方便排氣補液清洗換液的熱管的製作方法

2023-06-03 14:19:06 3

專利名稱：方便排氣補液清洗換液的熱管的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種熱管，屬換熱器領域。
熱管是一種輸熱能力大，均溫性能好結構簡單工作可靠的超導熱元件。以碳鋼作密封殼體純水作工質的鋼/水熱管，具有強度高材料易得，造價低適應面廣的優點，得到較廣泛的應用，在國內外做為節能技術都開展了一場大規模的研究和應用。僅以鋼/水熱管為例在整體形式上就有直杆型、U型(ZL92224358.1)、平板型、分離型、開型(ZL91224443.7)、可拆卸的敞開型(ZL87200256)、可拆卸的敞開型(ZL91206688.1)；在管型截面上有園型、橢園型、偏心型(ZL90217283.2)和方型等；在擴展傳熱面上有串片型、螺旋翅片型、縱向肋片型(ZL89219488.X)橢園片型(ZL92217362.1)。銷釘型(ZL88217389.8)、八字型或蝴蝶型(ZL88102909.2)；在管內結構上有光管型(ZL90106466.1)、吸蕊型、螺旋裝置型(ZL92210004.7)、電泵提質型(ZL85102929)、冷凝端上部置氧化銅型(ZL87103423)和置複合氧化劑型(ZL89102900.1)；對內壁處理上有法蘭型(ZL90106466.1)鍍銅型和熱釩酸鹽溶液處理型(ZL86108394)；在工質上又有純水型和純水加緩釋劑型之分，不一一贅述。
這些熱管絕大多數都是一次性使用的。即從熱管制作出來投入運用，一直到熱管失效，喪失工作能力報廢，這期間均不能對熱管檢修維護，使之恢復工作能力。既使熱管在工作期間傳熱性能下降，人們也愛莫能助無能為力，否則只能提前報廢更換忍痛割愛，存在著很大浪費。儘管熱管所創造的價值是本身造價的百倍千倍，這個浪費也沒有理由忽視。有人說「在管殼和工質不發生化學反應及管外表不腐蝕的情況下，熱管的壽命在理論上是相當長的。」目前儘管鋼/水熱管相容性研究有了較大進展，也不能根本解決鋼/水熱管的相容性問題，只是延緩了化學反應的時間和程度，贏得了工業上應用的時間。實際上餘熱回收用鋼/水熱管的工作壽命只有5—7年，而且生產和使用中還要符合遼寧省地方標準DB21/T-696-93的要求規定。有人將才連續運行三個月的鋼/水熱管元件鋸開，檢查熱管內部，發現管壁有一層黑色的物質，質地松疏，可擦拭清除。曾有對運行後的鋼/水熱管解剖作工質分析，溶液透明PH＝9(見中國第一屆熱管會議資料)、曾有人解剖失效的鋼/水熱管，發現溶液黑色，PH＝10.5含Fe(OH)2。客觀現實說明了對鋼/水熱管提出了非一次性使用，能夠在運行中方便排氣補液，並能在檢修中清洗換液，反覆使用延長熱管的工作壽命的課題。
熱管的誕生最先用於宇航上，所以研製和應用都要求符合一次性使用的客觀條件。而今用在地面上餘熱回收用的鋼/水熱管，比用在太空宇航器上的熱管具有一個極大的優勢，就是容易得到人們的直接「照顧」，人們可以時常對其實施維護管理，根本不必仍在「一勞永逸」上浪費太多精力。中國專利87200256《可拆卸的敞開型熱管式換熱器》中，改進的為熱管上具有可拆卸的上端蓋，加熱水箱與工質水箱合為一體，蒸汽從小孔排出。由於管有小孔相通，內壓高於大氣壓，穩定工作後，管內工質正常循環，熱管與外界無質量交換。長期工作後，可以打開端蓋清洗繼續使用。其不盡如意處在於熱管停止工作後，受管內真空負壓影響，管內將吸滿水，熱管再次工作時啟動慢，工質必須沸騰後，將部分工質排出到一定量，才能在管內進行蒸發冷凝的循環過程，這個量不一定是熱管傳熱所需要的最佳工質量，因而熱管也不一定是在最佳工況下運行。更主要的是用普通水做工質，管內易形成水垢，影響傳熱效率。既使能清洗，也有熱管管徑小長度長，拆下端蓋孔徑小，檢修不方便不徹底的問題。換熱器又大多是連續工作，只有完成了一個生產周期，才有檢修清洗的機會。這個周期時間較長，遠遠大於熱管內水垢形成的周期，勢必將造成熱管長期在低傳熱效率下工作的情況。
本實用新型的目的，是提供一種工作運行中方便排氣補液，對鋼/水相容性無太高要求，檢修時方便清洗換液，管璧不腐蝕損壞很重可以適應工作的情況下，能夠長期以高性能正常運行，並且當管內壓力高於工作壓力時，能自動排氣降壓防爆的鋼/水重力式熱管。
本實用新型是這樣實的。在熱管的冷凝端設置一個可以拆卸的熱管封頭，這個熱管封頭頂端開一內外相通的小孔，封頭內面是一園弧的凹球冠面，有一與球冠面吻合的鋼珠始終在彈簧力的作用下，嵌進球冠面，把小孔封住，這個彈簧靠與熱管封頭內壁螺紋結合的螺旋頂絲旋緊定位和調整壓力，用以保證鋼珠與封頭內面在一定壓力範圍內的密封，螺紋頂絲有通孔，使封頭內的剩餘空間成為熱管冷凝端不冷凝氣體的暫時貯存室。
這個熱管封頭的工作原理是當熱管制作和運行需排放氣體時，用專用工具將鋼珠壓下，使鋼珠離開凹球冠面，排放貯氣室氣體；當熱管多次排氣後，管內工質自然會有損耗減少，再用專用工具插入小孔向下頂開鋼珠，對管內補液；排氣或補液都可在熱管運行中進行，當然只對特別設計製造的熱管換熱器具有實施條件時適用；當熱管停止工作時，管內因工質冷凝形成真空負壓，彈簧對鋼珠的壓力大於大氣壓力，將熱管內外密封，當熱管內壓力高於彈簧壓力時，鋼珠受封頭內球冠面管內氣壓的反作用力，將鋼珠推開自動排汽洩壓防爆；排汽後壓力降低到一定程度，彈簧壓力大於反作用力，又將鋼珠復位，自動停止排汽正常運行；當生產期結束停產檢修時，可拆卸熱管封頭，用專用工具清出殘存工質，對熱管內清洗擦拭，清除汙物換上新工質，裝好備用。
這個熱管封頭可以用在各種形式的封閉熱管上，不受熱管截面形狀、工質、擴展傳熱面等因素影響，當然特別適應園管式熱管，如果能與對管外壁有保護作用的翅片聯合作用，減少管壁的腐蝕和損壞，熱管的鋼/水相容性研究又有重大進展，何況本實用新型又不怕鋼/水不容產生的不冷凝氣體，熱管的壽命不只在理論上，在實際上也確實能做到相當長的。
本實用新型熱管所具有的優點較明顯和突出，主要將一次性使用的熱管變成多次性反覆使用的熱管，延長了熱管的工作壽命；改變了決定熱管工作壽命的關鍵，由鋼/水相容性轉為對管壁的防腐保護，換句話說只要做到管材不壞能用，熱管就不存在報廢問題，節約效益高；由於熱管本身裝置具有的超過規定工作壓力的洩壓功能，運行中可自動保持管內壓力平衡，防止超壓爆炸，提高了熱管的工作安全性和擴大了熱管的適應範圍；由於不怕鋼/水不容產生致使熱管工作失效的氫氣，除與工質及蒸汽直接或間接接觸的管內部位需正常鈍化處理外，工質中不必再加入抑制氫氣產生的緩釋劑分散劑等化工產品，特別是不必加入有毒的汙染環境危害人類健康的重鉻酸鹽和鉻酸鹽，有利於保護環境保護人類；由於熱管時常會得到人們的照顧，使之保證在高效率下工作，節能效益明顯；由於熱管工藝簡單製做容易，使用管理方便，經濟效益好，適於推廣普及，能迅速的將熱管這一超導熱體高新技術，在凡需要有餘熱可回收利用的地方大面積應用；既利於普及高新技術，又利於提高和強化全社會的節能意識，更利於創造較大的經濟效益和社會效益。
下面結合具體實施例，詳細論述本實用新型的結構及工作原理。
附圖
是本實用新型的結構示意圖。熱管的冷凝端有熱管封頭(2)與管殼(1)用螺紋連接，將封頭(2)部分旋進管殼(1)密封，封頭(2)上有一與熱管內相通外呈園臺側面內直的孔(4)，封頭(2)內頂端為一內凹球冠面，有一與球冠面吻合良好的鋼珠(3)，被與封頭(2)內壁用螺紋連接的螺旋頂絲(6)壓緊並定位的彈簧(5)壓住，使鋼珠(3)緊壓在封頭(2)內的凹陷球冠面裡，調整旋進螺紋頂絲(6)的進深度，可改變彈簧(5)對鋼珠(3)的壓力，螺旋頂絲(6)有小孔(7)，將封頭(2)內剩餘空間空氣貯氣室(10)與熱管下部連通，熱管下部盛裝工質(8)，端蓋(9)將熱管底部蒸發端密封。
熱管運行前旋下封頭(2)，將適量工質(8)加入熱管內，再旋緊封頭(2)，注意密封。熱管啟動時蒸發端受熱，工質(8)沸騰蒸發，將管內空氣擠進封頭(2)內的貯氣室(10)，用專用工具從孔(4)向下壓推鋼珠(3)，空氣沿脫開的球冠面縫隙經孔(4)排出管外。經過幾次排氣，可將熱管內的空氣排淨，即自然熱排真空法。也可用有過渡吸嘴的真空泵抽排。熱管內無論直接與間接與工質或工質蒸汽接觸的部位，採用何種方法鈍化處理，也無論工質(8)是純蒸溜水還是加入了緩釋劑，熱管運行初期產氫量都較多，這段時間可用排空氣的方法排出氫氣。可用手摸封頭(2)的溫度，檢查管內是否形成氣阻，決定是否需要排氣。隨著熱管運行時間的增加，檢查放氣的間隔時間也可增加，但每月只少排氣一次。多次排氣後，工質(8)會減少，可用專用工具定量補充工質。
熱管停止運行時，管內形成負壓，彈簧(5)對鋼珠(3)的壓力大於負壓，可保護熱管的真空度，熱管再次啟動時就不必再排空氣了。熱管正常運行時管內有一定壓力，當壓力不大於彈簧(5)對鋼珠(3)的壓力時，熱管正常工作，當壓力大於彈簧(5)對鋼珠(3)的壓力時，蒸汽壓力沿鋼珠(3)與封頭(2)密封的球冠面，從周側齊向孔(4)藉助從封頭(2)球冠面對鋼珠(3)的反作用力，克服鋼珠(3)所受的正壓力和彈簧力之和，將鋼珠(3)向內推開，蒸汽自己打開洩壓通路，保護熱管免受高壓爆炸之險。壓力降低到一定限度，彈簧(5)的壓力和管內正常對鋼珠(3)的壓力大於鋼珠(3)所受的反作用力，鋼珠(3)與封頭(2)的球冠面吻合復位，熱管正常工作。
為了保證熱管產生高壓時順利洩壓，也可以把鋼珠(3)設計成底面為球冠面的圓錐體，錐體尖端插入彈簧(5)內孔，由於圓錐體尖端和球冠面尾部受力面積的變化，加上圓錐體側面有利於圓錐體向彈簧運動，圓錐體洩壓的壓力較圓球體洩壓的壓力低，所以熱管會更安全；從生產製造的簡易方便考慮，也可把鋼珠(3)與封頭(2)的面密封製成線密封，它只是本技術的一種特殊簡易形式。但密封線易受工質腐蝕，時間長會影響密封效果。
停產檢修期，旋下熱管封頭(2)，用一專用工具，將熱管內的殘液抽出，同時噴水清洗，擦拭乾淨，加入新工質，旋上封頭(2)密封，待熱管工作時，進入啟動運行程序。
權利要求1.一種方便排氣補液清洗換液的熱管，由管殼(1)工質(8)端蓋(9)組成蒸發端，其特徵是冷凝端有一與管殼(1)螺紋連接密封的封頭(2)，封頭(2)有一孔(4)，封頭(2)內面是凹球冠面，一鋼珠(3)在彈簧(5)的壓力下，嵌進球冠面把孔(4)密封，彈簧(5)靠與封頭(2)內壁螺紋結合的螺旋頂絲(6)旋緊，並調整壓力定位，螺施頂絲(6)有通孔(7)，使封頭(2)內剩餘空間成為貯氣室(10)。
2.根據權利要求1所述的熱管，其特徵是熱管冷凝端封頭(2)與管殼(1)用螺紋部分施進管殼(1)內連接密封。
3.根據權利要求1或2所述的熱管，其特徵是封頭(2)端面有一外呈園臺側面內直的通孔(4)。
4.根據權利要求1或2所述的熱管，其特徵是封頭(2)內面是一凹球冠面，並且與鋼珠(3)嵌進部分的球冠面嚴密吻合併能夠密封。
5.根據權利要求1或2所述的熱管，其特徵是彈簧(5)為鋼絲繞制的壓簧，一端壓在鋼珠(3)上，另一端壓在螺旋頂絲(6)上。
6.根據權利要求1或2所述的熱管，其特徵是螺旋頂絲(6)與封頭(2)內壁螺紋連接。
7.根據權利要求1或2所述的熱管，其特徵是螺旋頂絲(6)有通孔(7)。
專利摘要本實用新型涉及一種性能特別的熱管。熱管冷凝端有一可拆卸的封頭，頂端開一通孔，內面是凹球冠面，一鋼珠在彈簧的壓力下把孔密封，彈簧靠與封頭內壁螺紋結合的頂絲調整壓力定位。頂絲有一通孔。使封頭成為貯氣室。運行中壓開鋼珠可排氣或補液，檢修時可旋下封頭清洗換液。熱管可反覆使用，並具有自動調節壓力防止爆炸的功能，使鋼/水熱管不容性，不再成為制約熱管工作壽命的關鍵，提高了經濟效益。
文檔編號F28F1/00GK2226743SQ9420345
公開日1996年5月8日 申請日期1994年2月2日 優先權日1994年2月2日
發明者高忠原, 高超嬴, 高超民 申請人:高忠原, 高超嬴, 高超民