[发明专利]换热管内置式自预紧挂件

说明书

技术领域

本发明涉及一种管壳式换热器、热交换器等设备中换热管强化传热以及防垢除垢装置的入水端以及出水端支撑元件。

技术背景

能源短缺是影响世界经济发展的重要因素，是急需解决的世界问题。节能减排是解决能源问题的一项关键技术，管壳式换热器被广泛应用于石油、化工、电力、冶金、制药和机械等行业，其换热效率的好坏直接决定着经济效益以及环境效益。然而换热管管壁上普遍存在结垢的情况，不但造成流动阻力的增加，并且还降低了换热效率，对能源造成了极大的浪费，换热管内的污垢还容易造成垢下腐蚀，严重影响设备的安全。

对于上述问题，传统的方法是停机采用机械清洗、化学清洗等方法对其进行清洗，不但造成人力物力的浪费，还造成环境的污染。由于停机对设备进行清洗，还会耽误生产，造成巨大的经济损失。为解决上述问题设计人员一直在研发能在不停机的情况下，在线强化传热以及防垢阻垢的方法和装置。中国专利号为ZL200520127121.09，公开了发明名称为“转子式自清洁强化传热装置”的专利号，此装置是由挂件、转子、柔性轴和支撑管构成，两挂件分别固定在换热管的两端；转子的外表面有螺旋棱，转子上有中心孔，柔性轴穿过转子的中心孔固定在两端的挂件上。该装置具有在线自动防垢、除垢以及强化传热的功能。其中挂件为一种导流式自撑紧挂件，中国专利号为201010184095.9，其主要包括空心轴、连接杆。支撑台和伸出端，其能很好地保证柔性轴的对中性，但是挂件安装在换热管入口造成的换热管阻力的损失比较大，实际安装中需要在现场穿装固定，安装耗时较多。为解决挂件阻力比较大的问题，中国专利201210067268.8，公开了一种低流阻快装挂件，这种挂件解决了入口阻力比较大的问题，但是由于其突出于管板，装置在运行过程中，由于管内液体不稳定导致限位件松动，或者装置安装时柔性轴拉紧力不够，会出现换热管出水端挂件脱出换热管的情况。挂件脱出会导致装置工作效率的降低，脱出的挂件会在水流的冲击下摆动并与附近的挂件发生干涉，对附近装置的安全运行产生影响。并且装置安装完成后进行换热器封头安装时，由于挂件凸出于换热管，封头可能会与挂件发生干涉，造成挂件的倒伏，导致装置的失效。

发明内容

为解决挂件容易脱出倒伏，以及安装时预紧力不够的问题，本发明设计了一种换热管内置式自预紧挂件，挂件由支撑抓、预紧弹簧和挂件体组成，挂件体的上部安装有预紧弹簧，挂件体的下部有用于方便穿装柔性轴的圆锥孔，挂件体的中部有柔性轴对中孔，使柔性轴穿过挂件体始终处于换热管的中心。支撑抓有多个并与挂件体中心线成V型，预紧弹簧和挂件体内置于换热管内，支撑爪一端与挂件体连接为一体，另一端弯折后能悬挂在换热管管端，提供支撑力；安装时使预紧弹簧为压缩状态，当安装完成后预紧弹簧伸长，给限位件一轴向力，增加柔性轴的预紧力。本发明一种换热管内置式自预紧挂件的主体安装于换热管的内部，支撑爪防止其脱出换热管造成装置的失效。

本发明换热管内置式自预紧挂件，挂件成V型内置于换热管内，挂件不易脱出于换热管，挂件的支撑爪最外端到换热管中心的距离大于换热管半径，挂件支撑爪挂在换热管的管端，为挂件提供轴向支撑力，并且保证挂件的挂件体处于换热管的中心位置。挂件体上部有预紧弹簧，当安装装置时，给预紧弹簧一个压力，使其受力压缩，人们采用工具拉紧柔性轴，并安装限位件。安装完成后，撤除预紧弹簧的压力，预紧弹簧伸长并给限位件一个轴向力，从而增加装置柔性轴的预紧力。防止由于柔性轴预紧力太小而导致柔性轴上转子对换热管的磨损，以及转子转动阻力变大导致的强化传热效果的降低。当装置运行时，管内液体会出现一定的波动，会给装置一定的冲击力，预紧弹簧能吸收瞬间冲击力，防止瞬间冲击力过大造成的限位件的移位。当瞬间的冲击力过大，造成限位件发生轻微的移位时，预紧弹簧会增大伸长量来弥补由于限位件轻微的移位产生的限位件与挂件间的缝隙，使装置能有效的运行，增加装置的使用寿命。挂件体上部设置挡板，挡板可以为一段圆环或带缺口的圆环，预紧弹簧位于挡板内部，保证预紧弹簧处于挂件体的中心位置，防止预紧弹簧伸长时出现偏心现象。挂件体下部有圆锥孔，安装装置时，圆锥孔能使柔性轴容易穿入挂件体中，提高了穿装的效率。挂件的中部有对中孔，保证固定于挂件上的柔性轴处于换热管中心的位置。

本发明换热管内置式自预紧挂件，支撑抓的个数为2个、3个或者多个，支撑爪与挂件体中心线(即换热管轴心线)的夹角为30-60度，最好为30度、45度或60度，角度太小时支撑爪轴向投影长度会很大，角度太大时本发明换热管内置式自预紧挂件易从换热管中脱出。