專利名稱：一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于管殼式換熱器、熱交換反應(yīng)器等傳熱設(shè)備中傳熱管內(nèi)防污 除垢和強化傳熱的內(nèi)插元件，特別是涉及一種利用傳熱管內(nèi)流體作為動力的傳熱管內(nèi)自清 潔強化傳熱的扭帶。
背景技術(shù)：
在火電、核電、石油、化工、冶金、食品、制藥、輕工、船舶動力和航空航天等領(lǐng)域都 要應(yīng)用到大量的換熱器、熱交換反應(yīng)器等傳熱設(shè)備，但傳熱管道內(nèi)壁積污結(jié)垢的問題普遍 存在，使傳熱性能降低變差，同時流體輸送阻力增大，甚至造成管道堵塞；管壁污垢不僅會 帶來腐蝕泄漏的安全隱患，而且因傳熱效率大幅度降低而造成嚴重的能源浪費，因此通常 需要定時地采取停產(chǎn)清洗的被動措施；為此，多年來人們一直在研究發(fā)明不需停機的在線 式自動防污除垢和強化傳熱的方法和裝置。在眾多的防污除垢方法中，螺旋扭帶法是一種 利用流體動能實現(xiàn)在線自動除垢和強化傳熱的方法，美國專利US 4174750和中國專利文 獻CN2214239Y都公開了一種傳熱管內(nèi)的清洗裝置，它包括傳熱管、管內(nèi)旋轉(zhuǎn)清洗元件螺旋 扭帶、螺旋扭帶在傳熱管的進液端的固定裝置。螺旋扭帶在管內(nèi)傳熱流體的帶動下自轉(zhuǎn)，刮 掃管內(nèi)壁的污垢，具有在線、自動、連續(xù)清洗防垢的功能；由于螺旋扭帶的導(dǎo)流作用使液體 作螺旋線流動，對管內(nèi)流體流動有一個擾動作用，使管內(nèi)傳熱得到強化。螺旋扭帶的主要缺 點是1)端部轉(zhuǎn)動軸承壽命短；幻螺旋扭帶對傳熱管內(nèi)壁存在嚴重的刮磨；幻工作過程中 需要較大的驅(qū)動力矩；4)場協(xié)同強化傳熱效果不顯著。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶，在保持自 清潔性能的同時，進一步強化傳熱，提高入液口軸向定位裝置的壽命，減少螺旋扭帶對管壁 的嚴重刮擦磨損，同時增強了螺旋扭帶的強度。
本發(fā)明解決上述問題采用的技術(shù)方案是一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮 螺旋扭帶，它包括螺旋扭帶和軸向定位裝置，軸向定位裝置由支撐架和磁鐵定位裝置組合 而成，磁鐵定位裝置由心部錐形磁體和外部錐形套磁體組成，所述支撐架固定安裝在傳熱 管的入液端，外部錐形套磁體與支撐架固定，心部錐形磁體的極性與外部錐形套磁體的極 性相同，螺旋扭帶一端設(shè)置有芯軸，芯軸穿過支撐架、外部錐形套磁體，心部錐形磁體固定 在芯軸上。
本發(fā)明一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶，其螺旋扭帶旋轉(zhuǎn)中心軸 向可嵌有增強骨架軸線芯，增強骨架軸線芯伸出螺旋扭帶的部分作為芯軸。
本發(fā)明一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶，所述螺旋扭帶的增強骨 架軸線芯可以是實心鋼絲、鋼絲繩、塑料繩或纖維增強塑料繩。
本發(fā)明一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶，所述螺旋扭帶和支撐架 可以由陶瓷、金屬、高分子材料或者高分子基復(fù)合材料制作。
本發(fā)明一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶，心部錐形磁體與芯軸的 固定方式是鉚接、鉸接、粘連或螺紋連接。
本發(fā)明一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶，螺旋扭帶的邊緣加工成 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向結(jié)構(gòu)可以是倒角或圓弧，螺旋扭帶旋轉(zhuǎn)時，導(dǎo)向結(jié)構(gòu)與傳熱管管壁形成的類 似滑動軸承那樣的楔形結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶，螺旋扭帶表面設(shè)置有突 起、凹槽或通孔等徑向?qū)Я鹘Y(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的有益效果是1、螺旋扭帶入液口處固定采用磁懸浮方式，磁懸浮結(jié)構(gòu)為 圓錐形式，磁力表現(xiàn)為一個軸向合力，軸向合力與螺旋扭帶軸向拉力形成反力從而對螺旋 扭帶進行軸向定位，圓錐形式使得心部錐形磁體、增強骨架軸線芯與支撐架不直接接觸，降 低了螺旋扭帶的旋轉(zhuǎn)阻力，解決了螺旋扭帶入液口定位處因接觸力大造成的磨損嚴重的問 題，提高了現(xiàn)有螺旋扭帶入液口定位裝置的使用壽命；2、螺旋扭帶的邊緣加工成導(dǎo)向結(jié)構(gòu)， 使得螺旋扭帶與管壁接觸為楔形或弧線平滑過渡，在保證螺旋扭帶對污垢沉積的抑制和清 掃作用的同時，減小了螺旋扭帶對管壁的刮擦作用；3、導(dǎo)流結(jié)構(gòu)進一步擾動流體的流動，增 加流體的徑向流和湍流度，促進主流體和邊界層流體的混合，場協(xié)同作用強化傳熱效果更 好；4、螺旋扭帶旋轉(zhuǎn)中心軸向有增強骨架軸線芯，提高了螺旋扭帶的強度。
傳熱設(shè)備運行時，工作液體經(jīng)過支撐架進入傳熱管，推動螺旋扭帶旋轉(zhuǎn)，從而對傳 熱管內(nèi)壁粘附物進行清掃；對管內(nèi)介質(zhì)流場進行擾動，形成有利于強化傳熱的湍流，破環(huán)了 液體邊界層，抑制了污垢形成的條件。根據(jù)實際應(yīng)用需要，也可以在螺旋扭帶上加工徑向?qū)?流結(jié)構(gòu)，從而進一步擾動流體的流動，增加流體的徑向流和湍流度，提高強化傳熱。


圖1為本發(fā)明一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶的截面結(jié)構(gòu)示意 圖。
圖3為一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶的軸向定位裝置結(jié)構(gòu)示 意圖。
圖4為圖3的右視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶的螺旋扭帶截面 圖之一(增強骨架軸線芯直徑小于螺旋扭帶厚度)。
圖6為本發(fā)明一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶的螺旋扭帶截面 圖之二(增強骨架軸線芯直徑大于螺旋扭帶厚度)。
圖7為本發(fā)明一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶的螺旋扭帶截面 圖之三(增強骨架軸線芯直徑等于螺旋扭帶厚度)。
圖8為本發(fā)明一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶設(shè)置有導(dǎo)流結(jié)構(gòu) 的螺旋扭帶結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為本發(fā)明一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶設(shè)置有導(dǎo)流結(jié)構(gòu) 的螺旋扭帶的展開圖
圖中，1芯軸、2限位鉚釘、3-1心部錐形磁體、3-2外部錐形套磁體、4支撐架、5傳4熱管、6螺旋扭帶、7導(dǎo)向結(jié)構(gòu)、8凹槽導(dǎo)流結(jié)構(gòu)。
具體實施方式
如圖1至圖9所示，本發(fā)明涉及的傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶的 一種實施例，它包括螺旋扭帶6和軸向定位裝置，所述螺旋扭帶6旋轉(zhuǎn)中心軸向有增強骨架 軸線芯，增強骨架軸線芯伸出螺旋扭帶的部分為芯軸1，增強骨架軸線芯的直徑可以小于、 大于或等于螺旋扭帶的厚度。所述軸向定位裝置固定在傳熱管5的入液端，由支撐架4和 磁鐵定位裝置組合而成，所述磁鐵定位裝置為圓錐配合形式，由心部錐形磁體3-1和外部 錐形套磁體3-2組成，心部錐形磁體3-1和外部錐形套磁體3-2同為S極或同為N極。限 位鉚釘2由一大頭凹槽和空心小圓柱體構(gòu)成，心部錐形磁體3-1內(nèi)嵌于限位鉚釘2的大頭 凹槽卡緊固定，外部錐形套磁體3-2與支撐架4固定，限位鉚釘空心小圓柱體壓緊限位在芯 軸1 一端上，芯軸1穿過限位鉚釘2、磁鐵定位裝置和支撐架，另一端與螺旋扭帶6連接。
螺旋扭帶6的邊緣加工成導(dǎo)向結(jié)構(gòu)7，如圖2所示；螺旋扭帶6上加工有凹槽導(dǎo)流 結(jié)構(gòu)8，除凹槽導(dǎo)流結(jié)構(gòu)外，還可以是凸起或者通孔導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，如圖8和圖9所示。
本發(fā)明中，螺旋扭帶6的外徑略小于傳熱管5的內(nèi)徑，芯軸1的外徑略小于限位鉚 釘2、心部錐形磁體3-1和外部錐形套磁體的內(nèi)孔徑；外部錐形套磁體3-2與心部錐形磁體 3-1配合的圓錐角為45°，依靠同極性相互排斥的磁力進行軸向和徑向的定位，使得心部 錐形磁體3-1、芯軸1與支撐架4不直接接觸，降低了螺旋扭帶6的旋轉(zhuǎn)阻力，解決了螺旋 扭帶6入液口定位處因接觸力大造成的磨損嚴重的問題，提高了現(xiàn)有螺旋扭帶入液口定位 裝置的使用壽命；螺旋扭帶邊緣的倒角或圓弧等作為導(dǎo)向結(jié)構(gòu)7使其旋轉(zhuǎn)運動時螺旋扭帶 6邊緣與傳熱管5內(nèi)壁構(gòu)成滑動軸承那樣的楔形結(jié)構(gòu)，見圖2所示，箭頭所指為螺旋扭帶6 的轉(zhuǎn)動方向，螺旋扭帶6的邊緣存在圖示的楔形區(qū)，在保證螺旋扭帶6對污垢沉積的抑制和 清掃作用的同時，減小了螺旋扭帶6對傳熱管5管壁的刮擦作用；螺旋扭帶6上的凹槽導(dǎo)流 結(jié)構(gòu)8進一步擾動流體的流動，增加流體的徑向流和湍流度，促進主流體和邊界層流體的 混合，強化對流傳熱。
權(quán)利要求
1.一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶，包括螺旋扭帶和軸向定位裝置， 其特征在于軸向定位裝置由支撐架和磁鐵定位裝置組合而成，磁鐵定位裝置由心部錐形 磁體和外部錐形套磁體組成，所述支撐架固定在傳熱管的入液端，外部錐形套磁體與支撐 架固定，心部錐形磁體的極性與外部錐形套磁體的極性相同，螺旋扭帶一端設(shè)置有芯軸，芯 軸穿過支撐架、外部錐形套磁體，心部錐形磁體固定在芯軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶，其特征在 于螺旋扭帶旋轉(zhuǎn)中心軸向嵌有增強骨架軸線芯，增強骨架軸線芯伸出螺旋扭帶的部分作 為芯軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶，其特征在 于所述螺旋扭帶的增強骨架軸線芯是實心鋼絲、鋼絲繩、塑料繩或纖維增強塑料繩。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶，其 特征在于所述螺旋扭帶和/或支撐架由陶瓷、金屬、高分子材料或者高分子基復(fù)合材料制 作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶，其特 征在于心部錐形磁體與芯軸的固定方式是鉚接、鉸接、粘連或螺紋連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶，其特 征在于螺旋扭帶的邊緣加工成導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的磁懸浮螺旋扭帶，其特征在 于螺旋扭帶表面設(shè)置有突起、凹槽或通孔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁懸浮螺旋扭帶，包括螺旋扭帶和軸向定位裝置，軸向定位裝置由支撐架和磁鐵定位裝置組成，磁鐵定位裝置由心部錐形磁體和外部錐形套磁體組成，支撐架固定安裝在傳熱管入液端，外部錐形套磁體與支撐架固定，心部錐形磁體的極性與外部錐形套磁體的極性相同，螺旋扭帶一端設(shè)置有芯軸，芯軸穿過支撐架、外部錐形套磁體，心部錐形磁體固定在芯軸上。本發(fā)明中，由于定位采用磁懸浮方式，解決了入液口定位處因接觸力大造成的磨損嚴重的問題，提高了螺旋扭帶軸向定位元件的使用壽命；增強骨架軸線芯可提高螺旋扭帶的強度；導(dǎo)向結(jié)構(gòu)減小了螺旋扭帶對管壁的刮擦作用；導(dǎo)流結(jié)構(gòu)進一步擾動流體的流動，增加流體的徑向流和湍流度，強化對流傳熱。
文檔編號F28G15/02GK102032837SQ20091009337
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者何長江, 戴長軍, 閻華 申請人:北京華夏英藍科技發(fā)展有限公司