專利名稱：低流速管內(nèi)自動(dòng)清洗及傳熱強(qiáng)化螺旋齒管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種低流速管內(nèi)自動(dòng)清洗及傳熱強(qiáng)化塑料螺旋齒管。它適用于列管式結(jié)構(gòu)的各種傳熱設(shè)備，如換熱器、冷凝器、蒸發(fā)器等。
中國專利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；由于鋼絲螺旋的導(dǎo)流作用使液體作螺旋線流動(dòng)和鋼絲螺旋對(duì)管內(nèi)邊界層有擾動(dòng)作用，使管內(nèi)的對(duì)流傳熱也得到強(qiáng)化。但是，該技術(shù)存在三個(gè)重要缺陷一是生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中自轉(zhuǎn)的鋼絲螺旋與傳熱管壁之間的旋轉(zhuǎn)磨損問題難以解決，二是要求傳熱管內(nèi)有0.8m/s以上的較高流速而不能在低流速傳熱設(shè)備中應(yīng)用，三是臥式傳熱管內(nèi)的污垢清洗不均勻，上半周污垢清洗不干凈。
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是上述自轉(zhuǎn)鋼絲螺旋線清洗技術(shù)存在的的磨損問題和低流速(在0.2m/s-0.7m/s范圍)傳熱設(shè)備難以應(yīng)用的問題，提出一種低流速管內(nèi)自動(dòng)清洗及傳熱強(qiáng)化塑料螺旋齒管，既不會(huì)磨損傳熱管壁，又能成倍地增大自轉(zhuǎn)清洗力矩，可以在低流速傳熱設(shè)備中廣泛應(yīng)用。
本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種低流速管內(nèi)自動(dòng)清洗及傳熱強(qiáng)化塑料螺旋齒管，它有螺旋齒管、管口固定裝置、傳熱管。塑料螺旋齒管的結(jié)構(gòu)組成，一是替代鋼絲螺旋線的塑料螺旋齒線，二是增大塑料螺旋齒線剛度將其固定的塑料內(nèi)管，三是裝在塑料內(nèi)管的內(nèi)腔、用來調(diào)整密度、并且利用慣性灌液或滾珠。螺旋齒管的長度與傳熱管基本相等。螺旋齒管采用不會(huì)磨損傳熱管壁的工程塑料制造，可以是整體制造，也可以分段制造再串接組裝。螺旋齒管的軸向固定，是在傳熱管的料液入口端，經(jīng)軸頭與轉(zhuǎn)軸連接，通過轉(zhuǎn)軸安裝到管口固定裝置上。
傳熱設(shè)備運(yùn)行時(shí)，塑料內(nèi)管使傳熱管的有效通流面積顯著減少，流道內(nèi)的實(shí)際流速得到大幅度提升，增速后的傳熱流體左右在螺旋齒面上的沖推力矩，比螺旋線的自轉(zhuǎn)力矩增大數(shù)倍，能夠使0.2m/s左右的低流速的傳熱管內(nèi)的塑料螺旋齒管自轉(zhuǎn)而實(shí)行連續(xù)清洗防垢。通過內(nèi)管的內(nèi)腔裝填灌液或滾珠，使塑料螺旋管的整體密度調(diào)整到與傳熱流體相等，處于懸浮狀態(tài)的連續(xù)齒管可以與傳熱管始終保持自動(dòng)對(duì)中旋轉(zhuǎn)，解決臥式傳熱管內(nèi)的污垢上半周污垢清洗不干凈的問題，并且借助內(nèi)腔裝填的灌液或滾珠的慣性激勵(lì)作用產(chǎn)生徑向晃動(dòng)，進(jìn)一步提高了污垢清洗的效率和均勻性。采用不會(huì)磨損傳熱管壁的工程塑料制造使傳熱管的磨損問題徹底解決。由于傳熱管內(nèi)流體實(shí)際上是在螺旋流道內(nèi)作快速螺旋線流動(dòng)，因此使管內(nèi)的對(duì)流傳熱過程得到強(qiáng)化，對(duì)流傳熱系數(shù)提高50％以上。并且，螺旋齒管與鋼絲螺旋線相比，剛度大不易變形，便于包裝運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)組裝。
以下結(jié)合附


圖1和附圖2對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
圖1是本實(shí)用新型的低流速管內(nèi)自動(dòng)清洗及傳熱強(qiáng)化塑料螺旋齒管結(jié)構(gòu)技術(shù)原理示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的塑料螺旋齒管的橫剖面圖。
圖中的 1.轉(zhuǎn)軸2.管口固定裝置3.軸頭4.灌液5.內(nèi)管6.螺旋齒7.傳熱管8滾珠9塑料螺旋齒管10.內(nèi)腔一種低流速管內(nèi)自動(dòng)清洗及傳熱強(qiáng)化塑料螺旋齒管，由內(nèi)管5和螺旋齒6構(gòu)成。內(nèi)管5的外表面上設(shè)置的螺旋齒6的剖面形狀是齒頂窄、齒底寬，優(yōu)選方案為便于制造的梯形。螺旋齒6的螺旋角在25°-70°范圍。螺旋齒6的齒高h(yuǎn)與傳熱管7的內(nèi)徑D的比值h/D在(0.10-0.35)范圍，螺旋齒6與傳熱管7之間的齒頂間隙h0在(0.020-0.35)D范圍，對(duì)小直徑的傳熱管7取其較大的比值，大管徑取其較小的比值。螺旋齒6的螺旋頭數(shù)為1-4不等，一般用雙頭螺旋齒，在大管徑大螺距時(shí)采用多頭螺旋齒。
塑料螺旋齒管9的內(nèi)管5的橫截面與傳熱管7的橫截面的面積比在0.20-0.75的范圍，比值選擇的原則是傳熱管內(nèi)的名義流速愈低，比值選用也愈小，實(shí)際流速的增大幅度就愈高。螺旋塑料管9的內(nèi)腔10使塑料螺旋齒管9的整體平均密度遠(yuǎn)低于傳熱流體的密度，以便在內(nèi)腔10灌裝流動(dòng)性好的灌液4或滾珠8以后將塑料螺旋管9的整體密度調(diào)整到與傳熱流體相等，始終保持處懸浮狀態(tài)，運(yùn)行時(shí)自動(dòng)地與傳熱管7趨于同心，并且利用裝在內(nèi)腔10的灌液4或滾珠8的慣性運(yùn)動(dòng)，激勵(lì)懸浮旋轉(zhuǎn)的塑料螺旋齒管9產(chǎn)生徑向晃動(dòng)，提高碰擦清洗的效率和均勻性。內(nèi)管5還使螺旋齒6具有較大的剛度，防止變形，保持直線度，便于運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)組裝。
對(duì)于小直徑的傳熱管7，螺旋齒管9也可以選用密度接近管內(nèi)流體的塑料制成無內(nèi)腔10的實(shí)體結(jié)構(gòu)。
螺旋齒管9選用不磨損管壁、摩擦系數(shù)較低、自身耐磨損性能好的工程塑料制造。
螺旋齒管9的長度與傳熱管7長度基本相同。螺旋齒管9可以是一根整體管，也可以是分段結(jié)構(gòu)制造后再串接組裝。組裝時(shí)注意保持螺旋齒6的連續(xù)性。
螺旋齒管9在傳熱管7內(nèi)的軸向固定，是轉(zhuǎn)軸1的尾端與組裝在液體入口端的螺旋齒管9上的軸頭3連接，靠轉(zhuǎn)軸1的另一端安裝在管口固定裝置2上。
權(quán)利要求1.一種低流速管內(nèi)自動(dòng)清洗及傳熱強(qiáng)化塑料螺旋齒管，由塑料螺旋齒管(9)、轉(zhuǎn)軸(1)、管口固定裝置(2)組成。其特征在于螺旋齒管(9)由螺旋齒(6)和內(nèi)管(5)以及內(nèi)管(5)的內(nèi)腔(10)填裝的灌液(4)或滾珠(8)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的低流速管內(nèi)自動(dòng)清洗及傳熱強(qiáng)化塑料螺旋齒管，其特征在于螺旋齒管(9)采用不會(huì)磨損傳熱管壁的工程塑料制造。
3.根據(jù)權(quán)利要求的低流速管內(nèi)自動(dòng)清洗及傳熱強(qiáng)化塑料螺旋齒管，其特征在于螺旋齒管(9)的長度與傳熱管(7)基本相等。可以是整體一根，也可以分段制造再串接組裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的低流速管內(nèi)自動(dòng)清洗及傳熱強(qiáng)化塑料螺旋齒管，其特征在于螺旋齒管(9)的螺旋齒(6)的剖面形狀是齒頂窄，齒底寬。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的低流速管內(nèi)自動(dòng)清洗及傳熱強(qiáng)化塑料螺旋齒管，其特征在于螺旋齒(6)的螺旋角在25°-70°范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的低流速管內(nèi)自動(dòng)清洗及傳熱強(qiáng)化塑料螺旋齒管，其特征在于螺旋齒(6)的齒高h(yuǎn)與傳熱管(7)內(nèi)徑D的比值h/D在0.10-0.35范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的低流速管內(nèi)自動(dòng)清洗及傳熱強(qiáng)化塑料螺旋齒管，其特征在于螺旋齒(6)與傳熱管(7)之間的齒頂間隙h0在(0.020-0.35)D范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的低流速管內(nèi)自動(dòng)清洗及傳熱強(qiáng)化塑料螺旋齒管，其特征在于螺旋齒(6)可以為單頭螺旋，也可以為多頭螺旋頭。
專利摘要一種低流速管內(nèi)自動(dòng)清洗及傳熱強(qiáng)化塑料螺旋齒管，它的內(nèi)腔裝填流動(dòng)性好的液體或滾珠，整體密度與管內(nèi)的傳熱流體密度相同，始終處于懸浮狀態(tài)。運(yùn)行時(shí)，傳熱液體以較大的旋流半徑快速?zèng)_推螺旋齒面產(chǎn)生較強(qiáng)的旋轉(zhuǎn)力矩，能夠使0.20m/s以上的低流速傳熱管內(nèi)的螺旋齒管自轉(zhuǎn)，并且與傳熱管自動(dòng)保持同心旋轉(zhuǎn)清洗，在內(nèi)腔里的液體或滾珠的慣性激勵(lì)下又產(chǎn)生徑向晃動(dòng)，進(jìn)一步提高了污垢清洗的效率和均勻性，達(dá)到自動(dòng)連續(xù)清洗防垢的目的。由于傳熱管內(nèi)的流體轉(zhuǎn)變?yōu)闉樵诼菪鞯纼?nèi)的快速螺旋線流動(dòng)，使對(duì)流傳熱得以有效強(qiáng)化，傳熱系數(shù)提高55％以上。因此，這種塑料螺旋齒管可以廣泛地應(yīng)用于各種低流速的列管式所得傳熱設(shè)備的自動(dòng)清洗防垢和傳熱強(qiáng)化。
文檔編號(hào)F28G3/00GK2572328SQ02277260
公開日2003年9月10日 申請(qǐng)日期2002年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月13日
發(fā)明者俞天蘭, 俞秀民, 吳金香, 金俊杰, 劉桂英, 彭德其, 陳洪前, 梅永琿, 左天龍, 羅呂文, 何瑞華 申請(qǐng)人:株洲工學(xué)院帥科機(jī)械清洗研究所