一種流體動力彈性變形蓄能式自轉鋼絲螺旋制造技術

一種流體動力彈性變形蓄能式自轉鋼絲螺旋，每根換熱管內安裝一根鋼絲螺旋。運行時，鋼絲螺旋的鉤頭自轉，其曲臂受到固定在管口軸承架上的彈性擋桿所阻擋。阻擋發生的彈性彎曲變形逐漸增大到一定程度后，鉤頭曲臂就會滑過彈性擋桿繼續自轉，以此使原本連續自轉的鋼絲螺旋變為間歇性自轉。由于不轉所占的時間比例較大，不僅使鋼絲螺旋、管內壁及其軸承架的磨損都可以控制在輕微水平，滿足工程的使用壽命要求；同時可以成倍提高傳熱強化幅度、成倍增大自轉啟動力矩、提升自轉清洗的可靠性。與現有技術相比，這種新結構的自轉鋼絲螺旋不增加材料消耗和制造費用，適用范圍廣泛，對列管式蒸發器、膜式蒸發器、再沸器、冷凝器、降膜式冷卻器等尤為適用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術專利涉及的是一種流體動力彈性變形蓄能式自轉鋼絲螺旋。它適用于各種列管式結構的傳熱設備，如蒸發器、膜式蒸發器、再沸器、冷凝器、降膜式冷卻器等列管式換熱器管內的除垢防垢和傳熱強化。
技術介紹
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。鋼絲螺旋線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、連續清洗防垢的功能；由于鋼絲螺旋線的導流作用使管內液體作螺旋線流動，還有鋼絲螺旋線對管內邊界層的擾動作用，使管內的對流傳熱也得到強化。該技術的原理和功能確實比較理想，結構簡單，成本低廉，但無法解決自轉鋼絲螺旋線與傳熱管壁之間的磨損問題。中國專利 ZL2004200351029(傳熱管內在線自動清洗的流體動力塑包螺旋線，2005. 02. 23.授權)的塑包螺旋線也還存在較多的新問題塑包層太薄，塑包層的磨損壽命太短，長期運行仍然存在與換熱管內壁相互磨損的問題；若塑包層加厚，塑包鋼絲的直徑又太大，只能適用于換熱管直徑大的設備，并且流體阻力又太大，還要受塑料溫度的限制，又需要高流速驅動，制造成本成倍提高，只有很少數換熱管設備適用。
技術實現思路
本專利技術專利的目的是同時解決現有自轉清洗鋼絲螺旋線與換熱管壁之間的相互磨損問題、和自轉塑包鋼絲存在的基本問題，提出一種流體動力彈性變形蓄能式自轉鋼絲螺旋，通過彈性變形機構使鋼絲螺旋轉變為間歇性自轉的辦法，大幅度降低鋼絲螺旋的自轉清洗速度和自轉的時間比例來解決鋼絲螺旋與換熱管壁之間相互磨損問題，因而無需鋼絲螺旋的塑料包層，自然也無塑包鋼絲螺旋的弊病，并且在傳熱強化功能與流體阻力之間的性價比方面，比現有自轉清洗鋼絲螺旋線和塑包鋼絲螺旋都有成倍的提升，制造成本依然低廉，適用范圍十分廣泛。本專利技術專利的目標是通過以下技術方案來實現的一種流體動力彈性變形蓄能式自轉鋼絲螺旋，主要由鋼絲螺旋、螺旋鉤頭、彈性擋桿、管口軸承架、換熱管組成。每根換熱管內安裝一條鋼絲螺旋。鋼絲螺旋軸向固定在換熱管入口端的管口軸承架上,周向可以旋轉。管口軸承架的磨損頭的高度h為5 15mm。鋼絲螺旋的鋼絲直徑在I 3mm范圍內，鋼絲螺旋的外徑為換熱管內徑的O. 70 O. 90倍，鋼絲螺旋的螺距為換熱管內徑的O. 60 I. 60倍。螺旋鉤頭由螺旋鉤頭滑動臂和螺旋鉤頭曲臂構成，前者的作用是與管口軸承架磨損頭組成鋼絲螺旋軸向固定的滑動摩擦副；后者的作用是與彈性擋桿組成一個彈性彎曲變形機構，使鋼絲螺旋的連續自轉轉換為間歇性旋轉。螺旋鉤頭曲臂的曲臂傾斜角β在15° 75°范圍內，換熱管內流速愈高，傾斜角β取值愈小。彈性擋桿的形狀是彎折形的、或圓弧曲線形的、或直線形的；制造彈性擋桿的鋼絲直徑在I 3mm范圍內；彈性擋桿的彈性擋臂長度L的范圍為15 80mm。彈性擋桿固定在管口軸承架上。每個管口軸承架上固定的彈性擋桿數為I或2，流速高者取其二，一般流速取其一。螺旋鉤頭的另一種結構方案，是將螺旋鉤頭與鋼絲螺旋分為兩個獨立的零件，便于螺旋鉤頭標準化生產提高質量、降低制造成本，并且對安裝也很方便(只需將螺旋鉤頭的掛鉤與鋼絲螺旋的彎鉤掛鉤一起就可以)。設備運行時，鋼絲螺旋將換熱管內的液流導流為螺旋流，換熱管內液體對鋼絲螺旋的反作用，使鋼絲螺旋獲得旋轉動力矩，實現對換熱管內壁污垢的自轉清洗。但是，螺旋鉤頭曲臂的旋轉必然會受到彈性擋桿的阻擋；受到阻擋后，兩者同時開始猶如彈性梁那樣的彈性彎曲變形，并且逐漸增大，增大到一定程度后，鉤頭曲臂滑過彈性擋桿繼續自轉。鋼絲螺旋如此停停轉轉，由原來的連續自轉轉換成為間歇性地自轉。由于鋼絲螺旋停轉時的對流傳熱強化幅度比連續自轉時高近一倍。因此，鋼絲螺旋停轉的時間所占的比例愈大，愈有利于傳熱強化。并且鋼絲螺旋停轉所占的時間比例愈 大，自轉速度也愈低，管內壁的磨損、鋼絲螺旋自身的磨損及其管口軸承架的磨損都愈輕微，可以通過優化設計控制磨損達到使用壽命足夠長。而且停轉期間鋼絲螺絲的軸向拉伸彈性變形逐步增大到最大，整根鋼絲螺旋的彈性變形能的蓄能量也達到最大；管內液體給鋼絲螺旋的自轉動力矩也同時增大到最大。因而，當鋼絲螺旋再次開始自轉時，最大的彈性變形能自轉動力矩和最大的管內液體動力自轉動力矩相疊加，產生比鋼絲螺旋連續自轉力矩大倍數的啟動力矩，很有利于鋼絲螺旋防止旋轉清洗過程中被卡咬，提高鋼絲螺旋自轉清洗的可靠性。因此，這種流體動力彈性變形蓄能式自轉清洗鋼絲螺旋的綜合優勢顯著，結構簡單、成本低廉、傳熱強化幅度大、磨損輕微使用壽命長、污垢清洗自轉動力矩大、可靠性高、使用范圍廣，對換熱管內流速高或較高、管外傳熱系數比管內更高的蒸發器、膜式蒸發器、再沸器、冷凝器、降膜式冷卻器等尤為適用。附圖說明圖I是本專利技術專利的一種流體動力彈性變形蓄能式自轉鋼絲螺旋原理圖。圖2是本專利技術專利的螺旋鉤頭的另一種結構方案圖。具體實施例方式下面結合附圖I和附圖2對本專利技術專利作進一步詳細描述。圖中I鋼絲螺旋2換熱管3管板4彈性擋桿5螺旋鉤頭曲臂6螺旋鉤頭滑動臂7螺旋鉤頭8軸承架磨損頭9管口軸承架10軸承架進液孔11螺旋鉤頭的掛鉤12鋼絲螺旋的彎鉤一種流體動力彈性變形蓄能式自轉鋼絲螺旋，主要由鋼絲螺旋I、螺旋鉤頭7、彈性擋桿4、管口軸承架9、換熱管2組成。每根換熱管2內安裝一條鋼絲螺旋I。鋼絲螺旋I軸向固定在換熱管2入口端的管口軸承架9上，周向可以旋轉。管口軸承架9的磨損頭8的高度h為5 15mm。鋼絲螺旋I的鋼絲直徑在I 3mm范圍內，鋼絲螺旋I的外徑為換熱管2內徑的O. 70 O. 90倍，鋼絲螺旋I的螺距為換熱管2內徑的O. 60 I. 60倍。螺旋鉤頭7由螺旋鉤頭滑動臂6和螺旋鉤頭曲臂5構成，前者的作用是與管口軸承架磨損頭8組成鋼絲螺旋I軸向固定的滑動摩擦副；后者的作用是與彈性擋桿4組成一個彈性彎曲變形機構，使鋼絲螺旋I的連續自轉轉換為間歇性旋轉。螺旋鉤頭曲臂5的曲臂傾斜角β在15° 75°范圍內，換熱管2內流速愈高，傾斜角β取值愈小。彈性擋桿4的形狀是彎折形的、或圓弧曲線形的、或直線形；制造彈性擋桿4的鋼絲直徑在I 3mm范圍內；彈性擋桿4的彈性擋臂長度L的范圍為15 80mm。彈性擋桿4固定在管口軸承架9上。每個管口軸承架9上固定的彈性擋桿4數為I或2，流速高者取其二，一般流速取其一。螺旋鉤頭7的另一種結構方案，是將螺旋鉤頭7與鋼絲螺旋I分為各自獨立的兩個零件，便于螺旋鉤頭7標準化生產提高質量、降低制造成本，并且對安裝也很方便(只需將螺旋鉤頭的掛鉤11與鋼絲螺旋的彎鉤掛鉤12 —起就可以)。設備運行時，鋼絲螺旋I將換熱管2內的液流導流為螺旋流，換熱管2內液體對鋼絲螺旋I的反作用，使鋼絲螺旋I獲得旋轉動力矩，實現對換熱管2內壁污垢的自轉清洗。但是，螺旋鉤頭曲臂5的旋轉必然會受到彈性擋桿4的阻擋；受到阻擋后，兩者同時開始猶如彈性梁那樣的彈性彎曲變形，并且逐漸增大，增大到一定程度后，鉤頭曲臂5滑過彈性擋 桿4繼續自轉。鋼絲螺旋I如此停停轉轉，由原來的連續自轉轉換成為間歇性地自轉。由于鋼絲螺旋I停轉時的對流傳熱強化幅度比連續自轉時高近一倍。因此，鋼絲螺旋I停轉的時間所占的比例愈大，愈有利于傳熱本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種流體動力彈性變形蓄能式自轉鋼絲螺旋，主要由鋼絲螺旋(1)、螺旋鉤頭(7)、彈性擋桿(4)、管口軸承架(9)、換熱管(2)組成，技術特征為：每根換熱管(2)內安裝一條鋼絲螺旋(1)，鋼絲螺旋(1)軸向固定在換熱管(2)入口端的管口軸承架(9)上，周向可以旋轉；鋼絲螺旋(1)的鋼絲直徑在1～3mm范圍內，鋼絲螺旋(1)的外徑為換熱管(2)內徑的0.70～0.90倍，鋼絲螺旋(1)的螺距為換熱管(2)內徑的0.60～1.60倍；螺旋鉤頭(7)由螺旋鉤頭滑動臂(6)和螺旋鉤頭曲臂(5)構成，前者與管口軸承架磨損頭(8)組成鋼絲螺旋(1)軸向固定的滑動摩擦副，后者與彈性擋桿(4)組成一個彈性彎曲變形機構；螺旋鉤頭曲臂(5)的曲臂傾斜角β在15°～75°范圍內；制造彈性擋桿(4)的鋼絲直徑在1～3mm范圍內，彈性擋桿(4)的彈性擋臂長度L的范圍為15～80mm，彈性擋桿(4)固定在管口軸承架(9)上。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：俞天翔，吳金香，其他發明人請求不公開姓名，
申請(專利權)人：俞天翔，
類型：發明
國別省市：