一种自洁式水冷器的制造方法
【专利摘要】一种自洁式水冷器，在冷凝器冷却水的进水管或出水管上设计有变流阀，变流阀内的旋转阻力板在慢速电机的带动下慢速旋转，使水冷管内的流速发生缓慢的周期性的小波动，诱发激励弹簧产生的大伸缩，使钢丝清洗螺旋产生一定强度的径向振动、数十毫米的轴向往复移动和小角度的周向摆动，对软硬水垢有足够强度的清洗作用。这种水冷器不仅具有自动清洗功能很强，而且还具有水冷管内的对流传热强化幅度较大、不磨损水冷管内壁、阻力较低的诸多优点。
【专利说明】一种自洁式水冷器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种自洁式水冷器，涉及各种列管式水冷器的冷却管内软硬水垢的自动清洗防垢和冷却对流传热强化。它能对各行各业的列管式水冷设备带来显著的增大冷却能力和节能节水的综合效益。
【背景技术】
[0002]列管式水冷器数量庞大，各行各业应用面非常广泛。尽管缓垢剂、防垢剂种类多多，但是仍然普遍存在水垢问题的影响，尤其是中小型企业的一些水冷器，效率低下，耗水量大。最常用的办法是周期性高压水枪清洗和射流清洗。但是，一个月左右水垢又回复如故。由于水垢不能及时清洗，对于需要长期连续运行、不便于停车清洗的大型石化、炼油装置，运行效率影响更大。
[0003]自转钢丝螺旋清洗技术(自动旋转螺旋线传热技术的试验研究，化工装备技术，1997年，第5期)，自动清洗能力强，又具有较好的对流传热强化作用，并且结构简单、阻力较低，综合性能比较理想，可是存在磨损管内壁的致命缺陷。塑料扭带自转清洗技术(汽轮机冷凝器自转塑料扭带自动在线连续除垢防垢技术研究，现代化工，2002年，第6期)，对软污水垢的效果比较好，但是对普遍存在的管内壁底层的硬水垢基本无效。
【发明内容】
[0004]本实用新型提出的一种自洁式水冷器，水冷管内的清洗螺旋，运行时能够在变流阀的激励下，产生复杂的三维振动，对冷却管内的软硬水垢都实现有效的清洗，还有比较高的对流传热强化功能，流体阻力较低，对水冷管无磨损，能够长期保障冷凝器高真空度的运行。
[0005]本实用新型的技术方案为:一种自洁式水冷器，主要部件有变流阀、水冷管、清洗螺旋、激励弹簧、弹簧固定架、进水管、出水管。
[0006]变流阀主要有旋转阻力板、转轴、电机减速机一体化的慢速电机、阀体、填料密封箱、轴承箱组成。通过阀体法兰安装连接到冷却水进口或出口管上。旋转阻力板与阀体内壁之间有很大的环形流道。旋转阻力板在慢速电机的带动下缓慢旋转，转速一般为每分钟1-10转，依据水冷器管内水垢生长的快慢选定，水垢生长较快的转速也一个设计得较快。旋转阻力板每旋转一周，冷却水进出管的阻力大小明显变化两次，使得水冷器内冷却水的流速随之变化两次，流速波动的幅度在5%-15%范围内，水冷管内流速愈高，波动的幅度设计就选取得愈低。
[0007]水冷器水冷管内安装有清洗螺旋。清洗螺旋的长度比水冷管短数十毫米。清洗螺旋采用不锈钢丝制造，钢丝直径1.0?3.0mm、清洗螺旋外径与水冷管内壁之间的直径间隙为3?9mm,清洗螺旋的螺距为水冷管内径的1.0?2.5倍。每个水冷管口的激励弹簧为并紧软弹簧结构，制造激励弹簧的钢丝直径0.6?2.0mm，激励弹簧的弹性系数比清洗螺旋低许多倍。清洗螺旋与激励弹簧串联后安装在弹簧固定架上。为了延长激励弹簧与清洗螺旋之间连接处的磨损寿命，两者之间通过耐磨损的塑料环串联连接。
[0008]弹簧固定架采用注塑制造，采用便于安装的内插式结构。弹簧固定架上设计有管排翅、翅槽、捆绑槽、管排卡和悬挂孔。同一排水冷管的弹簧固定架安装时，管排卡恰好可以卡到管排翅的翅槽内，成为一排整体，能够显著提高整体的稳定性。并且，还可以再通过捆绑钢丝、经过捆绑槽，将每个分区的弹簧固定架捆绑起来，固定到管箱的箱体内壁上，进一步增强安装的牢固性，这对于避免长途运输、装卸、吊装安装管程中可能发生强烈振动的新制造设备很有意义。每个激励弹簧的钢丝穿过悬挂孔固定在弹簧固定架上。
[0009]生产运行时，进出水管的冷却水量在变流阀的作用下呈周期性的波形变化，水冷器内的流速、水冷管内的钢丝清洗螺旋承受的轴向力大小也随之呈波形变化。清洗螺旋作用在激励弹簧的轴向力大小的波动变化时激励出数十毫米的大伸缩，使清洗螺旋也随之发生(数十毫米轴向往复移动、径向振动、周向15°以下的小角度摆动的)三维清洗运动，对管内壁的软硬水垢实现有效、均匀的清洗作用。由于钢丝清洗螺旋只有低频的小角度摆动，就彻底消除了对水冷管内壁磨损的根源。钢丝清洗螺旋对管内冷却的对流传热系数有10%-25%幅度的强化作用。由于清洗螺旋螺距大、钢丝细的结构特点又注定有流体阻力较小的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是一种自洁式水冷器总图；
[0011]图2是一种自洁式水冷器管口固定架结构图；
[0012]图3是一种自洁式水冷器的变流阀结构原理图。
[0013]图中的:1变流阀2进水管3出水管4水冷器5水冷管6清洗螺旋7弹簧固定架8激励弹簧9捆绑钢丝10塑料环11捆绑槽12管排翅13翅槽14进水口.15管排卡16悬挂孔17慢速电机18联轴器19填料箱20法兰21阀体22旋转阻力板23转轴24轴承箱。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图1、图2、图3对本发明作进一步详细的描述。
[0015]一种自洁式水冷器，主要部件有变流阀1、水冷管5、清洗螺旋6、激励弹簧8、弹簧固定架7、进水管2、出水管3。
[0016]变流阀I主要有旋转阻力板21、转轴22、电机减速机一体化的慢速电机17、阀体
21、填料密封箱19、轴承箱24组成。通过阀体21的法兰20安装连接到冷却水进口 2或出口管3上。旋转阻力板22与阀体21内壁之间有很大的环形流道。旋转阻力板22在慢速电机17的带动下缓慢旋转，转速一般为每分钟1-10转，依据水冷管5内水垢生长的快慢选定，水垢生长较快的，转速也一个设计得较快。旋转阻力板22每旋转一周，冷却水进出管的阻力大小明显变化两次，使得水冷器(4)内冷却水的流速随之变化两次，流速波动的幅度在5%-15%范围内，水冷管5内流速愈高，波动的幅度设计就选取得愈低。
[0017]水冷器4水冷管5内安装有清洗螺旋6。清洗螺旋6的长度比水冷管5短数十毫米。清洗螺旋6采用不锈钢丝制造，钢丝直径1.0?3.0mm、清洗螺旋6的外径与水冷管5内壁之间的直径间隙为3?9mm，清洗螺旋6的螺距为水冷管5内径的1.0?2.5倍。每个水冷管5入口的激励弹簧8采用并紧软弹簧结构，制造激励弹簧8的钢丝直径0.6?2.0mm,激励弹簧8的弹性系数比清洗螺旋6低许多倍。清洗螺旋6与激励弹簧8串联后安装在弹簧固定架7上。为了延长激励弹簧8与清洗螺旋6之间连接处的磨损寿命，两者之间通过耐磨损的塑料环10串联连接。
[0018]弹簧固定架7采用注塑制造，采用便于安装的内插式结构。弹簧固定架7上设计有管排翅12、翅槽13、捆绑槽11、管排卡15)和悬挂孔16。同一排水冷管5的弹簧固定架7安装时，管排卡15恰好可以卡到管排翅12的翅槽13内，成为一排整体，能够显著提高整体的稳定性。并且，还可以再通过捆绑钢丝9、经过捆绑槽11，将每个分区的弹簧固定架7捆绑起来，固定到管箱的箱体内壁上，进一步增强安装的牢固性，这对于避免长途运输、装卸、吊装安装管程中可能发生强烈振动脱落的新制造设备很有意义。每个激励弹簧8的钢丝穿过悬挂孔16固定在弹簧固定架7)。
[0019]生产运行时，进出水管的冷却水量在变流阀I的作用下呈周期性的波形变化，水冷器4内的流速、水冷管5内的钢丝清洗螺旋6承受的轴向力大小也随之呈波形变化。清洗螺旋6作用在激励弹簧8上的轴向力大小波动变化时，激励出数十毫米的大伸缩，使清洗螺旋6也随之发生(数十毫米轴向往复移动、径向振动、周向15°以下的小角度摆动的)三维清洗运动，对水冷管5内壁的软硬水垢实现有效、均匀的清洗作用。由于钢丝清洗螺旋6只有低频的小角度摆动，就彻底消除了对水冷管5内壁磨损的根源。钢丝清洗螺旋6对水冷管5内冷却的对流传热系数有10%-25%幅度的强化作用。由于清洗螺旋6螺距大、钢丝细的结构特点，又注定有流体阻力较小的优点。
【权利要求】
1.一种自洁式水冷器，主要部件有变流阀(1)、进水管(2)、出水管(3)、清洗螺旋(6)、激励弹簧(8)、弹簧固定架(7);变流阀(1)主要有旋转阻力板(22)、转轴(23)、电机-减速机一体化的慢速电机(17)、阀体(21)、填料箱(19)、轴承箱(24)组成，旋转阻力板(22)的外径与阀体(21)内壁之间有很大的环形流道，旋转阻力板(22)的转速为每分钟1-10转，通过阀体(21)的法兰(20)安装连接到冷却水的进水管(2)或出水管(3)上；水冷管(5)内安装有清洗螺旋(6)，清洗螺旋(6)的长度比水冷管(5)短数十毫米，清洗螺旋(6)采用不锈钢丝制造，钢丝直径1.0~3.0mm，清洗螺旋(6)的外径与水冷管(5)内壁之间的直径间隙为3~9mm，清洗螺旋(6)的螺距为水冷管内径的1.0~2.5倍；激励弹簧(8)采用并紧软弹簧结构，制造激励弹簧(8)的钢丝直径0.6~2.0mm，弹性系数比清洗螺旋(6)低许多倍；清洗螺旋(6)与激励弹簧(8)通过耐磨的塑料环(10)串联后安装在弹簧固定架上。
2.根据权利要求1的一种自洁式水冷器，其特征在于:弹簧固定架(7)采用便于安装的内插式结构；弹簧固定架(7)上设计有管排翅(12)、翅槽(13)、捆绑槽(11)、管排卡(15)和悬挂孔(1);安装时，管排卡(15)恰好可以卡到管排翅(12)的翅槽(13)内，成为一排整体，提高整体的稳定性；还可以再采用捆绑钢丝(9)、经过捆绑槽(11)，将每个分区的弹簧固定架(7)捆绑成为一个整体，最后固定到管箱的箱体内壁上。
【文档编号】F28G3/08GK203704769SQ201420003377
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年1月4日 优先权日:2014年1月4日
【发明者】俞天翔, 俞秀民, 俞天兰, 张 成, 彭德其, 吴金香 申请人:长沙自洁换热器科技有限公司