专利名称：方便排气补液清洗换液的热管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热管，属换热器领域。
热管是一种输热能力大，均温性能好结构简单工作可靠的超导热元件。以碳钢作密封壳体纯水作工质的钢/水热管，具有强度高材料易得，造价低适应面广的优点，得到较广泛的应用，在国内外做为节能技术都开展了一场大规模的研究和应用。仅以钢/水热管为例在整体形式上就有直杆型、U型(ZL92224358.1)、平板型、分离型、开型(ZL91224443.7)、可拆卸的敞开型(ZL87200256)、可拆卸的敞开型(ZL91206688.1)；在管型截面上有园型、椭园型、偏心型(ZL90217283.2)和方型等；在扩展传热面上有串片型、螺旋翅片型、纵向肋片型(ZL89219488.X)椭园片型(ZL92217362.1)。销钉型(ZL88217389.8)、八字型或蝴蝶型(ZL88102909.2)；在管内结构上有光管型(ZL90106466.1)、吸蕊型、螺旋装置型(ZL92210004.7)、电泵提质型(ZL85102929)、冷凝端上部置氧化铜型(ZL87103423)和置复合氧化剂型(ZL89102900.1)；对内壁处理上有法兰型(ZL90106466.1)镀铜型和热钒酸盐溶液处理型(ZL86108394)；在工质上又有纯水型和纯水加缓释剂型之分，不一一赘述。
这些热管绝大多数都是一次性使用的。即从热管制作出来投入运用，一直到热管失效，丧失工作能力报废，这期间均不能对热管检修维护，使之恢复工作能力。既使热管在工作期间传热性能下降，人们也爱莫能助无能为力，否则只能提前报废更换忍痛割爱，存在着很大浪费。尽管热管所创造的价值是本身造价的百倍千倍，这个浪费也没有理由忽视。有人说“在管壳和工质不发生化学反应及管外表不腐蚀的情况下，热管的寿命在理论上是相当长的。”目前尽管钢/水热管相容性研究有了较大进展，也不能根本解决钢/水热管的相容性问题，只是延缓了化学反应的时间和程度，赢得了工业上应用的时间。实际上余热回收用钢/水热管的工作寿命只有5—7年，而且生产和使用中还要符合辽宁省地方标准DB21/T-696-93的要求规定。有人将才连续运行三个月的钢/水热管元件锯开，检查热管内部，发现管壁有一层黑色的物质，质地松疏，可擦拭清除。曾有对运行后的钢/水热管解剖作工质分析，溶液透明PH＝9(见中国第一届热管会议资料)、曾有人解剖失效的钢/水热管，发现溶液黑色，PH＝10.5含Fe(OH)2。客观现实说明了对钢/水热管提出了非一次性使用，能够在运行中方便排气补液，并能在检修中清洗换液，反复使用延长热管的工作寿命的课题。
热管的诞生最先用于宇航上，所以研制和应用都要求符合一次性使用的客观条件。而今用在地面上余热回收用的钢/水热管，比用在太空宇航器上的热管具有一个极大的优势，就是容易得到人们的直接“照顾”，人们可以时常对其实施维护管理，根本不必仍在“一劳永逸”上浪费太多精力。中国专利87200256《可拆卸的敞开型热管式换热器》中，改进的为热管上具有可拆卸的上端盖，加热水箱与工质水箱合为一体，蒸汽从小孔排出。由于管有小孔相通，内压高于大气压，稳定工作后，管内工质正常循环，热管与外界无质量交换。长期工作后，可以打开端盖清洗继续使用。其不尽如意处在于热管停止工作后，受管内真空负压影响，管内将吸满水，热管再次工作时启动慢，工质必须沸腾后，将部分工质排出到一定量，才能在管内进行蒸发冷凝的循环过程，这个量不一定是热管传热所需要的最佳工质量，因而热管也不一定是在最佳工况下运行。更主要的是用普通水做工质，管内易形成水垢，影响传热效率。既使能清洗，也有热管管径小长度长，拆下端盖孔径小，检修不方便不彻底的问题。换热器又大多是连续工作，只有完成了一个生产周期，才有检修清洗的机会。这个周期时间较长，远远大于热管内水垢形成的周期，势必将造成热管长期在低传热效率下工作的情况。
本实用新型的目的，是提供一种工作运行中方便排气补液，对钢/水相容性无太高要求，检修时方便清洗换液，管璧不腐蚀损坏很重可以适应工作的情况下，能够长期以高性能正常运行，并且当管内压力高于工作压力时，能自动排气降压防爆的钢/水重力式热管。
本实用新型是这样实的。在热管的冷凝端设置一个可以拆卸的热管封头，这个热管封头顶端开一内外相通的小孔，封头内面是一园弧的凹球冠面，有一与球冠面吻合的钢珠始终在弹簧力的作用下，嵌进球冠面，把小孔封住，这个弹簧靠与热管封头内壁螺纹结合的螺旋顶丝旋紧定位和调整压力，用以保证钢珠与封头内面在一定压力范围内的密封，螺纹顶丝有通孔，使封头内的剩余空间成为热管冷凝端不冷凝气体的暂时贮存室。
这个热管封头的工作原理是当热管制作和运行需排放气体时，用专用工具将钢珠压下，使钢珠离开凹球冠面，排放贮气室气体；当热管多次排气后，管内工质自然会有损耗减少，再用专用工具插入小孔向下顶开钢珠，对管内补液；排气或补液都可在热管运行中进行，当然只对特别设计制造的热管换热器具有实施条件时适用；当热管停止工作时，管内因工质冷凝形成真空负压，弹簧对钢珠的压力大于大气压力，将热管内外密封，当热管内压力高于弹簧压力时，钢珠受封头内球冠面管内气压的反作用力，将钢珠推开自动排汽泄压防爆；排汽后压力降低到一定程度，弹簧压力大于反作用力，又将钢珠复位，自动停止排汽正常运行；当生产期结束停产检修时，可拆卸热管封头，用专用工具清出残存工质，对热管内清洗擦拭，清除污物换上新工质，装好备用。
这个热管封头可以用在各种形式的封闭热管上，不受热管截面形状、工质、扩展传热面等因素影响，当然特别适应园管式热管，如果能与对管外壁有保护作用的翅片联合作用，减少管壁的腐蚀和损坏，热管的钢/水相容性研究又有重大进展，何况本实用新型又不怕钢/水不容产生的不冷凝气体，热管的寿命不只在理论上，在实际上也确实能做到相当长的。
本实用新型热管所具有的优点较明显和突出，主要将一次性使用的热管变成多次性反复使用的热管，延长了热管的工作寿命；改变了决定热管工作寿命的关键，由钢/水相容性转为对管壁的防腐保护，换句话说只要做到管材不坏能用，热管就不存在报废问题，节约效益高；由于热管本身装置具有的超过规定工作压力的泄压功能，运行中可自动保持管内压力平衡，防止超压爆炸，提高了热管的工作安全性和扩大了热管的适应范围；由于不怕钢/水不容产生致使热管工作失效的氢气，除与工质及蒸汽直接或间接接触的管内部位需正常钝化处理外，工质中不必再加入抑制氢气产生的缓释剂分散剂等化工产品，特别是不必加入有毒的污染环境危害人类健康的重铬酸盐和铬酸盐，有利于保护环境保护人类；由于热管时常会得到人们的照顾，使之保证在高效率下工作，节能效益明显；由于热管工艺简单制做容易，使用管理方便，经济效益好，适于推广普及，能迅速的将热管这一超导热体高新技术，在凡需要有余热可回收利用的地方大面积应用；既利于普及高新技术，又利于提高和强化全社会的节能意识，更利于创造较大的经济效益和社会效益。
下面结合具体实施例，详细论述本实用新型的结构及工作原理。
附图
是本实用新型的结构示意图。热管的冷凝端有热管封头(2)与管壳(1)用螺纹连接，将封头(2)部分旋进管壳(1)密封，封头(2)上有一与热管内相通外呈园台侧面内直的孔(4)，封头(2)内顶端为一内凹球冠面，有一与球冠面吻合良好的钢珠(3)，被与封头(2)内壁用螺纹连接的螺旋顶丝(6)压紧并定位的弹簧(5)压住，使钢珠(3)紧压在封头(2)内的凹陷球冠面里，调整旋进螺纹顶丝(6)的进深度，可改变弹簧(5)对钢珠(3)的压力，螺旋顶丝(6)有小孔(7)，将封头(2)内剩余空间空气贮气室(10)与热管下部连通，热管下部盛装工质(8)，端盖(9)将热管底部蒸发端密封。
热管运行前旋下封头(2)，将适量工质(8)加入热管内，再旋紧封头(2)，注意密封。热管启动时蒸发端受热，工质(8)沸腾蒸发，将管内空气挤进封头(2)内的贮气室(10)，用专用工具从孔(4)向下压推钢珠(3)，空气沿脱开的球冠面缝隙经孔(4)排出管外。经过几次排气，可将热管内的空气排净，即自然热排真空法。也可用有过渡吸嘴的真空泵抽排。热管内无论直接与间接与工质或工质蒸汽接触的部位，采用何种方法钝化处理，也无论工质(8)是纯蒸溜水还是加入了缓释剂，热管运行初期产氢量都较多，这段时间可用排空气的方法排出氢气。可用手摸封头(2)的温度，检查管内是否形成气阻，决定是否需要排气。随着热管运行时间的增加，检查放气的间隔时间也可增加，但每月只少排气一次。多次排气后，工质(8)会减少，可用专用工具定量补充工质。
热管停止运行时，管内形成负压，弹簧(5)对钢珠(3)的压力大于负压，可保护热管的真空度，热管再次启动时就不必再排空气了。热管正常运行时管内有一定压力，当压力不大于弹簧(5)对钢珠(3)的压力时，热管正常工作，当压力大于弹簧(5)对钢珠(3)的压力时，蒸汽压力沿钢珠(3)与封头(2)密封的球冠面，从周侧齐向孔(4)借助从封头(2)球冠面对钢珠(3)的反作用力，克服钢珠(3)所受的正压力和弹簧力之和，将钢珠(3)向内推开，蒸汽自己打开泄压通路，保护热管免受高压爆炸之险。压力降低到一定限度，弹簧(5)的压力和管内正常对钢珠(3)的压力大于钢珠(3)所受的反作用力，钢珠(3)与封头(2)的球冠面吻合复位，热管正常工作。
为了保证热管产生高压时顺利泄压，也可以把钢珠(3)设计成底面为球冠面的圆锥体，锥体尖端插入弹簧(5)内孔，由于圆锥体尖端和球冠面尾部受力面积的变化，加上圆锥体侧面有利于圆锥体向弹簧运动，圆锥体泄压的压力较圆球体泄压的压力低，所以热管会更安全；从生产制造的简易方便考虑，也可把钢珠(3)与封头(2)的面密封制成线密封，它只是本技术的一种特殊简易形式。但密封线易受工质腐蚀，时间长会影响密封效果。
停产检修期，旋下热管封头(2)，用一专用工具，将热管内的残液抽出，同时喷水清洗，擦拭干净，加入新工质，旋上封头(2)密封，待热管工作时，进入启动运行程序。
权利要求1.一种方便排气补液清洗换液的热管，由管壳(1)工质(8)端盖(9)组成蒸发端，其特征是冷凝端有一与管壳(1)螺纹连接密封的封头(2)，封头(2)有一孔(4)，封头(2)内面是凹球冠面，一钢珠(3)在弹簧(5)的压力下，嵌进球冠面把孔(4)密封，弹簧(5)靠与封头(2)内壁螺纹结合的螺旋顶丝(6)旋紧，并调整压力定位，螺施顶丝(6)有通孔(7)，使封头(2)内剩余空间成为贮气室(10)。
2.根据权利要求1所述的热管，其特征是热管冷凝端封头(2)与管壳(1)用螺纹部分施进管壳(1)内连接密封。
3.根据权利要求1或2所述的热管，其特征是封头(2)端面有一外呈园台侧面内直的通孔(4)。
4.根据权利要求1或2所述的热管，其特征是封头(2)内面是一凹球冠面，并且与钢珠(3)嵌进部分的球冠面严密吻合并能够密封。
5.根据权利要求1或2所述的热管，其特征是弹簧(5)为钢丝绕制的压簧，一端压在钢珠(3)上，另一端压在螺旋顶丝(6)上。
6.根据权利要求1或2所述的热管，其特征是螺旋顶丝(6)与封头(2)内壁螺纹连接。
7.根据权利要求1或2所述的热管，其特征是螺旋顶丝(6)有通孔(7)。
专利摘要本实用新型涉及一种性能特别的热管。热管冷凝端有一可拆卸的封头，顶端开一通孔，内面是凹球冠面，一钢珠在弹簧的压力下把孔密封，弹簧靠与封头内壁螺纹结合的顶丝调整压力定位。顶丝有一通孔。使封头成为贮气室。运行中压开钢珠可排气或补液，检修时可旋下封头清洗换液。热管可反复使用，并具有自动调节压力防止爆炸的功能，使钢/水热管不容性，不再成为制约热管工作寿命的关键，提高了经济效益。
文档编号F28F1/00GK2226743SQ9420345
公开日1996年5月8日 申请日期1994年2月2日 优先权日1994年2月2日
发明者高忠原, 高超嬴, 高超民 申请人:高忠原, 高超嬴, 高超民