专利名称：一种带定向尾翼的换热管在线清洗除垢元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带定向尾翼的换热管在线清洗除垢元件。
背景技术：
管壳式换热器在电力、化工和石油等工业领域被大量而广泛的应用，换热器在运行中绝大部分都有积污和结垢的现象，特别是采用循环水冷却的冷凝器、水冷器等。换热器的积污和结垢导致设备传热系数降低，能耗增大，甚至出现堵管而导致设备无法正常运行；结垢还会形成垢下腐蚀，縮短设备的使用寿命。目前，管壳式换热器换热管内的清洗和除垢方式有在线方式和非在线方式，在线清洗除垢由于不影响生产的正常进行而具有独特的优势。目前换热器管内在线除垢主要有螺旋纽带/片类除垢、往复螺旋弹簧除垢和胶球清洗除垢等方式，但这些除垢方式都存在一定的不足而影响其使用。螺旋纽带/片类除垢和往复螺旋弹簧除垢方式，需要在换热管内挂插除垢物件而影响流道，流动阻力较大，同时使流体中的夹带物易于堵塞换热管内。在线胶球清洗技术在电厂凝汽器中应用较为普遍，但目前使用的胶球为多微孔柔软的弹性体结构，在使用过程中胶球的湿态直径和比重难以准确受控，也易于被污泥、污垢和微生物等所附着，造成清洗除垢效果不够理想、收球率低、易于堵管等问题。 专利文献ZL200710098489. 0公开了一种换热管在线清洗除垢元件，其特征是具有若干与中心旋转轴线成螺旋或倾斜的流道，所述流道是由螺旋或倾斜的凸起将所述球状胶球的球形空间分隔而成；所述球状胶球的外径因浸没而产生的改变不大于2%，球状胶球的密度因浸没而产生的变化不大于5%，球状胶球的密度与输送的流体密度误差不大于10%。该专利文献所公开的结构特征部分克服了上述不足，但还存在如下问题1、对于带螺旋翅的球形结构的胶球，其最小流动阻力的运动方向并不是所设计的旋转轴线的方向，试验表明其旋转轴线一般垂直于该设计的旋转轴线，即一般在换热管内为横在换热管的平动或者滚动，而偏离该设计的旋转轴线的方向可能出现堵塞或者清洗效果差的问题，虽然提到"为了使得球状胶球在换热管内更好地按设定的方向运动，还可以在球状胶球表面安设控制方向的尾绳类。"，但并未公开其细节，实验表明"尾绳类"结构也不能控制按所设定的旋转轴线方向运动。2、对于椭球形结构的胶球，虽然在换热管内可以保证按设定的方向运动，但特别容易出现横堵在换热管内端头的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种不易出现堵管、清洗除垢效果好的带定
向尾翼的换热管在线清洗除垢元件。 本发明的特征在于， 含有一个实心胶球、多个倾斜翅、若干个挡流翅以及一个定向尾翼，其中
多个倾斜翅，周向均匀布置在所述实心胶球表面，倾斜翅的最大外轮廓为球形；
若干个挡流翅，呈2个十字交叉形布置在所述实心胶球的球面，且连接处为周向均匀布置多个倾斜翅的实心胶球的旋转轴与实心胶球的球面交接处，也为旋转球的两端， 挡流翅的最大外轮廓为球形； —个定向尾翼，为一个柱体和一个小球组成，柱体的一端连接小球而另一端连接 所述实心胶球，且柱体与所述实心胶球的连接处为周向均匀布置多个倾斜翅的实心胶球的 旋转轴与实心胶球的球面交接处之一，也为旋转球的一端，定向尾翼的柱体的柱面还与十 字交叉形布置在该处的挡流翅相连。 所述定向尾翼用一个柱体和柱体尾部设置的十字交叉的翅片替代，柱体的一端连 接所述实心胶球和十字交叉形布置的挡流翅。 所述定向尾翼用一个柱体替代，柱体的一端连接所述实心胶球和十字交叉形布置 的挡流翅。 所述倾斜翅用螺旋翅替代。 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点在倾斜翅胶球的球表面设置定 向尾翼和挡流翅，可以使其绕倾斜翅旋转轴线旋转和向前运动，具有不易于堵塞换热管内 和清洗除垢效果好的特点。
图1是本发明的实施例一结构示意图。 图2是本发明的实施例一 A向示意图。 图3是本发明的实施例一B向示意图。 图4是本发明的实施例一工作原理示意图, 图5是无尾翼清洗球的工作原理示意图。 图6是本发明的实施例二结构示意图。 图7是本发明的实施例三结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细的描述。
实施例1 : 如图1所示，本发明包括一个实心胶球1，球表面周向均匀布置的多个倾斜翅2，定 向尾柱3，尾小球4，十字交叉的挡流前翅6和挡流后翅5。定向尾柱3和尾柱端部连接的尾 小球4组成定向尾翼。图2是本发明的实施例一A向示意图。图3是本发明的实施例一B 向示意图。图4是本发明的实施例一工作原理示意图，图中7为待清洗换热管内。图5是 无尾翼清洗球的工作原理示意图，作为与本发明的工作原理的对照，图中7为待清洗换热 管内，8为不带尾翼的清洗球。 本实施例的倾斜翅为8个，周向均匀布置在所述实心胶球表面，倾斜翅的最大外 轮廓为球形。倾斜翅的作用是在刮擦换热管内壁面即清洗除垢的同时，使得该清洗除垢元 件产生旋转。清洗除垢元件产生旋转不仅可以获得更佳的清洗除垢效果，而且还具有流动 阻力小和不易堵塞换热管得特点。 本实施例的挡流前翅6和挡流后翅5，分别为4个翅片且呈十字交叉形布置在所述 实心胶球的球面，且连接处为周向均匀布置多个倾斜翅的实心胶球的旋转轴与实心胶球的球面交接处，也为旋转球的两端，挡流翅的最大外轮廓为球形。 本实施例的定向尾翼为一个柱体3和一个小球4组成，柱体3的一端连接小球4 而另一端连接所述实心胶球l，且柱体与所述实心胶球的连接处为周向均匀布置多个倾斜 翅的实心胶球的旋转轴与实心胶球的球面交接处之一，也为旋转球的一端，定向尾翼的柱 体的柱面还与十字交叉形布置在该处的挡流翅相连。 对于不带尾翼的清洗球，其在换热管内通常处于如图5的状态，因为该清洗球处 于该状态的流体流动阻力最小，因而其清洗效果比较差；当流体流速较低时，该清洗球滞留 在换热管内，而当多个清洗球滞留即出现堵塞换热管内。本发明的实施例一工作原理如图 4所示，定向尾翼(定向尾柱3和尾柱端部连接的尾小球4)使得清洗球通常处于斜置而不 是横置在换热管内，当换热管内流体推动本发明的一种带定向尾翼的换热管在线清洗除垢 元件随流体向前运动的同时，一部分流体在倾斜翅间流过使得该清洗除垢元件产生旋转运 动。本发明的一种带定向尾翼的换热管在线清洗除垢元件不会堵在换热管端部，也不会堵 塞在换热管内，流动阻力小，而且换热管内清洗均匀，清洗除垢效果好。 本实施例的材料为改性高分子复合材料，其密度与工作流体的密度接近，而且具 有良好弹性和耐磨性。由于其材料的良好弹性，定向尾翼通常处于弯曲状态，为了进一步阻 挡流体在球的螺旋或者倾斜翅以外的空隙中通过，使其具有更好的清洗除垢和通球效果， 在实体球外表面除布置倾斜翅以外的其余部分(也为旋转球的两端)设置了呈十字交叉的 挡流前翅6和挡流后翅5。 本实施例的倾斜翅的厚度为0.6-1.5mm，翅高度2-3mm。翅的厚度范围一般为 0. 5-3mm，翅的厚度大于3mm则由于弹性差而出现堵塞换热管内，翅的厚度小于0. 5mm，存在 加工困难和寿命縮短的问题。翅的高度范围一般为1. 5-4mm，翅的高度小于1. 5mm则由于弹 性差而容易出现堵塞在换热管内，翅的高度大于4mm，不仅加工困难而且由于空隙过大而容 易出现小流量情况下易于堵塞换热管内。本实施例采用倾斜翅的原因是翅比较薄，螺旋翅 比较难以加工，而倾斜翅相对易于加工。本实施例的球外周向均匀布置的倾斜翅的倾斜角 为60度，其倾斜角范围为一般30-75度，角度过小则翅间存在较大空隙而使得部分换热管 内壁清洗不到，清洗效果差，角度过大容易出现翅间堵塞等问题。本实施例的球外倾斜翅的 数量为8个，其数量范围一般为4-12个，数量过少则翅间存在较大空隙而使得部分换热管 内壁清洗不到，清洗效果差，数量过多容易出现翅间堵塞等问题。 本实施例的实心胶球外周向均匀布置的多个旋转翅片为倾斜翅，也可以为螺旋 翅。 实施例2: 如图6所示，本实施例与实施例1的不同之处是定向尾翼为一个柱体和柱体尾部 设置的多个翅片(尾翅)组成。用尾翅替代尾部小球，可以进一步增强尾翼的清洗除垢效 果，但不足之处是易磨损。
实施例3 : 如图7所示，本实施例与实施例1的不同之处是定向尾翼为一个柱体(尾柱)组 成，其结构更简单。
权利要求
一种带定向尾翼的换热管在线清洗除垢元件，其特征在于，含有一个实心胶球、多个倾斜翅、若干个挡流翅以及一个定向尾翼，其中多个倾斜翅，周向均匀布置在所述实心胶球表面，倾斜翅的最大外轮廓为球形；若干个挡流翅，呈2个十字交叉形布置在所述实心胶球的球面，且连接处为周向均匀布置多个倾斜翅的实心胶球的旋转轴与实心胶球的球面交接处，也为旋转球的两端，挡流翅的最大外轮廓为球形；一个定向尾翼，为一个柱体和一个小球组成，柱体的一端连接小球而另一端连接所述实心胶球，且柱体与所述实心胶球的连接处为周向均匀布置多个倾斜翅的实心胶球的旋转轴与实心胶球的球面交接处之一，也为旋转球的一端，定向尾翼的柱体的柱面还与十字交叉形布置在该处的挡流翅相连。
2. 根据权利要求1所述的一种带定向尾翼的换热管在线清洗除垢元件，其特征在于所述定向尾翼用一个柱体和柱体尾部设置的十字交叉的翅片替代，柱体的一端连接所述实心胶球和十字交叉形布置的挡流翅。
3. 根据权利要求1所述的一种带定向尾翼的换热管在线清洗除垢元件，其特征在于所述定向尾翼用一个柱体替代，柱体的一端连接所述实心胶球和十字交叉形布置的挡流翅。
4. 根据权利要求1所述的一种带定向尾翼的换热管在线清洗除垢元件，其特征在于所述倾斜翅用螺旋翅替代。
全文摘要
一种带定向尾翼的换热管在线清洗除垢元件，属于换热管在线清洗除垢技术领域，其特征在于，含有一个实心胶球、多个倾斜翅或螺旋翅、若干个挡流翅以及一个定向尾翼，多个倾斜翅周向均匀布置在所述实心胶球表面，倾斜翅的最大外轮廓为球形，定向尾翼和呈十字交叉的挡流翅连接在实心胶球表面，且连接处为周向均匀布置多个倾斜翅的实心胶球的旋转轴与实心胶球的球面交接处，挡流翅的最大外轮廓为球形。本发明的带定向尾翼的清洗除垢元件在换热管内流体的作用下随流体向前运动的同时产生旋转，具有清洗除垢效果好和不易于堵塞换热管内的优点。
文档编号F28G1/00GK101762208SQ200910244450
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者孟继安 申请人:清华大学