[发明专利]一种轴向往复运动的转子扰流自清洁强化传热装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于管壳式换热设备传热管内强化传热与自清洁的装 置，该装置能够广泛应用于热力发电、石油化工、冶金、船舶、食品、 制药、轻工等行业的管壳式换热设备与反应设备上，尤其涉及以传热管 内流体做动力的强化传热与在线自动清洗装置的领域。

背景技术

管壳式换热器的传热管内壁结垢会导致传热效率下降、流体流动阻力 增大，因而增加了企业能源费用和生产成本，更为严重的是结垢还会导 致垢下腐蚀，造成安全隐患，缩短传热设备的使用寿命，而停产清洗将 会影响生产的正常进行。

在现有的管内自清洁强化传热方法中，转子式自清洁强化传热装置 具有显著的在线清洗与强化传热效果。“转子式自清洁强化传热装置” (公开号CN 2833494)由转子、固定架、钢丝及支撑管组成，固定架安 装在传热管两端，钢丝通过固定架轴孔，使转子沿传热管轴线排列，转 子在流体冲击下做旋转运动，从而达到强化传热与在线清洗的目的。“转 片式自清洁强化传热装置”(专利号：200820079749.x)由转片、挂件、 轴线和限位铆钉构成，换热器的每根传热管需要两个挂件，分别固定在 传热管的两端；转片由轴线穿成串，转片成组排列，每组之间由限位铆 钉间隔，转片造型比转子结构简单，材料可采用塑料或金属，根据其材 质的不同可采用压制成型或注射成型，成型模具得到简化。

上述两种专利提到的装置具有强化传热效果和在线自动清洗能力，已 经得到工业应用。但是在流体介质杂质较多的情况下局部转子旋转受阻， 进而使得组内的其他转子旋转不畅，严重时整个传热管内的所有转子无 法旋转，失去了应有的作用。

发明内容

本发明旨在有效解决现有传热管内强化传热与在线自清洁技术中转 动件受杂质影响转动受阻等问题，以便增强其强化传热与自清洁效果。

本发明一种轴向往复运动的转子扰流自清洁强化传热装置采用的技 术方案如下：它包括左固定架、转动件、支撑轴、活动限位件、固定限 位件、右固定架和弹性组件，介质从传热管安装左固定架端流入，左固 定架、右固定架与传热管承插联接，左固定架、右固定架在传热管内沿 轴向可以移动，支撑轴可以穿入左固定架、活动限位件、固定限位件、 转动件、右固定架，在支撑轴上的转动件可以一个挨着一个排列，也可 以通过放入转动件间的活动限位件、固定限位件将转动件分组排列，固 定限位件与支撑轴固定连接，位于传热管出口的右固定架的移动距离要 小于右固定架在传热管中的起定位作用的长度，以保证转动件在传热管 内的正常工作，传热管内的支撑轴为两节、三节或多节。在支撑轴的各 节之间连接有弹性组件，弹性组件可以是直径与传热管内径为间隙配合 的大弹簧，也可以是直径与转动件芯轴直径相近的小弹簧或弹性软轴。 弹性组件使转动件在传热管内能够轴向往复运动，在介质流动作用力变 化的条件下，弹性组件轴向伸缩，进而带动支撑轴上的转动件在传热管 内既旋转又能轴向往复移动，转动件往复运动的振幅和转动速度通过调 节介质压力和流量实现，可定期或不定期进行，也可以选用脉动泵，使 轴向扰动周期进行。

本发明中的弹性组件可以位于靠近左固定架、右固定架处，也可以 位于传热管内的其它位置，根据清洁和强化效果确定，如果传热管发生 弯曲，利用弹性组件的柔性，可将其放置在转弯处，保证支撑轴上的转 动件旋转自如。

本发明中的弹性组件可以包括弹簧及其端部连接件，弹簧起到提供 弹性和定位双重作用；也可以是定位件、弹簧及其端部连接件的组合件， 定位件起定位作用，弹簧只提供弹性作用，端部连接件一端固接在弹簧 上，端部连接件另一端与支撑轴连接。

上面提到的弹性组件可以由金属材料制成或由塑料、橡胶制成。

本发明中如果弹簧还起到定位作用，为减少金属弹簧做轴向运动时 对传热管造成的磨损，在弹簧盘绕最大直径处的弹簧丝外侧包覆或涂覆 柔性材料，例如聚四氟乙烯、尼龙、聚氨酯等热塑性弹性体或耐磨橡胶 等。

定位件为带孔的圆盘，在满足定位和强度要求的情况下，定位件使 介质流通截面应尽量大，圆盘的内孔以支撑轴定位，圆盘的外圆以传热 管内径定位。

为减少定位件外圆与传热管内径的磨损，定位件外圆包覆或涂覆柔 性材料，柔性材料为聚四氟乙烯、尼龙、聚氨酯等热塑性弹性体或耐磨 橡胶。