专利摘要

专利摘要

本发明提供了一种半敞开式转子，包括空心轴、主叶片和辅叶片，主叶片和辅叶片设置在空心轴外表面上，主叶片轴向长度较长，转子后端的主叶片是悬空的，形成半敞开式结构，与使用中相邻转子的前端轴向上相重叠、径向上具有间隙或配合，空心轴上主叶片前部分径向宽度小于后部分的径向宽度，主叶片前部分旋转直径小，主叶片后端部分旋转外径较大，辅叶片设置在转子前端，轴向长度较短。本发明的转子的主叶片前部分旋转直径小，起到扰流换热管中心流体的作用，将中心流体分散到四周，主叶片后部分旋转外径较大，对换热管内层流边界层流体的扰流效果较好，并且可以调整辅叶片的轴向长度来调整流体对转子的驱动力矩，这样加强了转子适应流体的性能。

说明书

技术领域

本发明涉及的是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强化传热和防垢除垢的内插元件。

背景技术

当前，节能减排是一项全世界都非常重视的关键技术，在石油、化工、火电、核电、冶金、轻工、航空器件和船舶车辆等众多领域都要应用到许多的换热器，其中应用最为广泛的是管壳式换热器，但在这些换热管中内壁普遍存在层积污垢，导致流体在管道中输送阻力增加，严重时会堵塞管道，同时传热性能大为下降；换热管内污垢会严重降低传热效率而引起重大能源浪费，与此同时污垢一般具有腐蚀性，管壁会因此腐蚀，如果泄露流体会造成重大的安全隐患，因此在传统上的处理办法就是被迫采取停产清洗，这样不仅耽搁了工厂的生产进度，同时还需要支付昂贵的清洗费用；为了更好地解决这些问题，人们一直研究采用不停产的在线自动强化传热和除垢防垢的各种办法和装置。近年来出现了许多防垢除垢方法和装置，其中之一利用流体推动螺旋纽带旋转能实现在线自动除垢的方法，螺旋纽带中国专利申请号为：ZL95236063.2，名称为“传热管内除垢防垢的清洗装置”的发明创造，该发明创造的技术方案由换热管内装有与换热管大体相等长度的纽带构成，纽带的径向尺寸小于换热管的内径，在换热管进液口处设置有轴向固定架，其中间部位有进液孔，轴向固定架的头部有一个轴孔，其内装有销轴，销轴尾部并与纽带相连接；发明名称为“双扰流螺旋式强化换热及自动除垢装置”，中国专利申请公开号为CN1424554，该装置用作强化传热及其自动除垢，包括有螺旋纽带、固定架，螺旋纽带设置在螺旋管内，利用通过换热管内流体流动带动螺旋纽带转动。由于螺旋纽带为一条整带，换热管在经过加工安装后不够顺直，螺旋纽带与换热管内壁之间会产生不均匀的缝隙，这样纽带的除垢作用小而不均匀，除垢效果不理想。螺旋纽带法除垢装置中，螺旋纽带均是单端固定的，另一端自由摆动，纽带的径向尺寸小于传热管的内径。综合一下螺旋纽带有以下主要缺点：(1)纽带为一整体，对传热管直接刮擦，损伤换热管内壁；(2)流体流动时推动纽带转动需要较大的驱动力矩，消耗更多的流体动能；(3)单端固定用的轴承的使用寿命短；(4)纽带产生的场协同强化传热效果不显著。之后中国专利号为ZL200520127121.9，公开了发明名称为“转子式自清洁强化传热装置”的专利申请，此装置是由固定架、转子、柔性轴和支撑管构成，两固定架分别固定在换热管的两端；转子的外表面有螺旋棱，转子上有中心孔；支撑架设在转子与固定架之间，柔性轴穿过转子的中心孔和支撑管固定在两固定架上。该装置具有在线自动防垢除垢和强化传热的功能，流体在传热管内顺流或者逆流的情况下，均有防垢除垢和强化传热的作用。但是缺点是在一定流体通过时，转子的旋转速度是由螺棱的螺旋升角所决定的，在螺棱导程小时转子的旋转速度快，同时对流体的阻力随之增加；为解决此问题，中国专利申请号200620172805.5，发明名称为“传热管内自清洁强化传热的低流阻转子”，该装置是由转子、支撑架和连接轴线构成，支撑架固定在传热管两端，连接轴线的两端分别固定在支撑架上，多个转子穿装在连接轴线上，转子是由空心轴和叶片构成，每个叶片与空心轴成同样的倾斜状，相邻叶片首尾相接，该结构对流体阻力减小，流体通过性能好，但其转动速度较高，转子轴向力叠加对挂件及轴线的作用力较大，转轴寿命会降低，以上所述的转子叶片对换热管内中心流体的扰流程度不够高，换热管内中心流体和换热管边界层的流体温度相差较大，没有实现换热管内所有流体都能与壳层介质有很好的换热效果，同时叶片的径向宽度在轴向方向上没有变化，换热管内中心层流体和层流层流体的混合度不够好，限制了转子的强化传热和防垢除垢能力的效果。

发明内容

本发明的目的是设计一种新结构的转子，采用了不同长度的主叶片和辅叶片组合设置在空心轴上，保证换热管内中心流体流向换热管内壁，大力提高转子的强化传热和防垢除垢性能。

本发明技术方案的具体内容是：一种半敞开式转子，它包括空心轴、主叶片和辅叶片，空心轴内径大于转轴的外径，主叶片和辅叶片设置在空心轴外表面上，主叶片轴向长度较长，转子后端的主叶片是悬空的，形成半敞开式结构，与使用中相邻转子的前端轴向上相重叠、径向上具有间隙或配合，空心轴上主叶片前部分径向宽度小于后部分的径向宽度，主叶片前部分旋转直径小，起到扰流换热管中心流体的作用，将中心流体分散到四周，主叶片后端部分旋转外径较大，与换热管内壁距离较小，更好地破坏层流层流体，加强防垢除垢和强化传热的效果，辅叶片设置在转子前端，轴向长度较短，主要作用是扰流换热管内中心流体的作用，使得中心流体向四周分散，加大流体的湍流程度，换热管内壁流体与换热管内中心流体的温差较小，从而提高了换热管内流体的换热强度。

本发明一种半敞开式转子的空心轴截面形状为空心圆锥形、空心圆柱形、空心波节形或空心多棱形，主叶片和辅叶片上可以设置透空结构，减小叶片对流体的流动阻力，节约能源，同时还可以节省材料。

本发明一种半敞开式转子的空心轴两端设置有同轴结构，数个穿装在两个挂件之间转轴上的转子，其转子的空心轴两端设置有同轴结构，两个相邻的转子其中一个转子的空心轴尾部和另一个转子的空心轴的头部相结合。转子的空心轴同轴结构可以是球窝方式、圆锥方式、卡扣方式或者万向节方式。

本发明一种半敞开式转子的主叶片、辅叶片和空心轴是由高分子材料、高分子基复合材料、金属或者陶瓷材料制作的。

本发明一种半敞开式转子的主叶片和辅叶片的横截面的形状是矩形、梯形、或者是圆弧形，主叶片和辅叶片可以为螺旋棱。

本发明涉及的换热管内轴向长度不同的叶片组合式转子，即一种半敞开式转子，主叶片和辅叶片的轴向长度、螺旋升角和旋转外圆直径等参数，可以根据换热管内径、管内的介质流速和温度等工作条件以及制造加工成本等来确定，相邻转子之间可以采取同步旋转或者是独立旋转结构。

本发明的有益效果是：1、空心轴上主叶片前部分径向宽度小于后部分的径向宽度，主叶片前部分旋转直径小，起到扰流换热管中心流体的作用，将中心流体分散到四周，主叶片后部分旋转外径较大，对换热管内层流边界层流体的扰流效果较好，起到强化传热和防垢除垢的效果；2、辅叶片是设置在转子空心轴前半部分，与主叶片配合，提高转子扰流中心流体的作用，把换热管内中心流体分散向换热管的四周，加强中心流体的换热效果；3、辅叶片轴线长度较小，减小了转子对流体的阻力，同时节省转子的材料成本；4、可以调整辅叶片的轴向长度来调整流体对转子的驱动力矩，这样加强了转子适应流体的性能。

本发明一种半敞开式转子安装在换热管内，根据具体的换热管长度，用转轴将数个转子串联在一起，穿在换热管内，同时利用固定在换热管端部的挂件在换热管两端对转轴进行轴向固定，当流体流过主叶片和辅叶片时，对转子有垂直于径向的切向力，使转子绕转轴旋转，转子就会对换热管内壁上起到防垢除垢的效果；转子空心轴上设置有长度不同的主叶片和辅叶片，同时主叶片的径向宽度在轴向长上是发生变化的，小直径部分的叶片扰流换热管内中心流体，大直径部分的叶片扰流换热管内壁的层流边界层的流体，主叶片悬空部分与小直径叶片的转子头部相配合，这样加大了转子对流体的扰流程度，使得换热管中心流体与换热管内壁的流体温差变得很小，起到增强防垢除垢和强化传热的效果。同时还可以根据实际需要，在主叶片和辅叶片上透空结构，降低转子对流体流动的阻力，节省了转子的材料和价格成本。

附图说明

图1是本发明一种半敞开式转子——四叶式转子结构示意图。

图2是图1的右视图。

图3是本发明一种半敞开式转子——六叶式转子结构示意图(3个主叶片和3个辅叶片)。

图4是本发明一种半敞开式转子——六叶式转子结构示意图(2个主叶片和4个辅叶片)。

图5是本发明一种半敞开式转子——六叶式转子结构示意图(4个主叶片和2个辅叶片)。

图6是本发明一种半敞开式转子——四叶式转子透空结构示意图。

图7是本发明一种半敞开式转子安装应用示意图。

图中：1-主叶片，2-辅叶片，3-空心轴，4-球窝凸台，5-球窝凹台，6-悬空部分，7-透空结构，8-换热管，9-挂件，10-转轴，11-液膜。

具体实施方式

如图7所示，本发明涉及一种半敞开式转子的一种实施例子，换热管8内安装有本发明一种半敞开式转子、挂件9和转轴10，数个所述转子穿装在两个挂件9间的转轴10上，挂件9固定在换热管8两端，转轴10的两端分别固定在挂件9上，所述转子是由长度不同的主叶片1和辅叶片2组合固定在空心轴3上面的，主叶片1的径向宽度在轴向上是变化的，并且转子后部分的主叶片1设置悬空部分6，可以与相邻所述转子前端相配合。

图1至图6所示，本发明转子的空心轴3截面形状为空心圆柱形；图1和图2中，转子空心轴3上设置有两个主叶片1和两个辅叶片2；图3所示为转子空心轴3上设置有三个主叶片1和三个辅叶片2的六个叶片的结构示意图；图4所示，是两个主叶片1和四个辅叶片2的六叶式转子结构示意图；图5是四个主叶片1和两个辅叶片2六叶式转子结构示意图。转子的空心轴3两端设置有同轴结构，本实例中同轴结构是在每个空心轴3的头部和尾部分别设置有球窝凸台4和球窝凹台5，数个所述转子穿装在两个挂件9之间的转轴10上，其空心轴3两端设置有球窝凸台4和球窝凹台5，两个相邻转子其中一个转子的空心轴3头部的球窝凸台4和另一个的球窝凹台5相结合，结合面间形成的液膜11减少转子间的摩擦，从而降低转子转动时相互间的磨损，此外，同轴结构的另一目的是使相邻转子在工作时保持同轴，同时具有适应换热管8弯曲的柔性连接结构，同轴结构除了球窝结构外，还可以是圆锥方式、卡扣方式或者万向节方式，同轴度要求不高时可以直接采用平面结构。图6所示的转子的主叶片1上有透空结构7。

换热管内流体流过本发明一种半敞开式转子前部分的小直径的叶片时，流体受转子叶片作用成旋向流，由换热管内中心流体分散向转子的四周，加大流体的湍流程度，促进中心流体与换热管8附近流体的交换与流动，转子后部分叶片的外径表面离换热管内壁的距离较小，能有效地扰动换热管内壁的层流边界层，提高防垢除垢和强化传热的效果，同时转子后部分悬空部分6能与相邻转的前子部分配合，进一步利用转子加大流体的湍流程度，提高转子强化传热的效果。

一种半敞开式转子专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。