[发明专利]换热管内低驱动力自清洁与强化传热转子

说明书

技术领域：

本发明涉及用于管壳式换热器、热交换反应器、冷凝器等设备中换热管内强化传热与自清洁的内插元件。该元件能够广泛应用于热力发电、石油化工、食品、制药、轻工、冶金、船舶等行业的管壳式换热设备与反应设备上，尤其是以传热管内流体动能作为动力的强化传热与自清洁装置中。

背景技术：

管壳式换热器的换热管内壁结垢会导致传热效率下降、流体流动阻力增加，严重时会堵塞管道。

在现有的方法中，螺旋纽带是利用流体的动能作为驱动力而实现自身的旋转，以此达到在线清洗与强化传热的目的。专利号为：ZL95236063.2，名称为“传热管内除垢防垢的清洗装置”中，公开了该装置的结构，螺旋纽带置于换热管内，管端有空心轴孔，装有销轴，销轴的尾端与纽带头部连接，属一端固定装置。公开号为CN1424554的“双扰流螺旋式强化传热及自动除垢装置”中，公开了另一种纽带形式，该装置新增设了螺旋管，将纽带置于螺旋管中，靠通过螺旋管内的流体流动带动纽带旋转。公开号为CN2833494的“转子式自清洁强化传热装置”中，公开了一种由固定架、转子、钢丝绳和支撑管等构成的装置，固定架安置于换热管两端，钢丝绳通过固定架轴孔，两端用铆钉固定，转子的中心孔穿过钢丝绳沿换热管轴线排列，转子在流体作用下做旋转运动，从而达到强化传热与在线清洗的目的。专利号为200620172805.5的“传热管内自清洁强化传热的低流阻转子”中，公开了一种新式转子，它是由空心轴和叶片构成，每个叶片与空心轴成同样的倾斜状，相邻叶片首尾相接，该结构对流体阻力减小。

上述涉及到的几种成果都具有一定的强化传热效果和防污除垢能力，在特定的领域也得到了应用。但是螺旋纽带为一体式转动件，如果纽带加工时不顺直或换热管在胀接后不够直，都将影响整个纽带的转动，对换热管刮伤严重；流体流动时驱动纽带的力矩也非常大，造成了不必要的能量损失；一端固定的销轴寿命非常短，另外纽带产生的整体场协同强化传热效果不显著。“转子式自清洁强化传热装置”中的转子是靠在空心圆柱表面上伸出的叶片受力而旋转的，由于叶片根部与空心圆柱表面相交，受力面积小，因此所受的驱动力小。

发明内容：

本发明的目的是设计一种新式结构的转子，保证转子能够顺利转动，尤其在粘性介质或者流体动能不大的情况下良好旋转，并且能够提高流体的湍流程度，从而达到自清洁与强化传热的目的。

为达到上述目的，本发明提出的技术方案是：换热管内低驱动力自清洁与强化传热转子，转子是由空心圆柱与叶片组成，每个叶片呈螺旋状结构，叶片分段均匀固定在空心圆柱上，并与其成为一体。叶片的外表面与空心圆柱边缘相切，相切线轨迹与空心圆柱的轴线不平行，使得叶片呈一曲面状，形成对流体轴向流动的阻挡，转子获得转动动力。转子穿装在转轴上，转子叶片的内表面为迎水面，转子与挂件放置于换热管内，转轴的两端分别通过挂件的中心孔进行轴向固定。

当流体通过转子时，传统的叶片表面与空心圆柱边缘相交，而本发明的转子叶片的外表面与空心圆柱的边缘相切，叶片厚度较薄，使流体作用在叶片上的作用面积增加，增大了驱动力，使转子能够在粘性较大或者流体动能不大的介质中正常工作，起到强化传热和防污除垢的理想效果。

每个相邻叶片以空心圆柱为中心旋转一周所扫过的空间前后是相连的；空心圆柱表面固定若干个叶片，叶片在空心圆柱表面轴向等分排列。每相邻两个叶片绕轴旋转一周所形成的空间前后相连。

所述转子的空心圆柱靠近进水口侧为头部，空心圆柱两端有同轴结构，每个转子的空心圆柱的头部和前一个转子的空心圆柱的尾部对中并配合，各个转子能够自由转动。同轴结构可以是圆锥形式、窝球形式、梯形台形式、万向节形式或卡扣形式。

固定在空心圆柱表面的叶片可以设置透空结构，以减小叶片在转轴上的重量和在换热管内所占据的体积。

叶片在横截面上投影可以是由椭圆弧或圆弧曲线生成；转子叶片的外表面与空心圆柱边缘相切，内表面与空心圆柱边缘相交；也可以是内表面、外表面均与空心圆柱边缘相切，叶片内表面与外表面间形成的厚度根据转子受力强度要求确定。外表面相切结构能够使叶片背面光滑不易结垢，而内表面因有介质冲刷也不易结垢。

转子的叶片和空心圆柱是由高分子材料、高分子基复合材料、金属或者陶瓷材料制作的。

本发明的有益效果是：