专利名称：一种流弹形自清洁强化传热元件的制作方法
技术领域：
本实用新型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清 洗污垢的内插元件，特别涉及一种具有自导向、低阻力和高效清洗的元件。
背景技术：
一直以来换热管内容易沉积污垢，特别是在冷却水为含有杂质的流体时，例如 海水、河水时，换热管在很短时间，如3-5天就会沉积很厚的污垢。沉积的污垢具有很 大的危害性，污垢的热阻很大，直接大大减低了换热管内的传热效率，另外污垢还具腐 蚀性，会缩短换热管的寿命，从而给工厂带来很大的经济损失。对于除去换热管内污垢的方法有机器清洗技术、胶球清洗技术和在线清洗技 术。机器压力清洗技术需要很大的水压，对机器的要求很高，但是机器压力清洗的结果 不是令人满意，清洗污垢不够完全。在线清洗技术是最近十年发展起来的技术，例如用 螺旋纽带清洗，直接将螺旋纽带安装在换热管内自动清洗，其结果是对污垢的清洗有效 果，但是会造成很大压力损失，同时该技术还不够完善。相对较好的技术是利用胶球在 线清洗，形状和材料可以调整，对管壁有摩擦效果但是不会损伤管壁，同时胶球可以重 复利用，成本较低。以前的技术是胶球有不同的结构，例如组合结构式胶球，分为几层 组合的胶球，但是制造比较麻烦，由于胶球的形状尺寸是较大于换热管内径的，所以流 通性能不好，回收是胶球易被阻碍，回收效率较低；胶球做成实心状时，对流体的阻力 较大，易阻塞管道。中国专利号200710098489.0，公布了一种可以旋转的清洗元件，但 是该元件没有自导向功能，影响清洗元件在换热管内的运行。
实用新型内容本实用新型的目的是设计一种应用于换热管内清洗内壁的清洗元件，所述元件 在换热管内流体介质作用下，具有自导向功能，并且会发生旋转，减小对流体的阻力， 加强清洗换热管壁污垢的效果，并能提高清洗元件在换热管内的流通能力，有利于提高 元件清洗效率。本实用新型为解决上述问题采用的技术方案是一种流弹形自清洁强化传热元 件，包括弹头、羽翼和腰带，所述羽翼是弹头外表面开始向外延伸的螺棱，所述腰带是 连接羽翼的圆环结构，所述弹头外形为流线型，具有自导向功能，提高在换热管内的流 通性，减小对流体的阻力；羽翼具有一定的螺旋角，当流体流过元件时，羽翼受到垂直 于径向上的周向力，元件会绕弹头的轴心线旋转，有扰动流体的作用，加大流体的湍流 程度，达到强化传热的效果，元件旋转有利于提高元件的清洗效果，羽翼的数量大于或 等于二，均布于弹头外表面上，元件在旋转时能保持平稳状态。在羽翼外端设有一个以上的环形腰带，目的是增大元件的强度，并避免多个元 件堆积时发生交叉干扰；位于羽翼的最大直径处开设的腰带上设有螺旋槽或胶钉，螺旋 槽的螺旋方向与羽翼的螺旋方向一致，有利于加大元件的旋转力矩，提高元件的清洗效果，螺旋槽的螺棱对换热管壁有很好的刮擦作用，有利于增强元件的清洗效果；胶钉对 换热管壁有很好的洗刷作用，能将换热管壁清洗得更为干净，螺旋槽或者胶钉破坏了换 热管内壁的流体的边界层，具有强化传热效果。在羽翼最大值处开设的腰带，腰带外环表面为圆弧形，圆弧直径与换热管的内 径相同，元件在需要导正方向时能够发生旋转；腰带内环结构为锥形，流体从锥形的大 直径端口流入，加大了流体对元件向前的推动力，同时腰带受到径向力发生径向膨胀， 腰带外表面与换热管壁之间的接触面积更大，接触作用力增大，有利于加大元 件的清洗 效果。本实用新型一种流弹形自清洁强化传热元件的成型方法采用对开模注射成型， 开模方向与弹头轴线一致，可一模一腔或一模多腔注射注射成型。本实用新型一种流弹形自清洁强化传热元件的材料为有机高分子材料或高分子 复合材料，也可以采用两种材料复合成型，采用发泡成型使其元件的密度与换热管内流 体密度相近，有利于元件的弹头轴心线与换热管的轴心线相一致，保证元件在换热管内 稳定旋转，具有较好的清洗效果。本实用新型一种流弹形自清洁强化传热元件的羽翼内部可以采用镂空结构，减 小对流体的阻力，减轻元件的重量，加大元件的运动灵活性，节省元件的材料成本。本实用新型用的有益效果是1、所述元件具有流线型的弹头结构，流体作用在 元件上，元件有自动导向的功能，有利于提高元件在换热管内的流通性能；2、羽翼具有 一定的螺旋角，流体作用在羽翼上，产生了垂直于径向上的切向力矩，元件绕羽翼的轴 心线发生转动，元件表面与换热管内壁之间的动摩擦作用加大，提高了元件清洗效果； 3、羽翼可以采用镂空结构，减小元件的质量和对流体的阻力，节省材料成本；4、羽 翼上有腰带结构，在环向上将羽翼连接在一起，并起到支撑羽翼的作用，加大羽翼的强 度，提高元件的使用寿命；5、在羽翼最大直径处开设的腰带内表面为圆锥形，流体从锥 孔的大端流向小端，加大了流体对元件的推动力，提高元件的运行速度和清洗效率，同 时腰带会发生膨胀，加强了腰带与换热管壁之间的接触摩擦程度，进一步提高元件的清 洗效果；6、元件采用精密的对开模注射成型方法，开模方向与弹头轴向方向一致，提高 元件的产品质量，可以一模多腔，加大生产效率；7、可以采用单一材料加工或多种材料 复合加工，采用发泡成型技术可以将元件的密度与换热管的流体的密度保持一致，提高 元件的清洗效果。
图1是本实用新型一种流弹形自清洁强化传热元件的主视图。图2是图1的左视图。图3是图1的三维视图。图4是本实用新型一种流弹形自清洁强化传热元件的主视图，该元件有两个叶 片，腰带外面上设有胶钉。图5是图4的左视图。图6是图4的三维视图。图中，1-弹头、2-羽翼、3-腰带、4-螺旋槽、5-胶钉、6_锥面结构、7_镂空结构。
具体实施方式
本实用新型涉及的一种流弹形自清洁强化传热元件，包括弹头1、羽翼2和腰带 3，弹头1是流线型结构，羽翼2是弹头1外表面上的螺棱，在羽翼2上设置有两个腰带 3，腰带3为圆环形结构，图1至图3是弹头1上设置有三个羽翼2的清洗元件结构图， 图1是三个羽翼2结构的元件的主视图，图2是图1的左视图，图3是图1的三维结构示 意图；图4至图6是弹头1上设置有两个叶片2结构，在羽翼2上设置有一大一小两个腰 带3，在大腰带3上设置有胶钉5，图4是该元件的主视图，图5是图4的左视图，图6 是图4的三维结构示意图，本实用新型一种流弹形自清洁强化传热元件中，弹头1外形为流线型，具有自 导向功能，提高在换热管内的流通性，减小对流体的阻力；羽翼2具有一定的螺旋角， 当流体流过元件时，元件会绕弹头1的轴心线旋转，有利于提高元件的清洗效果，羽翼 2的数量大于或等于二，保证元件在旋转时能保持平稳状态，利于元件在换热管内的流 通，提高清洗效率。在羽翼2外端设有1个以上的环形腰带3，所述腰带3增大了元件的强度，并避 免多个元件堆积时发生交叉干扰；位于羽翼2的最大直径处开设的腰带3上设有螺旋槽4 或胶钉5，螺旋槽4的旋向与羽翼2的旋向相同，加大了元件的旋转力度，同时排列在腰 带3外表面上的胶钉5有利于增强元件的清洗效果；在羽翼2最大值开设的腰带3，内环为锥形，环形腰带3上设置有锥面结构6， 流体流过所述锥面结构6时，流体从大端流向小端，流通面积变小，增加了流体对元件 的推动力，同时腰带3受到径向力，腰带膨胀，能加大腰带3外表面与换热管内表面为接 触面积，增强元件的清洗效果，同时也破坏了换热管内壁的流体的边界层，具有强化传 热效果。本实用新型一种流弹形自清洁强化传热元件的成型方法采用对开模注射成型， 开模方向与弹头1轴线一致，可一模一腔或一模多腔注射成型。本实用新型一种流弹形自清洁强化传热元件的材料为有机高分子材料或高分子 复合材料，也可以采用两种材料复合成型，采用发泡成型使其元件的密度与换热管内流 体密度相近，有利于元件的弹头1轴心线与换热管的轴心线相一致，保证元件在换热管 内稳定旋转，具有较好的清洗效果。本实用新型一种流弹形自清洁强化传热元件的的羽翼2内部可以采用镂空结构 7,减小对流体的阻力，减轻元件的重量，加大元件的运动灵活性，节省元件的材料成 本。
权利要求1.一种流弹形自清洁强化传热元件，其特征在于主要包括弹头、羽翼和腰带， 所述羽翼是弹头外表面开始向外延伸的螺棱，所述腰带是连接羽翼的圆环结构，所述弹 头外形为流线型，羽翼具有螺旋角，羽翼的数量大于或等于二，羽翼均布于弹头外表面 上，腰带的内环结构为锥形。
2.根据权利要求1所述的一种流弹形自清洁强化传热元件，其特征在于腰带上设 有螺旋槽或胶钉。
3.根据权利要求1所述的一种流弹形自清洁强化传热元件，其特征在于羽翼为镂空结构。
专利摘要本实用新型涉及一种流弹形自清洁强化传热元件，主要包括弹头、羽翼和腰带，所述羽翼是由弹头外表面开始向外延伸的螺棱，所述腰带是连接羽翼的圆环结构，所述弹头外形为流线型，羽翼具有一定的螺旋角，羽翼的数量大于或等于二，羽翼均布于弹头外表面上，腰带的内环结构为锥形。本实用新型一种流弹形自清洁强化传热元件具有流线型的弹头，可以引导元件的运动方向，元件具有自动导向性能；所述弹头上的羽翼呈现螺旋状，流体作用在羽翼上，使元件发生运转，加大元件的清洗力度，羽翼上有环形腰带，腰带上设有螺旋槽或胶钉，腰带上外表面与换热管内表面相接触，加强清洗效果，腰带同时能起到支撑羽翼的作用，加大元件的强度，防止元件的相互干扰。
文档编号F28G1/12GK201795716SQ20102025917
公开日2011年4月13日 申请日期2010年7月6日 优先权日2010年7月6日
发明者丁玉梅, 何长江, 何雪涛, 杨卫民, 赵本华, 阎华 申请人:北京化工大学, 北京华夏英蓝科技发展有限公司