰最近兩個換熱管9的中心距，這種結(jié)構(gòu)可以充分利用換熱管的空間，防 止安裝在相鄰換熱管9中的支撐臺3干涉，支撐臺3與伸出端4固定連接，支撐臺3與伸出 端4上在兩個相鄰的連接桿2的中間位置開有一段缺口，成為三段的伸出端4在徑向的尺 寸可以收縮，利于掛件安裝入換熱管9的兩端，因為其有恢復原尺寸的趨勢，伸出端4在安 裝后有自動撐緊的作用，由于連接桿2均勻分布，支撐臺3和伸出端4分段均勻，最終的掛 件對中性較好。本發(fā)明換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件，支撐臺3的內(nèi)徑表面具有導流斜面，利于加大換熱管9端部流體介質(zhì)的流量。本發(fā)明換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件，支撐臺3上開有螺旋槽5，對流入的流體介質(zhì) 有導流作用，流體在徑向和周向上產(chǎn)生了速度，增強了流體的湍流程度，具有強化傳熱和防 垢除垢的效果。本發(fā)明換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件，支撐臺3上開有的缺口 6可以是兩個或者多 個，根據(jù)具體的撐緊要求以及掛件的材料特性、強度和剛度而定，同時保證空心軸1的居中 要求，使得轉(zhuǎn)軸7位于換熱管9的中心軸線上。本發(fā)明換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件，伸出端4的缺口 6大于支撐臺3的缺口 6，伸 出端4在滿足掛件定位功能的基礎(chǔ)上缺口 6盡量大，有利于減小對流體的阻力。
本發(fā)明換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件，連接桿2的橫截面形狀是矩形、圓形或橢圓 形，連接桿2的軸線由圓弧狀過渡到直線狀，因而形成穩(wěn)定的支撐作用。本發(fā)明換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件的材料是具有一定韌性的塑料、金屬或者復合 材料。本發(fā)明換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件的空心軸1截面形狀為空心圓柱形，如圖1-圖 3所示，所述的掛件結(jié)構(gòu)是三缺口式，空心軸1表面上的連接桿2和缺口6位置是在支撐臺 3圓周上均勻分布的，換熱器中的流體介質(zhì)流入到換熱管9內(nèi)，先經(jīng)過換熱管9端部的掛件， 換熱管9之間有一定的空間，在不影響掛件安裝時，將掛件的支撐臺3的徑向厚度加大，支 撐臺在流體介質(zhì)流入的一面加工成斜面，有利于換熱管9外的流體流入到換熱管9內(nèi)；支撐 臺3的斜面上加工有螺旋槽5，進一步增大流體的流入量，并使流體介質(zhì)產(chǎn)生徑向和周向的 速度，增加流體的湍流度，具有強化傳熱和防垢除垢的功能，支撐臺上加工有缺口 6，根據(jù)實 際工況對掛件的強度和安裝要求而設(shè)定缺口 6的的長度，缺口 6減小掛件對流體的阻力，節(jié) 省掛件的材料成本。
權(quán)利要求
換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件，其特征在于主要包括空心軸、連接桿、支撐臺和伸出端，空心軸、支撐臺和伸出端三者為帶內(nèi)孔的同心柱狀體，空心軸內(nèi)孔直徑略大于轉(zhuǎn)軸的直徑，連接桿將空心軸與支撐臺固接起來，伸出端的外徑略大于或等于換熱管的內(nèi)徑，支撐臺的內(nèi)徑與伸出端的內(nèi)徑相等，支撐臺的外徑要大于換熱管的外徑、小于換熱器中相鄰最近兩個換熱管的中心距，支撐臺與伸出端固定連接，支撐臺與伸出端上在兩個相鄰的連接桿的中間位置開有一段缺口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件，其特征在于支撐臺的內(nèi)徑表 面具有導流斜面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件，其特征在于支撐臺上開有螺旋槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件，其特征在于伸出端的缺口大 于支撐臺的缺口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件，其特征在于連接桿的橫截面 形狀是矩形、圓形或橢圓形，連接桿的軸線由圓弧狀過渡到直線狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件，其特征在于制造所述掛件的 材料是具有韌性的塑料、金屬或者復合材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了換熱管內(nèi)導流式自撐緊掛件，主要包括空心軸、連接桿、支撐臺和伸出端，空心軸、支撐臺和伸出端三者為帶內(nèi)孔的同心柱狀體，空心軸內(nèi)孔直徑略大于轉(zhuǎn)軸的直徑，連接桿將空心軸與支撐臺固接起來，伸出端的外徑略大于或等于換熱管的內(nèi)徑，支撐臺的內(nèi)徑與伸出端的內(nèi)徑相等，支撐臺的外徑要大于換熱管的外徑、小于換熱器中相鄰最近兩個換熱管的中心距，支撐臺與伸出端固定連接，支撐臺與伸出端上在兩個相鄰的連接桿的中間位置開有一段缺口，支撐臺和伸出端的缺口有利于伸出端在徑向上伸縮，利于掛件的安裝和在換熱管中的撐緊，伸出端的缺口有利于減少對流體的阻力，節(jié)省成本，支撐臺導流面和螺旋槽結(jié)構(gòu)具有一定的強化傳熱和防垢除垢的效果。
文檔編號F28G15/02GK101839670SQ20101018409
公開日2010年9月22日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月27日
發(fā)明者丁玉梅, 何雪濤, 楊衛(wèi)民, 趙本華, 閻華 申請人:北京化工大學