一種列管式換熱器自動清洗裝置的製作方法

2023-10-10 23:50:59

本發明涉及一種自動清洗裝置,具體是一種列管式換熱器自動清洗裝置。

背景技術：

列管式換熱器是較為常見的一種換熱設備。基於列管式具有低壓力降、價格便宜、結構緊湊、壽命長等優勢,因此其被廣泛應用在食品、化工、生物醫藥、植物提取、發酵等眾多行業中。

但是傳統列管式換熱器加熱管多採用矩形布管，不能將加熱管合理布局使換熱面積最大化，

同時列管式換熱器的清洗方法十分麻煩,需要人工在高溫、高溼或高危環境中手持高壓水槍噴洗每一根加熱管。工人的勞動強度大、工作效率低,存在很大的安全隱患並且是對人力資源的極大浪費。因此,提供一種附帶自動清洗功能的列管式換熱器是很有必要的。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有列管式換熱器採用矩形布管或凌亂不規範布管，而導致換熱面積不能達到最大化，提供一種列管式換熱器自動清洗裝置,能夠縮短列管式換熱器的清洗時間,減輕人力勞動強度。

本發明解決上述問題的技術方案如下：一種列管式換熱器自動清洗裝置，包括固定座、鎖緊機構、支架鎖緊螺母、滑軌支架、高壓水清洗管及高壓清洗頭、氣動馬達及壓力控制閥、裝有輔助轉動氣動馬達的驅動輪、帶定位銷的複合驅動氣缸、定位驅動和高壓清洗頭的方向控制機構以及加熱管，具體結構和連接關係為：

所述列管式換熱器由若干根以相同的螺矩P、相同的間隔D均布在阿基米德螺旋線上的加熱管組成，加熱管按阿基米德螺旋線有序排列，進口N1與阿基米德螺旋線外加熱管相切，使加熱蒸汽進入換熱器進行熱交換時會自然形成旋渦流，

所述自動清洗裝置的帶定位銷的複合驅動氣缸定位在第一根加熱管的管口上，高壓水清洗管及高壓清洗頭與氣動馬達及壓力控制閥連接，裝有輔助轉動氣動馬達的驅動輪安裝在滑軌支架一端，鎖緊機構安裝在固定座上，鎖緊機構通過支架鎖緊螺母固定在滑軌支架的另一端，固定座固定在中央降液管的中心位置，帶定位銷的複合驅動氣缸與定位驅動和高壓清洗頭的方向控制機構連接，帶定位銷的複合驅動氣缸帶動定位驅動和高壓清洗對的方向控制機構，實現高壓清洗頭的方向角度調節。

所述加熱管的直徑為38mm～42mm。

每根加熱管兩端脹管器內倒30度角。

所述加熱管為雙螺旋線排列，匹配相應的自動清洗裝置。

如有需要將加熱管按雙螺旋線排列，匹配兩個清洗裝置同時作業，清洗速度將成倍提高，該核心技術能夠解決現有清洗技術速度達到極限後，如何突破並提高清洗速度的問題。

本發明具有以下有益效果：

1、本發明能在換熱器有限的管板面積上最大限度地排列加熱管，使加熱面積達到最大極限，提高了熱交換效率；特別是利用氣動元件和阿基米德螺旋線有序排列的加熱管管口進行自動定位並驅動高壓水槍進行清洗。

2、每根加熱管均以相同的螺矩、相同的間隔均布在阿基米德螺旋線上，不管換熱器規格大小，只需改變螺旋線圈數，也就是螺旋線長度，即可得到一系列規格大小的列管式換熱器，利於推廣。

3、由於加熱管按阿基米德螺旋線有序排列，蒸汽進、出管呈90度夾角布置，使加熱蒸汽進入換熱器進行熱交換時會自然形成旋渦流，避免了以往出現的紊流現象，提高換熱效率。

4、列管式換熱器自動清洗裝置採用純氣動控制並驅動，沒有電子元器件的參與，工作可靠性高，可用於高溫、高溼、高危環境中作業。

5、由於每根加熱管間隔、距離一致，利用管口定位配合氣動元件驅動，管口定位準確可靠，遇到盲管能自動避開，清洗方便且可以從任一管位開始清洗，清洗結束時有蜂鳴器提示。

6、如有需要將加熱管按雙螺旋線排列，兩個清洗裝置同時作業，清洗速度將成倍提高。

7、自動清洗裝置安裝簡便，操作簡單，清洗方便,自動化程度高,無需值守,解決了傳統列管式換熱器因人工清洗耗時較長、人工消耗大的問題,清洗效果好。

8、結構簡單,操作開關為一個氣動閥，對工人技術要求極低，同時工作效率高,結構設置合理,成本較低,有利於進行推廣和使用。

附圖說明

圖1為本發明所述的列管式換熱器自動清洗裝置的結構示意簡圖。

圖2為本發明的單根阿基米德螺旋排列列管式換熱器管示意圖。

圖3為本發明的兩根阿基米德螺旋排列列管式換熱器管示意圖。

圖4為本發明的阿基米德螺旋排列列管式換熱器主體結構圖，包含上、下管板，加熱管，中央大孔為中央降液管。

圖5為本發明阿基米德螺旋排列列管式換熱器主筒外觀圖，其中N1為加熱蒸汽進口，N2為汽凝水出口。

圖6為本發明所述的列管式換熱器自動清洗裝置的安裝結構示意簡圖。

圖中標記為：

固定座1、鎖緊機構2、支架鎖緊螺母3、滑軌支架4、高壓水清洗管及高壓清洗頭5、氣動馬達及壓力控制閥6、裝有輔助轉動氣動馬達的驅動輪7、帶定位銷的複合驅動氣缸8、定位驅動和高壓清洗頭的方向控制機構9、加熱管10。

具體實施方式

以下通過附圖和實施例對本發明的技術方案作進一步描述。

本發明所述的列管式換熱器的自動清洗裝置，包括固定座1、鎖緊機構2、支架鎖緊螺母3、滑軌支架4、高壓水清洗管及高壓清洗頭5、氣動馬達及壓力控制閥6、帶有輔助轉動氣動馬達的驅動輪7、帶定位銷的複合驅動氣缸8、定位驅動和高壓清洗頭的方向控制機構9以及加熱管10，具體結構和連接關係為：

所述列管式換熱器由若干根以相同的螺矩P、相同的間隔D均布在阿基米德螺旋線上的加熱管10組成，加熱管10按阿基米德螺旋線有序排列，進口N1與阿基米德螺旋線外加熱管相切，使加熱蒸汽進入換熱器進行熱交換時會自然形成旋渦流，

所述自動清洗裝置的帶定位銷的複合驅動氣缸8定位在第一根加熱管10的管口上，高壓水清洗管及高壓清洗頭5與氣動馬達及壓力控制閥6連接，裝有輔助轉動氣動馬達的驅動輪7安裝在滑軌支架4一端，鎖緊機構2安裝在固定座1上，鎖緊機構2通過支架鎖緊螺母3固定在滑軌支架4的另一端，固定座1固定在中央降液管的中心位置，帶定位銷的複合驅動氣缸8與定位驅動和高壓清洗頭的方向控制機構9連接，帶定位銷的複合驅動氣缸8帶動定位驅動和高壓清洗對的方向控制機構9，實現高壓清洗頭的方向角度調節。

所述加熱管10的直徑為38mm～42mm。

每根加熱管兩端脹管器內倒30度角。

通過改變螺旋線圈數，也就是螺旋線長度，即得到一系列規格大小的列管式換熱器，如圖2所示單根阿基米德螺旋排列列管式換熱器管示意圖和圖3兩根阿基米德螺旋排列列管式換熱器管示意圖，能在有限的空間中獲得最大限度的換熱面積，排列效果如圖4所示。

由於阿基米德螺旋的特性，在一定直徑內圖1中的D值會有變化，但在直徑300mm時，D值變化不到0.1mm，可以忽略不計。特別是列管式換熱器中一般中間會有一個直徑為500mm～600mm的降液管，故均視為兩加熱管的間隔D值為恆定。

如圖5所示，加熱管按阿基米德螺旋線有序排列，蒸汽進、出管呈90度夾角布置，要求進口N1須與阿基米德螺旋線外加熱管相切，使加熱蒸汽進入換熱器進行熱交換時會自然形成旋渦流，避免了以往出現的紊流現象，並且小液滴快速積聚在中央降的液管表面，加快形成冷凝水的時間，大大提高換熱效率。

工作原理及過程

如圖6所示，將固定座1安裝到換熱器中央降液管中心位置，將鎖緊機構2鎖緊後裝入整體自動清洗裝置支架，再用支架鎖緊螺母3鎖緊即完成安裝。

先將帶定位銷的複合驅動氣缸8定位到換熱器外端第1根加熱管口，打開氣動閥，將帶定位銷的複合驅動氣缸8下面的定位銷定位鎖緊，開始清洗。氣動馬達及壓力控制閥6驅動高壓水清洗管及高壓清洗頭5下、上往復運動一次，完成一根加熱管清洗。緊接著帶定位銷的複合驅動氣缸8利用加熱管口定位，將螺旋線上的均布管口當成軌道行走，同時在帶有輔助轉動氣動馬達的驅動輪7輔助下，準確快速到達下一管口，在帶定位銷的複合驅動氣缸8下面的定位銷定位鎖緊後進行清洗動作，如此反覆。按螺旋線順時針從外到內依次清洗，中途無需人工值守。

清洗過程中清洗頭5遇到因有些加熱管洩露後封死而形成盲管時，下壓力會增大，達到壓力值時壓力控制閥氣動馬達6反轉，避開盲管並再到下一目標管口。

由於每根加熱管間隔、距離一致，利用管口定位配合氣動元件驅動，管口定位準確可靠，遇到盲管能自動避開，清洗方便且可以從任一管位開始清洗。

從換熱器外到中央清洗時，由於弧度的變化，兩管位置存在小小的角度偏差，帶定位銷的複合驅動氣缸8帶動定位驅動和高壓清洗頭的方向控制機構9，實現高壓清洗頭5的方向角度調節。

清洗到中央最後一根加熱管時，碰到限位塊，氣體吹響蜂鳴器提示工作結束。