專利名稱：一種流體動力自轉(zhuǎn)的塑料旋流刮刀輪清洗機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及的一種流體動力自轉(zhuǎn)的塑料旋流刮刀輪清洗機(jī)構(gòu)，主要針對列管式換熱器的換熱管內(nèi)結(jié)晶鹽垢和冷卻水硬垢的自動清洗和傳熱強(qiáng)化。它適用于運(yùn)行過程中換熱管內(nèi)生長有硬垢的各種列管式傳熱設(shè)備(例如，硬水冷卻器、較高水溫的水冷式冷凝器、結(jié)晶器、蒸發(fā)器、降膜式冷卻器、降膜式蒸發(fā)器等等)的自動清洗與傳熱強(qiáng)化。
背景技術(shù)：
列管換熱器內(nèi)一般都生長污垢，且多數(shù)含有一定的硬垢，尤其是硬水冷卻器、較高水溫的水冷式冷凝器、結(jié)晶器、蒸發(fā)器、降膜式冷卻器、降膜式蒸發(fā)器等等。管內(nèi)自轉(zhuǎn)塑料螺旋扭帶類技術(shù)具有污垢自動清洗及其對流傳熱強(qiáng)化的功能，研究的報(bào)道文獻(xiàn)比較多。例如，俞天蘭、彭德其、俞秀民等，汽輪機(jī)冷凝器自轉(zhuǎn)塑料紐帶自動在線連續(xù)除垢防垢技術(shù)研究.現(xiàn)代化工，2002，(6)44-46;俞秀民、俞天蘭、彭德其等，高效傳熱強(qiáng)化斜面扭帶及其低流速自動清洗技術(shù)研究，化工學(xué)報(bào)，2005，(4), 744-747 ;等等。雖然，這些塑料螺旋扭帶技術(shù) 對管內(nèi)的沉積性的軟污垢有比較好的效果，但是，其結(jié)構(gòu)原理注定了螺旋扭帶側(cè)邊和斜面齒頂都不能產(chǎn)生對管內(nèi)污垢的正壓力，所以對硬垢的自動清洗能力很弱，在長期運(yùn)行過程中仍然會逐漸生長硬垢，效率逐漸下降，無法滿足長年高效連續(xù)運(yùn)行的基本要求。國內(nèi)外對于快速生長結(jié)晶鹽垢的結(jié)晶器和蒸發(fā)器，都采用電機(jī)帶動的刮板式(或刮片式)除垢技術(shù)。其缺點(diǎn)是；外部動力驅(qū)動就需要變速箱、轉(zhuǎn)軸的傳動機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)軸密封、刮刀等等，單位面積造價(jià)昂貴；單臺設(shè)備的加熱面積無法大型化(很少有20平米的)；單位面積能耗高(一般O. 7Kff/m2左右)，并且由于機(jī)械旋轉(zhuǎn)刮刀與傳熱面之間必需有一定的間隙，就無可避免的會有毫米級厚度的殘留污垢層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的基本目標(biāo)在于解決現(xiàn)有外部電機(jī)驅(qū)動機(jī)械旋轉(zhuǎn)刮板清洗式(或刮片式)傳熱設(shè)備造能耗高、價(jià)昂貴、無法大型化、殘留污垢層不少的問題，同時(shí)解決現(xiàn)有自轉(zhuǎn)塑料螺旋扭帶類技術(shù)清洗硬垢能力太弱的根本問題，提出一種流體動力自轉(zhuǎn)的塑料旋流刮刀輪清洗機(jī)構(gòu)，利用換熱管內(nèi)傳熱流體作為動力產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，塑料旋流刮刀輪上的偏心鋼絲產(chǎn)生的離心力，使刮刀對管內(nèi)壁污垢施加壓力，從而有效地清洗硬垢，滿足長年高效運(yùn)行對硬垢清洗能力的要求。并且，塑料旋流刮刀輪便于注塑成形大批量生產(chǎn)，質(zhì)量高，制造費(fèi)用低廉。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種流體動力自轉(zhuǎn)的塑料旋流刮刀輪清洗機(jī)構(gòu)，主要零部件有換熱管、旋流刮刀輪、偏心鋼絲、鋼絲軸、管口固定架。換熱管內(nèi)安裝的塑料旋流刮刀輪有三個(gè)作用一是作為換熱管內(nèi)污垢刮洗的刮刀輪作用；二是將管內(nèi)液流導(dǎo)流為螺旋線流，借此獲得自轉(zhuǎn)刮洗所需的自轉(zhuǎn)動力矩的動力輪作用；三是將管內(nèi)液流導(dǎo)流為螺旋線流后的對流傳熱強(qiáng)化作用。旋流刮刀輪都是雙頭螺旋對稱結(jié)構(gòu)。按其對管內(nèi)液流導(dǎo)流作用產(chǎn)生的螺旋流的方向區(qū)分，每種旋流刮刀輪又都有左旋流刮刀輪和右旋流刮刀輪兩種，并且在固定不轉(zhuǎn)的鋼絲軸上交替串聯(lián)組裝。塑料旋流刮刀輪的刮刀結(jié)構(gòu)有斜板形和螺旋形兩種，無論斜板形，還是螺旋形，刮刀的整個(gè)刀刃面能夠都與換熱管內(nèi)壁完全貼合。因此，刮刀刀刃面所在的圓柱面的半徑R完全等同于換熱管的內(nèi)壁半徑，但是兩側(cè)的刀刃面都與換熱管不同心，都是向換熱管中心線的對側(cè)偏移δ，其偏移量δ在O. 3_以上，以此保障旋流刮刀輪與換熱管內(nèi)壁之間有自轉(zhuǎn)必須的間隙。螺旋形旋流刮刀輪的螺旋角或斜板形旋流刮刀輪的斜角β都在15° 45°范圍內(nèi)，角度大小的選擇與流速高低有一致性的關(guān)系。無論螺旋形旋流刮刀輪還是斜板形旋流刮刀輪的刮刀都不是完整的的半園和半橢圓，而是在兩個(gè)組裝孔的左右兩側(cè)對稱地切割，切割后的投影寬度B為換熱管內(nèi)徑D的(O. 60. O. 80)倍，切割區(qū)成為換熱管內(nèi)的直流區(qū)。每個(gè)旋流刮刀輪都只安裝一根偏心鋼絲。但是，旋流刮刀輪的兩側(cè)對稱設(shè)計(jì)有偏心鋼絲的兩個(gè)組裝孔。目的是組裝有偏心鋼絲一側(cè)的刀刃面磨損到一定程度以后，可以再將偏心鋼絲換裝到對側(cè)的組裝孔，以此成倍延長塑料旋流刮刀輪的使用壽命。螺旋形刮刀輪的偏心鋼絲的組裝孔有設(shè)計(jì)在輪轂外面和輪轂里面不同的兩種，前者偏心距L大，產(chǎn)生的離心力較大，自動清洗的強(qiáng)度大，但是阻力也大；后者流體阻力低，適用于清洗強(qiáng)度要求不大、流速不高、直徑較大的換熱管。 塑料旋流刮刀輪的輪轂內(nèi)孔為條形孔，其寬度大于鋼絲軸的截面尺寸，目的在于刮刀輪刀刃面磨損后，在偏心鋼絲的離心力作用下能夠自動位移，及時(shí)補(bǔ)償其磨損量，使刀刃面始終保持與管內(nèi)壁貼合，實(shí)現(xiàn)連續(xù)均勻的高效清洗。條形孔的長度等于鋼絲軸截面尺寸加上旋流刮刀輪兩側(cè)刀刃面的容許磨損量Λ Ro鋼絲軸固定在換熱管兩端的管口固定架上，鋼絲軸的鋼絲結(jié)構(gòu)有單根鋼絲、軟鋼絲繩、塑料線、塑料繩四種，截面尺寸為I 5mm。左旋流刮刀輪和右旋流刮刀輪在鋼絲軸上串聯(lián)組裝時(shí)，可以是逐個(gè)反向交替串聯(lián)組裝，或每2 6個(gè)同向旋流刮刀輪串聯(lián)后再反向交替。交替組裝的目的是強(qiáng)化自轉(zhuǎn)動力矩。反向交替處采用滑動摩擦盤分隔?；瑒幽Σ帘P是軸向固定在鋼絲軸的軸肩上，承受該段旋流刮刀輪的軸向力，但是周向可以是自由旋轉(zhuǎn)的或是固定的。軸肩的組裝結(jié)構(gòu)有四種一是采用電熱硅膠點(diǎn)注到鋼絲軸固定的組裝結(jié)構(gòu)，二是采用軟細(xì)鋼絲環(huán)繞鋼絲軸緊密地繞2 6圈后用鋼絲鉗夾緊變形固定的組裝結(jié)構(gòu)；三是直接由金屬或塑料制造的卡子固定在鋼絲軸上；四是直接由塑料線或塑料繩自身打結(jié)形成的結(jié)頭。


圖la、lb是本發(fā)明專利的偏心鋼絲外裝的螺旋形塑料旋流刮刀輪的主視圖和側(cè)視圖。圖2a、2b是本發(fā)明專利的偏心鋼絲外裝的斜板形塑料旋流刮刀輪的主視圖和側(cè)視圖。圖3a、3b是木發(fā)明專利的偏心鋼絲內(nèi)裝的螺旋形塑料旋流刮刀輪的主視圖和側(cè)視圖。圖4是本發(fā)明專利的一種流體動力自轉(zhuǎn)的塑料旋流刮刀輪清洗機(jī)構(gòu)總圖。圖5a、5b、5c是本發(fā)明專利的滑動盤軸向固定在鋼絲軸上的三種軸肩組裝結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。圖中的I刀刃面2組裝孔3輪轂4鋼絲軸5輪轂內(nèi)孔6螺旋形刮刀7偏心鋼絲8換熱管9斜板形刮刀10旋流刮刀輪11右旋流刮刀輪12左旋流刮刀輪13滑動摩擦盤14軸肩15管板16管口固定架17卡子本發(fā)明的一種流體動力自轉(zhuǎn)的塑料旋流刮刀輪清洗機(jī)構(gòu)，主要零部件有換熱管8、旋流刮刀輪10、偏心鋼絲7、鋼絲軸4、管口固定架16。換熱管8內(nèi)安裝的塑料旋流刮刀輪10有三個(gè)作用一是作為換熱管內(nèi)污垢刮洗的刮刀輪作用；二是將管內(nèi)液流導(dǎo)流為螺旋線流，借此獲得自轉(zhuǎn)刮洗所需的自轉(zhuǎn)動力矩的動力輪作用；三是將管內(nèi)液流導(dǎo)流為螺旋線流后的對流傳熱強(qiáng)化作用。旋流刮刀輪10都是雙頭螺旋對稱結(jié)構(gòu)。按其對管內(nèi)液流導(dǎo)流作用產(chǎn)生的螺旋流的方向區(qū)分，每種旋流刮刀輪10又都有左旋流刮刀輪12和右旋流刮刀輪 11兩種，并且在固定不轉(zhuǎn)的鋼絲軸4上交替串聯(lián)組裝。塑料旋流刮刀輪10的刮刀結(jié)構(gòu)有螺旋形刮刀9和斜板形刮刀6兩種，無論斜板形，還是螺旋形，刮刀的整個(gè)刀刃面I能夠都與換熱管8內(nèi)壁完全貼合。因此，刮刀刀刃面I所在的圓柱面的半徑R完全等同于換熱管8的內(nèi)壁半徑，但是兩側(cè)的刀刃面I都與換熱管8不同心，都是向換熱管8中心線的對側(cè)偏移S，其偏移量S在O. 3mm以上，以此保障旋流刮刀輪10與換熱管8內(nèi)壁之間有自轉(zhuǎn)必須的間隙。螺旋形旋流刮刀輪10的螺旋角或斜板形旋流刮刀輪10的斜角β都在15° 45°范圍內(nèi)，角度大小的選擇與流速高低有一致性的關(guān)系。無論螺旋形旋流刮刀輪10還是斜板形旋流刮刀輪10的刮刀都不是完整的的半園和半橢圓，而是在兩個(gè)組裝孔2的左右兩側(cè)對稱地切割，切割后的投影寬度B為換熱管8內(nèi)徑D的(O. 60. O. 80)倍，切割區(qū)成為換熱管8內(nèi)的直流區(qū)。每個(gè)旋流刮刀輪10都只安裝一根偏心鋼絲7。但是，旋流刮刀輪10的兩側(cè)對稱設(shè)計(jì)有偏心鋼絲7的兩個(gè)組裝孔2。目的是組裝有偏心鋼絲7 —側(cè)的刀刃面I磨損到一定程度以后，可以再將偏心鋼絲7換裝到對側(cè)的組裝孔2，以此成倍延長塑料旋流刮刀輪10的使用壽命。螺旋形刮刀輪10的偏心鋼絲7的組裝孔2有設(shè)計(jì)在輪轂3外面和輪轂3里面不同的兩種，前者偏心距L大，產(chǎn)生的離心力較大，自動清洗的強(qiáng)度大，但是阻力也大；后者流體阻力低，適用于清洗強(qiáng)度要求不大、流速不高、直徑較大的換熱管。塑料旋流刮刀輪10的輪轂內(nèi)孔5為條形孔，其寬度大于鋼絲軸4的截面尺寸，目的在于刮刀輪刀刃面I磨損后，在偏心鋼絲7的離心力作用下能夠自動位移，及時(shí)補(bǔ)償其磨損量，使刀刃面始終保持與換熱管8內(nèi)壁貼合，實(shí)現(xiàn)連續(xù)均勻的高效清洗。條形孔的長度等于鋼絲軸4截面尺寸加上旋流刮刀輪10兩側(cè)刀刃面I的容許磨損量AR。鋼絲軸4固定在換熱管8兩端的管門固定架16上，鋼絲軸4的鋼絲結(jié)構(gòu)有單根鋼絲、軟鋼絲繩、塑料線、塑料繩四種，截面尺寸為I 5mm。左旋流刮刀輪12和右旋流刮刀輪11在鋼絲軸4上串聯(lián)組裝時(shí)，可以是逐個(gè)反向交替串聯(lián)組裝，或每2 6個(gè)同向旋流刮刀輪10串聯(lián)后再反向交替。交替組裝的目的是強(qiáng)化自轉(zhuǎn)動力矩。反向交替處采用滑動摩擦盤13分隔?；瑒幽Σ帘P13是軸向固定在鋼絲軸4的軸肩14上，承受該段旋流刮刀輪10的軸向力，但是周向可以是自由旋轉(zhuǎn)的或是固定的。軸肩14的組裝結(jié)構(gòu)有四種一是采用電熱硅膠點(diǎn)注到鋼絲軸4固定的組裝結(jié)構(gòu)，二是采用軟細(xì)鋼絲環(huán)繞鋼絲軸4緊密地繞2 6圈后用鋼絲鉗夾緊變形固定的組裝結(jié)構(gòu)；三是直接由金屬或塑料制造的卡子17固定在鋼絲軸上；四是直接由塑料線或塑料繩自身打 結(jié)形成的結(jié)頭。
權(quán)利要求
1.一種流體動力自轉(zhuǎn)的塑料旋流刮刀輪清洗機(jī)構(gòu)，主要零部件有換熱管(8)、旋流刮刀輪(10)、偏心鋼絲(7)、鋼絲軸(4)、管口固定架(16)，技術(shù)特征為換熱管⑶內(nèi)安裝的旋流刮刀輪(10)都是雙頭螺旋對稱結(jié)構(gòu)；每種旋流刮刀輪(10)又都有左旋流刮刀輪(12)和右旋流刮刀輪(11)兩種，而且是交替串聯(lián)組裝在固定不轉(zhuǎn)的鋼絲軸(4)上，鋼絲軸(4)固定在換熱管(8)兩端的管口固定架(16)上；塑料旋流刮刀輪(10)的刮刀結(jié)構(gòu)是斜板形刮刀(9)或螺旋形刮刀(6)，整個(gè)刀刃面⑴能夠都與換熱管⑶內(nèi)壁完全貼合；刮刀刀刃面(I)的半徑R完全等同于換熱管(8)的內(nèi)壁半徑，但是兩側(cè)的刀刃面(I)都與換熱管 (8)不同心，都是向換熱管⑶中心線的對側(cè)偏移δ，其偏移量δ在O. 3mm以上；螺旋形旋流刮刀輪(10)的螺旋角或斜板形旋流刮刀輪(10)的斜角β都在15° 45°范圍內(nèi)；螺旋形旋流刮刀輪(10)或斜板形旋流刮刀輪(10)的刮刀都不是完整的的半園和半橢圓，而是在兩個(gè)組裝孔(2)的左右兩側(cè)對稱地切割，切割后的投影寬度B為換熱管(8)內(nèi)徑D的(0.60. O. 80)倍；每個(gè)旋流刮刀輪(10)都安裝有一根偏心鋼絲(7);塑料旋流刮刀輪(10)的輪轂內(nèi)孔(5)為條形孔，條形孔的寬度大于鋼絲軸(4)的橫截面尺寸，條形孔的長度等于鋼絲軸(4)截面尺寸加上旋流刮刀輪(10)兩側(cè)刀刃面(I)的容許磨損量AR。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的一種流體動力自轉(zhuǎn)的塑料旋流刮刀輪清洗機(jī)構(gòu)，其特征在于旋流刮刀輪(10)的兩側(cè)設(shè)計(jì)有安裝偏心鋼絲(7)的兩個(gè)組裝孔(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的一種流體動力自轉(zhuǎn)的塑料旋流刮刀輪清洗機(jī)構(gòu)，其特征在于螺旋形刮刀輪(10)的偏心鋼絲(7)的組裝孔(2)設(shè)計(jì)在輪轂(3)外面或輪轂(3)里面。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的一種流體動力自轉(zhuǎn)的塑料旋流刮刀輪清洗機(jī)構(gòu)，其特征在于鋼絲軸(4)的鋼絲是單根鋼絲、或軟鋼絲繩、或塑料繩，截面尺寸為I 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的一種流體動力自轉(zhuǎn)的塑料旋流刮刀輪清洗機(jī)構(gòu)，其特征在于左旋流刮刀輪(12)和右旋流刮刀輪(11)在鋼絲軸⑷上串聯(lián)組裝時(shí)，是逐個(gè)反向交替串聯(lián)組裝，或每2 6個(gè)同向旋流刮刀輪(10)串聯(lián)后再反向交替。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的一種流體動力自轉(zhuǎn)的塑料旋流刮刀輪清洗機(jī)構(gòu)，其特征在于左旋流刮刀輪(12)和右旋流刮刀輪(11)在鋼絲軸(4)上反向交替串聯(lián)組裝處，采用滑動摩擦盤(13)分隔；滑動摩擦盤(13)是軸向固定在鋼絲軸(4)的軸肩(14)上；軸肩14的結(jié)構(gòu)是采用電熱硅膠點(diǎn)注到鋼絲軸(4)固定的組裝結(jié)構(gòu)，或是采用軟細(xì)鋼絲環(huán)繞鋼絲軸(4)緊密地繞2 6圈后用鋼絲鉗夾緊變形固定的組裝結(jié)構(gòu)，或是由金屬或塑料制造的卡子(17)固定在鋼絲軸上形成，或是直接由塑料線或塑料繩自身打結(jié)形成的結(jié)頭。
全文摘要
一種流體動力自轉(zhuǎn)的塑料旋流刮刀輪清洗機(jī)構(gòu)，換熱管內(nèi)的傳熱流體帶動塑料旋流刮刀輪自轉(zhuǎn)，偏心鋼絲的離心力使刮刀輪的刀刃面對管內(nèi)壁污垢施加有效清洗硬垢必需的壓力。刮刀輪的刀刃面是能夠與換熱管內(nèi)壁完全貼合，但是兩側(cè)的側(cè)刀刃面都與換熱管不同心，以此形成自轉(zhuǎn)清洗所需的徑向間隙。左旋流刮刀輪和右旋流刮刀輪在固定不轉(zhuǎn)的鋼絲軸上反向交替串聯(lián)，強(qiáng)化刮刀輪的自轉(zhuǎn)清洗動力矩，以此滿足清洗硬垢需要較大動力矩的要求。由于管內(nèi)液體螺旋流方向的交替變化的高度湍流狀態(tài)，使對流傳熱的強(qiáng)化幅度可以相當(dāng)高。該裝置適合于運(yùn)行過程中會產(chǎn)生硬垢的蒸發(fā)器、結(jié)晶器、降膜式蒸發(fā)器和降膜式水冷器、硬水的水冷器等等的污垢自動清洗和傳熱強(qiáng)化。
文檔編號F28G15/00GK102901400SQ20111021115
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者俞天翔, 吳金香, 其他發(fā)明人請求不公開姓名 申請人:俞天翔