[发明专利]换热管内自动居中式支撑架

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于管壳式换热器、热交换反应器等设备中换热管内强化传热和防污除污的内插元件的辅助元件。

背景技术

随着社会的不断进步，当今社会节能减排是一项全世界都非常重视的关键技术，尤其是在石油、化工、火电、核电、冶金、轻工、航空器件和船舶车辆等众多领域都要应用到许多的换热器，其中应用最为广泛的是管壳式换热器，但在这些换热器的换热管中内壁普遍存在层积污垢现象，导致流体在管道中输送阻力增加，严重时会堵塞管道，同时传热性能大为下降；换热管内污垢会严重降低传热效率而引起重大能源浪费，与此同时污垢一般具有腐蚀性，管壁会因此腐蚀，进而泄露流体造成重大安全事故，因此在传统上的处理办法就是被迫采取停产清洗，这样不仅耽搁了工厂的生产进度，同时还需要支付昂贵的清洗费用；为了更好地解决这个问题，人们一直研究采用不停产的在线自动强化传热和除垢防垢的各种办法和装置。中国专利号为ZL200520127121.9，公开了名称为“转子式自清洁强化传热装置”的专利申请，此装置是由固定架、转子、柔性轴和支撑管构成，两固定架分别固定在换热管的两端；转子的外表有螺旋棱，转子上有中心孔；支撑管设在转子与固定架之间，柔性轴穿过转子的中心孔和支撑管固定在两固定架上。该装置具有在线自动防垢除垢和强化传热的功能，流体在换热管内顺流或者逆流的情况下，均有防垢除垢和强化传热的作用。但是缺点是在一定流体通过时，转子的旋转速度是由螺棱的螺旋升角所决定的，螺旋升角越小，即是在螺棱导程小时转子的旋转速度越快，同时对流体的阻力随之增加；为解决此问题，中国专利申请号200620172805.5，名称为“传热管内自清洁强化传热的低流阻转子”，该装置是由转子、挂件和连接轴线构成，挂件是固定在传热管两端，连接轴线的两端分别固定在挂件上，多个转子穿装在连接轴线上，转子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。这种新型的节能减排产品，经过工业检验和应用，达到了较好的强化传热和防垢除垢效果。但是由于换热管一般较长，固定转子的转轴在换热管内中间的部位不能保证很好的居中，会有一点摆动，使转轴寿命缩短，严重时转轴在使用中会提前磨断，使强化传热装置失效。

发明内容

本发明的目的是设计一种新结构用于支撑换热管内强化传热及在线自动除垢防垢装置的转轴，该换热管内自动居中式支撑架能保证转轴和转子的居中，尽量减小转轴的摆动，最大程度延长转轴的寿命，减少转子与换热管内壁的摩擦，节省转子的能量消耗。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：换热管内自动居中式支撑架，它是由空心轴、左叶片和右叶片三个部分组成的，空心轴内径略大于转轴的外径，以便于转轴在空心轴内孔中顺利穿过，空心轴的内径与外径形成的厚度使支撑架有足够的强度和刚度，满足支撑要求，空心轴外径与换热管内径为同心圆，左叶片和右叶片是固定在空心轴上的凸棱结构，以空心轴内径中心为圆心、空心轴内径中心至凸棱结构的外缘为半径所得的圆柱直径等于换热管的内径，保证支撑架的中心与换热管的中心重合，转轴穿过支撑轴的空心轴内孔，转轴始终位于换热管的中心处，左叶片、右叶片相对于一个过空心轴轴线的中心平面为对称结构，左叶片、右叶片外缘各点与空心轴中心线形成的平面相对于该中心平面的夹角为锐角，左叶片和右叶片位于水平平面的下侧，使得支承架在换热管内沿径向可以有一定距离的移动间隙，方便其在换热管内移动，便于使用前的安装。左叶片和右叶片可以是平行于转轴的凸棱，也可以是旋向相反的凸棱，流体介质流过左叶片、右叶片时，会由层流变为湍流，流体介质的湍流程度加大，利于强化传热和防垢除垢。

本发明换热管内自动居中式支撑架，在空心轴所述的中心平面处增设中间叶片，以增加左叶片和右叶片支撑的稳定性，对于水平安装的换热管，该结构的支撑架在重力作用下，使转轴在换热管内摆动减小，降低转轴的磨损。

本发明换热管内自动居中式支撑架，左叶片的数量与右叶片的数量相等，左叶片或右叶片的个数是一个或多个。换热管内介质流速过高时，支撑架受到的冲击作用加剧，增加左叶片和右叶片的数量，可以增加支撑架的稳定性。同时多个不同旋向的左叶片、右叶片会加大流体介质的湍流程度，提高强化传热和防垢除垢的效果。

本发明换热管内自动居中式支撑架，左叶片或右叶片是分段结构，支撑架较长时，可以减少材料消耗，降低成本，带有中间叶片的支撑架，中间叶片也可以是分段结构。

本发明换热管内自动居中式支撑架，左叶片、右叶片、中间叶片的迎水面制作成流线型的，减小对流体介质的阻力，有利于流体介质中的杂质通过。