專利名稱：一種管內自轉式清洗及傳熱強化的螺旋齒管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種管內自轉式清洗及傳熱強化的塑料螺旋齒管。它適用于列管式結構的各種傳熱設備，如換熱器、冷凝器、蒸發(fā)器等。
背景技術：
中國專利ZL91213000.8和文獻(自動旋轉螺旋線傳熱技術的試驗研究，化工裝備技術，1997，N5，P4-8)報道了一種傳熱管內鋼絲螺旋線除垢防垢及其傳熱強化技術，鋼絲螺旋在管內傳熱液體流動能的帶動下自轉，刮掃管內壁的污垢，有在線、自動、連續(xù)清洗防垢的功能；由于鋼絲螺旋的導流作用使液體作螺旋線流動和鋼絲螺旋對管內邊界層有擾動作用，使管內的對流傳熱也得到強化。但是，該技術存在三個重要缺陷一是生產運轉過程中自轉的鋼絲螺旋與傳熱管壁之間的旋轉磨損問題難以解決，二是要求傳熱管內有0.8m/s以上的較高流速而不能在低流速傳熱設備中應用，三是臥式傳熱管內的污垢清洗不均勻，上半周污垢塑料清洗不干凈。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是上述自轉鋼絲螺旋線清洗技術存在的的磨損問題和低流速(在0.2m/s-0.7m/s范圍)傳熱設備難以應用的問題，提出一種管內自轉式清洗及傳熱強化的塑料螺旋齒管，既不會磨損傳熱管壁，又能成倍地增大自轉清洗力矩，可以在低流速傳熱設備中廣泛應用。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的一種管內自轉式清洗及傳熱強化的塑料螺旋齒管，它有螺旋齒管、管口固定裝置、傳熱管。塑料螺旋齒管的結構組成，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管，三是裝在塑料內管的內腔、用來調整密度、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，經軸頭與轉軸連接，通過轉軸安裝到管口固定裝置上。
傳熱設備運行時，塑料內管使傳熱管的有效通流面積顯著減少，流道內的實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，比螺旋線的自轉力矩增大數(shù)倍，能夠使0.2m/s左右的低流速的傳熱管內的塑料螺旋齒管自轉而實行連續(xù)清洗防垢。通過內管的內腔裝填灌液或滾珠，使塑料螺旋管的整體密度調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對中旋轉，解決臥式傳熱管內的污垢上半周污垢清洗不干凈的問題，并且借助內腔裝填的灌液或滾珠的慣性激勵作用產生徑向晃動，進一步提高了污垢清洗的效率和均勻性。采用不會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。由于傳熱管內流體實際上是在螺旋流道內作快速螺旋線流動，因此使管內的對流傳熱過程得到強化，對流傳熱系數(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，便于包裝運輸和現(xiàn)場組裝。


圖1是本發(fā)明的管內自轉式清洗及傳熱強化的塑料螺旋齒管結構技術原理示意圖。
圖2是本發(fā)明的塑料螺旋齒管的橫剖面圖。
具體實施例方式
下面結合附圖1和附圖2對本發(fā)明作進一步詳細描述。
圖中的 1.轉軸 2.管口固定裝置 3.軸頭 4.灌液 5.內管 6.螺旋齒 7.傳熱管8滾珠 9塑料螺旋齒管 10.內腔一種管內自轉式清洗及傳熱強化的塑料螺旋齒管，由內管5和螺旋齒6構成。內管5的外表面上設置的螺旋齒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與傳熱管7的內徑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，在大管徑大螺距時采用多頭螺旋齒。
塑料螺旋齒管9的內管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的名義流速愈低，比值選用也愈小，實際流速的增大幅度就愈高。螺旋塑料管9的內腔10使塑料螺旋齒管9的整體平均密度遠低于傳熱流體的密度，以便在內腔10灌裝流動性好的灌液4或滾珠8以后將塑料螺旋管9的整體密度調整到與傳熱流體相等，始終保持處懸浮狀態(tài)，運行時自動地與傳熱管7趨于同心，并且利用裝在內腔10的灌液4或滾珠8的慣性運動，激勵懸浮旋轉的塑料螺旋齒管9產生徑向晃動，提高碰擦清洗的效率和均勻性。內管5還使螺旋齒6具有較大的剛度，防止變形，保持直線度，便于運輸和現(xiàn)場組裝。
對于小直徑的傳熱管7，螺旋齒管9也可以選用密度接近管內流體的塑料制成無內腔10的實體結構。
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，也可以是分段結構制造后再串接組裝。組裝時注意保持螺旋齒6的連續(xù)性。
螺旋齒管9在傳熱管7內的軸向固定，是轉軸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，靠轉軸1的另一端安裝在管口固定裝置2上。
權利要求
1.一種管內自轉式清洗及傳熱強化的塑料螺旋齒管，由塑料螺旋齒管(9)、轉軸(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)和內管(5)以及內管(5)的內腔(10)填裝的灌液(4)或滾珠(8)組成。
2.根據(jù)權利要求1的管內自轉式清洗及傳熱強化的塑料螺旋齒管，其特征在于螺旋齒管(9)采用不會磨損傳熱管壁的工程塑料制造。
3.根據(jù)權利要求1的管內自轉式清洗及傳熱強化的塑料螺旋齒管，其特征在于螺旋齒管(9)的長度與傳熱管(7)基本相等?？梢允钦w一根，也可以分段制造再串接組裝。
4.根據(jù)權利要求1的管內自轉式清洗及傳熱強化的塑料螺旋齒管，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)權利要求1的管內自轉式清洗及傳熱強化的塑料螺旋齒管，其特征在于螺旋齒(6)的螺旋角在25°-70°范圍。
6.根據(jù)權利要求1的管內自轉式清洗及傳熱強化的塑料螺旋齒管，其特征在于螺旋齒(6)的齒高h與傳熱管(7)內徑D的比值h/D在(0.10-0.35)范圍。
7.根據(jù)權利要求1的管內自轉式清洗及傳熱強化的塑料螺旋齒管，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)權利要求1的管內自轉式清洗及傳熱強化的塑料螺旋齒管，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。
全文摘要
一種管內自轉式清洗及傳熱強化的塑料螺旋齒管，在傳熱管內安裝可以自由旋轉的塑料螺旋齒管，它的內腔裝填流動性好的液體或滾珠，整體密度與管內的傳熱流體密度相同，始終處于懸浮狀態(tài)。運行時，傳熱液體以較大的旋流半徑快速沖推螺旋齒面產生較強的旋轉力矩，能夠使0.20m/s以上的低流速傳熱管內的螺旋齒管自轉，并且與傳熱管自動保持同心旋轉清洗，在內腔里的液體或滾珠的慣性激勵下又產生徑向晃動，進一步提高了污垢清洗的效率和均勻性，達到自動連續(xù)清洗防垢的目的。由于傳熱管內的流體轉變?yōu)闉樵诼菪鞯纼鹊目焖俾菪€流動，使對流傳熱得以有效強化，傳熱系數(shù)提高55％以上。因此，該技術可以廣泛地應用于各種低流速的列管式傳熱設備的自動清洗防垢。
文檔編號F28G3/00GK1485595SQ0213965
公開日2004年3月31日 申請日期2002年9月29日 優(yōu)先權日2002年9月29日
發(fā)明者俞天蘭, 俞秀民, 劉桂英, 蔣少青, 支校衡, 崔曉利, 彭德其, 吳金香, 金俊杰 申請人:株洲工學院帥科機械清洗研究所