CN112815746B - 一种机械自动除垢管壳式换热器及自动除垢方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机械自动除垢管壳式换热器及自动除垢方法，换热器包括水平设置的外壳、设置在外壳内的两端部环管和设置在外壳内的连接两端部环管的多根换热直管；位于外壳内一侧竖直设置的左端部环管与外壳上部的换热水入口连通，底部与外侧下部的换热水出口连通，左端部环管上部管内设置有上活塞堵头，下部管内设置有下活塞堵头，上活塞堵头和下活塞堵头活动设置在左端部环管内且由驱动机构驱动移动位置，右端部环管竖直设置且位于外壳内的另一侧，右端部环管顶端中部设置有止挡件；多根换热直管水平设置且两端分别与左右两端部环管连通，各换热直管内分别装有一金属除垢球，各换热直管两端分别安装有防止金属除垢球进入端部环管的限位件。
Description
技术领域
本发明涉及管壳式换热器的除垢设备及方法技术领域，尤其涉及一种机械自动除垢管壳式换热器及自动除垢方法。
背景技术
污垢广泛存在于工业生产的多种过程中，将严重妨碍换热设备的正常运行，造成能源的巨大浪费和惊人的经济损失。换热设备污垢的形成过程是一个极其复杂的能量、质量和动量传递的物理化学复合过程，换热器运行一段时间后，传热壁面常有污垢积存，对传热产生了附加热阻，使传热系数K值下降，严重影响换热效率。
热交换管通常为弯管，随着使用时间的增加，热交换管内部的水垢必然越积越多，其换热效率便不可避免地逐渐降低，某些性能较差的换热管其性能甚至降低非常快，最终使得现有的换热管不仅换热效率低，而且使用寿命短，其性价比并不高。现有的除垢设备和方式实施难度大，经济成本较高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种机械自动除垢管壳式换热器及自动除垢方法，该设备和方法通过机械的方式经济有效直接持续地除垢。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种机械自动除垢管壳式换热器，括水平设置的外壳、设置在外壳内的两端部环管和设置在外壳内的连接两端部环管的多根换热直管；位于外壳内一侧的竖直设置的左端部环管顶部与外壳上部的换热水入口连通，底部与外壳下部的换热水出口连通，左端部环管上部管内设置有上活塞堵头，下部管内设置有下活塞堵头，上活塞堵头和下活塞堵头活动设置在左端部环管内且由驱动机构驱动移动位置，右端部环管竖直设置且位于外壳内的另一侧，右端部环管顶端中部设置有止挡件；多根换热直管水平设置且两端分别与左右两端部环管连通，各换热直管内分别装有一金属除垢球，各换热直管两端分别安装有防止金属除垢球进入端部环管的限位件。
进一步的，所述外壳上部一端分别设置制冷剂入口和所述的换热水入口，外壳下部一侧在换热水入口下方设置所述的换热水出口，外壳下部另一侧设置有制冷剂出口，制冷剂入口、换热水入口、换热水出口和制冷剂出口上分别安装有电磁阀。
进一步的，所述左端部环管和右端部环管均为圆环型，左端部环管位于换热水入口的下方。
进一步的，所述上活塞堵头和下活塞堵头活动设置在左端部环管内且具有磁性；左端部环管管外内侧设置有一可转动的转杆，转杆一端端部对准上活塞堵头且固定连接一上吸磁体，转杆另一端端部对准下活塞堵头且固定连接一下吸磁体，转杆中部与一水平设置的延长轴固定连接，延长轴穿出外壳且与外壳转动密封配合，延长轴位于外壳外的端部通过联轴器与电机的转轴连接。
进一步的，所述多根换热直管以左端部环管的换热水入口和换热水出口的连线为对称线对称设置。
进一步的，所述各换热直管靠近端部环管的两端分别连有管径大于换热直管的扩径管，扩径管内安装有挡圈，挡圈中部具有直径小于金属除垢球直径的通孔，挡圈周向侧壁上设置有过水孔，扩径管另一端通过管道与端部环管连通。
上述的机械自动除垢管壳式换热器的自动除垢方法，包括以下步骤：
驱动机构驱动上活塞堵头移动位于换热水入口靠外的一侧，下活塞堵头移动位于换热水出口靠内的一侧；
换热水从换热水入口流入左端部环管内，左端部环管内的水流受到上下活塞堵头阻挡后，水流在左端部环管内侧部分呈逆时针流入内侧的多根换热直管中，水流推动换热直管中的金属除垢球移动靠近右端部环管侧，冲刷清洁内侧的换热直管的管内壁，金属除垢球在换热直管末端被限位件的阻挡停下，水流通过挡圈上的过水孔汇入右端部环管内；
水流沿右端部环管流动汇入外侧的多根换热直管，推动外侧的换热直管管内的金属除垢球移动冲刷换热直管的管内壁；最后水流受到下活塞堵头的阻挡，在左端部环管的外侧部分呈顺时针由换热水出口流出换热器，完成除垢循环过程一；
驱动机构驱动上活塞堵头移动位于换热水入口靠内的一侧，下活塞堵头移动位于换热水出口靠外的一侧；
换热水从换热水入口流入左端部环管内，左端部环管内的水流受到上下活塞堵头阻挡后，水流在左端部环管外侧部分呈顺时针流入外侧的多根换热直管中，水流推动换热直管中的金属除垢球移动靠近右端部环管侧，金属除垢球在换热直管末端被管内的挡圈的阻挡停下，水流通过挡圈上的过水孔汇入右端部环管内；
水流沿右端部环管流动汇入内侧的多根换热直管，推动内侧的换热直管管内的金属除垢球移动冲刷换热直管的管内壁，最后水流受到下活塞堵头的阻挡，在左端部环管的内侧部分呈逆时针由换热器换热水出口流出换热器，完成除垢循环过程二。
电机驱动转杆转动，使上活塞堵头和下活塞堵头同步移动位置。
本发明具有如下有益效果：
本发明通过优化换热管管道结构与利用管内水流能量推动管内金属球对换热管内壁进行清洁，令金属球在换热管内进行循环运动，从而高效节能地进行管内除垢，保证仪器寿命与换热效率，节约运营初期投入成本，操作可行性更强。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为局部放大结构示意图；
图3为挡圈的结构示意图；
图4为本发明的其中一个除垢循环过程的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
参见图1至图4，一种机械自动除垢管壳式换热器，包括水平设置的外壳1、设置在外壳1内的两端部环管2和设置在外壳1内的连接两端部环管2的多根换热直管3。
所述外壳1上部一端分别设置有制冷剂入口11和换热水入口12，所述外壳1下部一侧在换热水入口12下方设置有换热水出口13，所述外壳1下部另一侧设置有制冷剂出口14，所述制冷剂入口11、换热水入口12、换热水出口13和制冷剂出口14上分别安装有电磁阀。
两端部环管2均为圆环型，其中位于外壳1内部左侧的左端部环管21竖直设置，所述左端部环管21位于换热水入口12的下方且顶部通过连通管道与换热水入口12连通，底部通过连通管道与换热水出口13连通。所述左端部环管21上部管内设置有上活塞堵头211，下部管内设置有下活塞堵头212，所述上活塞堵头211和下活塞堵头212活动设置在左端部环管内且具有磁性。
所述左端部环管21管外内侧设置有一可转动的转杆41，所述转杆41一端端部对准上活塞堵头211且固定连接一上吸磁体411，所述转杆41另一端端部对准下活塞堵头212且固定连接一下吸磁体412。所述转杆41中部与一水平设置的延长轴42固定连接，所述延长轴42穿出外壳1且与外壳1转动密封配合，所述延长轴42位于外壳1外部的端部通过联轴器与电机43的转轴连接。通过电机43驱动转杆41转动，并通过转杆41端部的两吸磁体驱动左端部环管21内的两活塞堵头在环管内移动位置。
两端部环管2位于外壳1内部右侧的右端部环管22竖直设置,所述右端部环管22顶端中部设置有止挡件221，用以截断水流。
多根换热直管3水平设置且两端分别与左右两端部环管2连通。优选的，多根换热直管3以左端部环管21的换热水入口12和换热水出口13的连线为对称线前后对称设置。各换热直管3靠近端部环管2的两端分别连有管径大于换热直管3的扩径管31，所述扩径管31内安装有挡圈32，所述挡圈32中部具有直径小于金属除垢球33直径的通孔321，所述挡圈32周向侧壁上设置有过水孔322。所述扩径管31另一端通过管道与端部环管2连通。各换热直管3内分别装有一金属除垢球33。所述扩径管31及内的挡圈32构成防止金属除垢球进入端部环管的限位件。
上述机械自动除垢管壳式换热器的自动除垢方法，包括：
除垢循环过程一：
所述电机43驱动转杆41转动，使上活塞堵头211位于换热水入口12靠外的一侧，下活塞堵头212位于换热水出口13靠内的一侧；
换热水入口12打开，换热水出口13、制冷剂入口11和出口均关闭；换热水从换热水入口12流入左端部环管21内，左端部环管21内的水流受到上下活塞堵头212阻挡后，水流在左端部环管21内侧部分呈逆时针流入内侧的多根换热直管3中，水流推动换热直管3中的金属除垢球33沿图1示的向右移动靠近右端部环管22侧，冲刷清洁内侧的换热直管3的管内壁，金属除垢球33在换热直管3末端被管内的挡圈32的阻挡停下，而水流则通过挡圈32上的过水孔322汇入右端部环管22内。
水流沿右端部环管22流动汇入外侧的多根换热直管3，推动外侧的换热直管3管内的金属除垢球33沿图示的向左冲刷换热直管3的管内壁。换热水出口13打开，最后水流受到下活塞堵头212的阻挡，在左端部环管21的外侧部分呈顺时针由换热水出口13流出换热器，完成除垢循环过程一；
除垢循环过程二：
所述电机43驱动转杆41转动，使上活塞堵头211位于换热水入口12靠内的一侧，下活塞堵头212位于换热水出口13靠外的一侧；
换热水入口12打开，换热水出口13、制冷剂入口11和出口均关闭；换热水从换热水入口12流入左端部环管21内，左端部环管21内的水流受到上下活塞堵头212阻挡后，水流在左端部环管21外侧部分呈顺时针流入外侧的多根换热直管3中，水流推动换热直管3中的金属除垢球33沿图示向右移动靠近右端部环管22侧，金属除垢球33在换热直管3末端被管内的挡圈32的阻挡停下，而水流则通过挡圈32上的过水孔322汇入右端部环管22内。
水流沿右端部环管22流动汇入内侧的多根换热直管3，推动内侧的换热直管3管内的金属除垢球33沿图4示的向左冲刷换热直管3的管内壁。换热水出口13打开，最后水流受到下活塞堵头212的阻挡，在左端部环管21的内侧部分呈逆时针由换热器换热水出口13流出换热器，完成除垢循环过程二。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种机械自动除垢管壳式换热器，其特征在于：包括水平设置的外壳(1)、设置在外壳(1)内的两端部环管(2)和设置在外壳(1)内的连接两端部环管(2)的多根换热直管(3)；位于外壳(1)内一侧竖直设置的左端部环管(21)顶部与外壳(1)上部的换热水入口(12)连通，底部与外壳(1)下部的换热水出口(13)连通，左端部环管(21)上部管内设置有上活塞堵头(211)，下部管内设置有下活塞堵头(212)，上活塞堵头(211)和下活塞堵头(212)活动设置在左端部环管(21)内且由驱动机构驱动移动位置，右端部环管(22)竖直设置且位于外壳(1)内的另一侧，右端部环管(22)顶端中部设置有止挡件(221)；多根换热直管(3)水平设置且两端分别与左右两端部环管(2)连通，各换热直管(3)内分别装有一金属除垢球(33)，各换热直管(3)两端分别安装有防止金属除垢球(33)进入端部环管(2)的限位件；
所述外壳(1)上部一端分别设置制冷剂入口(11)和所述的换热水入口(12)，外壳(1)下部一侧在换热水入口(12)下方设置所述的换热水出口(13)，外壳(1)下部另一侧设置有制冷剂出口(14)，制冷剂入口(11)、换热水入口(12)、换热水出口(13)和制冷剂出口(14)上分别安装有电磁阀；
各换热直管(3)靠近端部环管(2)的两端分别连有管径大于换热直管(3)的扩径管(31)，扩径管(31)内安装有挡圈(32)，挡圈(32)中部具有直径小于金属除垢球(33)直径的通孔(321)，挡圈(32)周向侧壁上设置有过水孔(322)，扩径管(31)另一端通过管道与端部环管(2)连通。
2.根据权利要求1所述的机械自动除垢管壳式换热器，其特征在于：所述左端部环管(21)和右端部环管(22)均为圆环型，左端部环管(21)位于换热水入口(12)的下方。
3.根据权利要求1所述的机械自动除垢管壳式换热器，其特征在于：所述上活塞堵头(211)和下活塞堵头(212)活动设置在左端部环管(21)内且具有磁性；左端部环管(21)管外内侧设置有一可转动的转杆(41)，转杆(41)一端端部对准上活塞堵头(211)且固定连接一上吸磁体(411)，转杆(41)另一端端部对准下活塞堵头(212)且固定连接一下吸磁体(412)，转杆(41)中部与一水平设置的延长轴(42)固定连接，延长轴(42)穿出外壳(1)且与外壳(1)转动密封配合，延长轴(42)位于外壳(1)外的端部通过联轴器与电机(43)的转轴连接。
4.根据权利要求1所述的机械自动除垢管壳式换热器，其特征在于：多根换热直管(3)以左端部环管(21)的换热水入口(12)和换热水出口(13)的连线为对称线对称设置。
5.根据权利要求3所述的机械自动除垢管壳式换热器的自动除垢方法，其特征在于，包括以下步骤：
驱动机构驱动上活塞堵头(211)移动位于换热水入口(12)靠外的一侧，下活塞堵头(212)移动位于换热水出口(13)靠内的一侧；
换热水从换热水入口(12)流入左端部环管(21)内，左端部环管(21)内的水流受到上下活塞堵头(212)阻挡后，水流在左端部环管(21)内侧部分呈逆时针流入内侧的多根换热直管(3)中，水流推动换热直管(3)中的金属除垢球(33)移动靠近右端部环管(22)侧，冲刷清洁内侧的换热直管(3)的管内壁，金属除垢球(33)在换热直管(3)末端被限位件的阻挡停下，水流通过挡圈(32)上的过水孔(322)汇入右端部环管(22)内；
水流沿右端部环管(22)流动汇入外侧的多根换热直管(3)，推动外侧的换热直管(3)管内的金属除垢球(33)移动冲刷换热直管(3)的管内壁；最后水流在左端部环管(21)的外侧部分呈顺时针由换热水出口(13)流出换热器，完成除垢循环过程一；
驱动机构驱动上活塞堵头(211)移动位于换热水入口(12)靠内的一侧，下活塞堵头(212)移动位于换热水出口(13)靠外的一侧；
换热水从换热水入口(12)流入左端部环管(21)内，左端部环管(21)内的水流受到上下活塞堵头(212)阻挡后，水流在左端部环管(21)外侧部分呈顺时针流入外侧的多根换热直管(3)中，水流推动换热直管(3)中的金属除垢球(33)移动靠近右端部环管(22)侧，金属除垢球(33)在换热直管(3)末端被管内的挡圈(32)的阻挡停下，水流通过挡圈(32)上的过水孔(322)汇入右端部环管(22)内；
水流沿右端部环管(22)流动汇入内侧的多根换热直管(3)，推动内侧的换热直管(3)管内的金属除垢球(33)移动冲刷换热直管(3)的管内壁，最后水流在左端部环管(21)的内侧部分呈逆时针由换热器换热水出口(13)流出换热器，完成除垢循环过程二。
6.根据权利要求5所述的机械自动除垢管壳式换热器的自动除垢方法，其特征在于：电机(43)驱动转杆(41)转动，使上活塞堵头(211)和下活塞堵头(212)同步移动位置。
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