用于板式热交换器的自清洁过滤的设备的制作方法

1.本发明涉及一种用于工业和商业板式热交换器的过滤的设备。


背景技术：

2.在工厂中产生的工艺热通过板管式及管式热交换器(plate and tube heat exchanger)消散。板式热交换器具有许多非常薄的板，液体或气体在这些板之间循环，以进行热交换。水中存在的铁锈、碎屑、生物膜和其他各种类型的悬浮固体等杂质会渗入热交换器并堵塞水管，从而降低热交换器的效率，从而严重降低热交换器的效率，从而使清洁变得困难。热交换器不可避免。清洗板式热交换器是一项漫长而繁琐的操作，通常需要停止热交换过程，打开热交换器，浪费大量时间，造成生产损失，这个过程不是每天都进行的，而且尽可能地避免。因此，热交换器中悬浮物的积累会导致净化之间的效率显着下降。
3.期望具有保护热交换器免受由于堵塞造成的效率损失的系统。


技术实现要素：

4.根据本发明，提供一种用于一板式热交换器的自清洁过滤的设备，所述板式热交换器具有一框板、一压板以及设置在所述框板及所述压板之间的一板组，所述设备包括：一吸入管，集中设置在一入口通道内，所述入口通道适于在其中接收用于所述板式热交换器的冷却介质；多个喷嘴，从所述吸入管径向延伸而且与所述吸入管流体连通，所述多个喷嘴彼此间隔开；一低压室，位于所述热交换器外部而且紧靠所述压板，所述低压室与所述入口通道流体连通，而且所述吸入管的一部分延伸到所述低压室中；一排水阀，适于可逆地打开所述低压室的一排水管；及一旋转机构，控制所述吸入管的轴向旋转。
5.根据下面描述的本发明优选实施例中的进一步特征，从所述低压室排出所述冷却介质在所述吸入管上施加一负压而引起一反洗过程，颗粒通过所述多个喷嘴被吸入，经由所述吸入管进入所述低压室，并且从所述排水管排出。
6.根据所描述的优选实施例中的更进一步的特征，所述设备还包括一筛筒，所述筛筒安装在所述入口通道中，所述筛筒适于从所述冷却介质中过滤所述颗粒。
7.根据进一步的特征，所述多个喷嘴在径向和轴向上彼此间隔开。根据进一步的特征，所述旋转机构为自动旋转机构。根据进一步的特征，所述排水阀是自动驱动阀。
8.根据进一步的特征，所述低压室与一泵流体连通，所述泵可操作地连接到所述排水管，所述泵在启动时适于在所述吸入管上施加吸力。
9.根据进一步的特征，所述旋转机构为手动旋转机构。根据进一步的特征，所述旋转机构包括一线性致动器。根据进一步的特征，所述线性致动器为一液压马达，所述液压马达包括一气缸、一活塞及一活塞杆，所述活塞杆可操作地连接到所述吸入管，而且当被致动时适于引起所述吸入管及所述多个喷嘴的线性及旋转运动。
10.根据进一步的特征，所述旋转机构还控制所述吸入管的一线性运动。根据进一步的特征，所述吸入管为可伸缩吸入管。根据进一步的特征，所述筛筒为可伸缩筛筒。
11.根据另一个实施例，提供了一种用于一板式热交换器的自清洁的方法，所述方法包括步骤：提供一种用于实现自清洁过程的一设备，所述设备包括：一吸入管，集中设置在一入口通道内，所述入口通道适于在其中接收用于所述板式热交换器的冷却介质；多个喷嘴，从所述吸入管径向延伸，所述多个喷嘴彼此间隔开；一低压室，位于所述热交换器外部而且紧靠所述压板，所述低压室与所述入口通道流体连通，而且所述吸入管延伸到所述低压室中；一排水阀，适于可逆地打开所述低压室的一排水管；及一旋转机构，控制所述吸入管的轴向旋转；打开所述排水阀以将所述冷却介质从所述低压室中排出，并且对所述吸入管施加一负压；驱动所述旋转机构以使所述吸入管轴向旋转；及通过所述多个喷嘴、经由所述吸入管将颗粒从所述入口通道吸入至所述低压室，并且从所述排水管排出。
12.根据进一步的特征，所述设备还包括一筛筒，所述筛筒安装在所述入口通道中，所述筛筒适于从所述冷却介质中过滤所述颗粒，其中从所述筛筒中抽吸所述颗粒。
13.根据进一步的特征，所述排水阀是手动启动。根据进一步的特征，所述旋转机构为手动旋转机构。根据进一步的特征，所述排水阀是自动启动。
14.根据进一步的特征，所述旋转机构为自动旋转机构。
15.根据进一步的特征，所述低压室与一泵流体连通，所述泵可操作地连接到所述排水管，所述泵在启动时适于在所述吸入管上施加吸力。
16.根据进一步的特征，所述旋转机构包括一线性致动器。根据进一步的特征，所述线性致动器为一液压马达，所述液压马达包括一气缸、一活塞及一活塞杆，所述活塞杆可操作地连接到所述吸入管，而且当被致动时适于引起所述吸入管及所述多个喷嘴的线性及旋转运动。
附图说明
17.在此仅通过示例的方式参考附图描述各种实施例，其中：
18.图1是具有本发明的自清洁过滤的设备的板式热交换器的剖视图。
19.图2是具有设备100的板式热交换器的剖视图，其中增加安装在其中的筛筒。
20.图3是其中安装有设备100的板式热交换器的剖视图，其中增加了一个泵。
21.图4是其中安装有设备100的板式热交换器的剖视图，其中增加了泵但没有筛筒。
22.图5是具有手动旋转机构的设备100的板式热交换器的剖视图。
23.图6是具有设备100的板式热交换器的剖视图，设备100具有作为线性致动器的旋转机构。
具体实施方式
24.板式热交换器(plate heat exchanger)有各种配置，不同的人对板式热交换器的各个部分使用的术语略有不同。为了尽量减少混淆并为板式热交换器的各种部件提供清晰的命名，提供以下描述。
25.参考板式热交换器的特定配置公开了本发明的设备。然而，很清楚的是，板式热交换器的即时配置的使用仅仅是示例性的，并且决不限制本发明的范围。立即描述的装置可以在任何板式热交换器中实施，必要时进行小的修改。
26.至少为了本发明的目的，使用板式热交换器的以下术语和配置：板式热交换由框
板、压板和设置在框板与压板之间的板组所组成。出于所有意图和目的，所述框板是具有所有连接器(冷却介质的入口和出口以及加热介质的入口和出口)的前面板。所述压板是后片。在所述框板和所述压板之间是所述板组。所述板组由紧密夹在一起的多个板所组成。加热介质流过每个交替的板，冷却介质流过每个其他板，因此每个带有加热介质的板旁边都有一个带有冷却介质的板。所述冷却介质一般为水。水通过板底部的入口通道流入热交换器。水在冷却加热的介质时升温，并通过板顶部的出口通道排出。板的另一侧也有类似的布置，这个布置用于加热介质。然而，加热介质的英特尔(intel)通道位于板的顶部，出口通道位于板的底部。
27.如前所述，在本发明中，通道的所有连接器均设置在框板上。如前所述，还有其他配置，但为了简洁起见，仅详细讨论当前配置。入口和出口通道实际上是具有入口/出口开口(板的左下、右下、左上和右上)的每个板与板被压在一起的产物。从通道到板的开口通常很小。因此，冷却介质的入口通道的结构可用作冷却介质(水)中较大颗粒的过滤器。这些较大的颗粒(石头、垃圾、贝壳、果皮等)阻塞了入口通道，通过阻塞冷却介质的通道降低了热交换器的效率。
28.本设备是一种自清洁机构，可从入口通道中去除上述颗粒。在本发明设备的一个实施例中，提供了安装在入口通道内的圆筛筒。所述筛筒直径略小于入口通道，滤网既可过滤上述大颗粒，也可过滤较小颗粒，否则这些颗粒会进入板式热交换器的主体(即板之间)，并可能堵塞一些水通道，或排在热交换器内部。带有泥土和污垢的板，这两者都进一步降低了热交换器的效率。根据筛筒实施例，本发明的自清洁的设备从筛网上去除颗粒。
29.板式热交换器由夹在框板和压板之间的板所组成。板的数量根据现有项目的需要而有所不同。因此，为了提供额外的多功能性、降低制造成本并提供现场灵活性，在一些实施例中，筛筒是手风琴状的，能够根据热交换器的侧面(即板的数量)在长度上延伸或缩回，以与筛筒类似的方式，而且为了提供至少与上述相同的优点，根据一些实施例，吸入管具有伸缩结构，能够延伸或缩回以适合入口通道的长度。
30.在所有实施例中，用于去除堵塞热交换器的颗粒的过程称为反洗过程。在反洗过程中，颗粒被吸出入口通道。创新地，反洗过程发生在板式热交换器的入口通道内。更创新的是，即使在热交换器正常工作(即淡水进入热交换器的入口通道)时，反冲洗过程也可以开始并运行。
31.本发明的板式热交换器自清洁过滤的设备的原理和工作原理，结合附图和所附说明，可以得到更好的理解。
32.图1显示板式热交换器10的剖视图，根据一个实施例，本发明的自清洁过滤的设备100至少部分地安装在板式热交换器10的入口通道12中。附图显示板式热交换器的一半，包括冷却介质(例如水)入口12(下端)和出口14(上端)通道。如上所述，板式热交换器10具有一框板16、一压板18和设置在所述框板和压板之间的板组20。
33.所述自清洁过滤的设备100包括一吸入管102，所述吸入管102集中设置在所述入口通道12内，所述入口通道12适于接收用于板式热交换器的冷却介质(例如水)。所述吸入管延伸穿过压板中的孔，使得所述吸入管102的部分104延伸出原生板式热交换器并进入低压室。在框板侧(图中右侧)，所述吸入管由圆盘106支撑并保持就位，圆盘106在其中心具有孔。
34.多个喷嘴108从所述吸入管102径向延伸并且与所述吸入管102流体连通。每个喷嘴与相邻喷嘴间隔开。所述喷嘴轴向间隔开(即沿管的轴线)。优选地，至少一些喷嘴也径向间隔开(即面向不同方向)。每个喷嘴都是连接(例如焊接)到吸入管的中空管段。所述喷嘴的远端是敞开的。
35.颗粒通过所述喷嘴的顶部开口109被吸入至所述吸入管，并最终排出所述设备。
36.所述低压室110安装在热交换器的外部，紧靠所述压板18。所述低压室110与所述入口通道成一直线安装，并且具有相同的直径。所述低压室与入口通道有限地流体连通，例如，通过通向腔室的吸入管。在正常压力下(即腔室中的压力等于入口通道中的压力)，腔室充满来自入口通道的水(例如通过喷嘴和吸入管)。如上所述，所述吸入管的一段104延伸到所述低压室中。所述吸入管并不一直延伸到腔室的相对壁，而是连接杆112将吸入管机械地连接到旋转机构。
37.所述低压室110具有用于将水从腔室中排出的排水管114。所述排水阀116关闭排水管，并且适于在启动时可逆地打开排水管。在立即描述的实施例中，所述排水阀是自动致动的阀。例如，排水阀可以是电磁阀，例如常闭电磁阀。优选地，排水阀适于电驱动。更优选地，排水阀适于远程致动。
38.所述排水阀的启动打开排水管，并导致冷却介质从低压室排出。所述腔室中的压力相对于入口通道中的压力降低，使得真空(负)压施加在吸入管上，导致发生反洗过程。
39.在反洗过程中(也如上所述)，当喷嘴围绕吸入管的轴线旋转时，颗粒从入口通道的外围被吸入喷嘴中。颗粒继续通过吸入管，从吸入管的杆进入管的部分的开口排出。杆周围有足够的空间让颗粒进入腔室。水和微粒从腔室的排水管中冲出。
40.所述旋转机构控制吸入管102的轴向旋转。在当前描述的实施例中，旋转机构是电动机构，例如电动机118。马达旋转所述杆，所述杆旋转所述吸入管，使得喷嘴围绕入口通道的外围旋转，从而吸出被困在那里的碎屑和微粒。
41.在优选实施例中，所述旋转机构还引起吸入管的线性运动。根据进一步包括线性运动的实施例，所述喷嘴以螺旋模式移动，与圆形或旋转模式相反(在没有线性运动的实施例中)。螺旋图案确保在反冲洗过程中清洁入口通道周边的更多表面积。
42.所述排水阀和所述旋转机构均由控制单元(未示出)控制。所述控制单元与排水阀和旋转机构电连通。所述控制单元可以进行有线或无线通信。所述控制单元可以是本地的或远程的。
43.图2中显示了另一种可能的配置。图2显示设备100的剖视图，其中增加了筛筒120。所述筛筒120安装在入口通道中，并适于从冷却介质(例如水)中过滤颗粒。所述筛筒120是具有过滤的滤网，所述滤网适于捕集或过滤颗粒，否则这些颗粒会阻塞进入板的开口，或者更有可能聚集在板之间的热交换器内部。如上所述，这些颗粒会堵塞板并降低板式热交换器的整体效率。
44.根据本实施例，如有必要，喷嘴108、圆盘106和任何其他相应的部件在进行必要的修改后适用于容纳筛筒120。在反洗过程中，喷嘴将颗粒从筛筒中吸出(与入口通道的外围相反，如图1所示)。
45.所述排水阀和旋转机构均由控制单元(未示出)控制。所述控制单元与排水阀和旋转机构电连通。所述控制单元可以进行有线或无线通信。所述控制单元可以是本地的或远
程的。
46.图3中显示又一种构造。图3示出了板式热交换器的截面图，其中设备100安装在其中并且增加了泵122，所述泵122可操作地连接到排水管114。所述泵122可以是机械或机电泵。所述低压室110与泵122流体连通。所述泵122在被致动时适于在吸入管102上施加负压(吸力)。所述泵将腔室110中的压力降低到比仅仅通过打开排水阀(在上述实施例中)排出腔室内容物更大的程度。相对于没有泵的实施例，泵增加了喷嘴处的吸力。排水阀(未示出)优选地集成到泵机构中(在排水管之前)。
47.泵、排水阀和旋转机构都由所述控制单元(未示出)控制。所述控制单元与泵、排水阀和旋转机构电连通。所述控制单元可以进行有线或无线通信。所述控制单元可以是本地的或远程的。
48.图4示出了与图3相同的配置，不同之处在于本实施例没有圆筛筒。除此之外，所有组件和过程都与图3中描述的实施例相同。
49.要注意的是，在所描述的实施例中的每一个中都可以找到许多相同的组件。为了简洁和连续性，没有对每个实施例详细描述相同的组件，而是在整个公开中至少描述一次，并且该描述应被视为对每个实施例进行了充分阐述。这同样适用于伴随的过程。
50.图5中示出了另一种构造。图5示出了具有带有手动旋转机构的设备100的板式热交换器的剖视图。图中描绘的示例性手动旋转机构是手摇曲柄或手柄124。手柄适于用手旋转，从而使吸入管和喷嘴围绕连接到吸入管102的杆112的轴线旋转。在一些实施例中，把手124还适于实现吸入管的线性运动，从而增加被旋转喷嘴覆盖的表面积。
51.在附图中，排水阀被描绘为具有电磁阀。应当理解的是，自动致动的排水阀的描述仅仅是示例性的，而不是限制性的。因此，在替代实施例中，排水阀可以是手动操作的排水阀。替代地或附加地，旋转机构可操作地联接到排水阀，使得旋转机构的手动致动也影响排水阀的操作，对于手动或自动致动的阀。
52.还应注意的是，筛筒的描绘/包括仅是示例性的而不是限制性的。也就是说，在没有圆筛筒120的设备中实现手动旋转机构也在本发明的范围内。
53.图6描绘了另一种配置。图6显示具有设备100的板式热交换器的截面图，所述设备100具有作为线性致动器的旋转机构。在附图中，线性致动器是线性液压马达126。要注意的是，可以使用本领域已知的其他类型的线性致动器来代替线性液压马达。线性致动器类型的示例包括但不限于机械致动器(例如螺杆、轮、凸轮型致动器)、液压致动器、气动致动器、压电致动器、扭转和盘绕聚合物(tcp)致动器和机电致动器。
54.所述液压马达126包括气缸132、活塞134和活塞杆136。所述活塞杆136可操作地联接到吸入管，并且在被致动时适于引起吸入管和喷嘴的线性和旋转运动。
55.根据本实施例，吸入管102的部分104包括从吸入管102的部分104上的相对位置径向延伸的二个翅片128。每个翅片与吸入管和低压室110流体连通。每个翅片具有靠近翅片远端边缘的开口130。在反洗过程中从入口通道102抽吸出来的水和颗粒通过开口130离开吸入管。水和碎屑在重力作用下或在泵的实施例中在泵的吸力作用下冲下排水管114。如所暗示的，包括液压马达的本构造可以应用于任何前述构造，比照适用。同样地，如图6所示的吸入管102的部分104的布置可以类似地应用于本文公开的其他实施例。
56.图中仅示出了气缸132、活塞134和活塞杆136的截面图。液压马达的其余部件未示
出，但在本领域中是已知的。
57.现在参考所有上述配置，可以应用于每个实施例的修改是一种变型，其中吸入管102是伸缩管，适于延伸到预定长度并缩回到第二预定长度。如前所述，伸缩结构通过避免为每个单独的项目制造入口通道的精确长度的吸入管而提供了额外的多功能性并降低了制造成本。此外，管道的伸缩特性在现场提供了灵活性，因为板式热交换器的尺寸(即板组中的板数量)可能会在最后一刻发生变化，并且吸入管的动态长度会阻止订购或制造新管道的进一步延迟。
58.或者，但提供所有相同的优点，吸入管，根据另一个变型，是一种模块化吸入管，其中可以通过添加或移除装配到吸入管上或吸入管中的分段件(无需切割或焊接等)来延长或缩短管道的长度(无需切割或焊接等)。
59.类似的修改可以应用于包括筛筒的所有前述实施例。根据本变型，筛筒至少部分地具有手风琴状结构，使得筛筒能够从第一预定长度延伸到第二预定长度。用于吸入管和圆筛筒的附加长度延伸结构和技术被认为落入本发明的范围内。因此，根据一些实施例，吸入管102是可延伸的吸入管。根据一些实施例，筛筒120是可伸缩筛筒。
60.类似的过程适用于之前公开的所有实施例。用于自清洁板式热交换器的方法，包括下文详述的步骤。最初，必须提供自清洁的设备100。所述设备可以在板式热交换器的制造过程中安装，也可以在板式热交换器现场组装过程中安装。或者，即使在热交换器的操作已经开始之后，已经在使用中的板式热交换器(即，之前在其中没有安装自清洁的设备的情况下运行)可以在现场进行改装。因此，板式热交换器可以用本发明的自清洁的设备进行改造。
61.作为安装过程的一部分，必须安装吸入管，使其位于接收板式热交换器的冷却介质(例如水)的入口通道的中心。喷嘴从吸入管径向延伸。如上所述，喷嘴彼此间隔开。它们可以沿吸入管的轴线纵向间隔开。此外，喷嘴也可以径向间隔开，即围绕管的轴线。如有必要，吸入管可伸缩调整以适应入口通道的长度。
62.低压室安装在(或邻接)压板上，在本机热交换器的外侧。吸入管伸入低压室。低压室与入口通道例如流体连通。通过吸入管。腔室具有由排水阀打开和关闭的排水管。所述设备还包括控制吸入管轴向旋转的旋转机构。一旦安装了所有这些组件，板式热交换器就可以运行(或在设备改造后重新开始运行)。
63.反洗过程清洁入口通道的颗粒，这些颗粒被捕获在入口通道的外周表面上，在水流过板之间的开口处。所述过程包括打开排水阀以从低压室排出冷却介质。腔室中的水的排出降低了腔室中的压力并导致真空压力施加在吸入管上。
64.所述过程还包括致动旋转机构以轴向旋转吸入管并因此旋转喷嘴。喷嘴开始从入口通道吸入颗粒。通过喷嘴吸入的水和颗粒通过吸入管并沉积到低压室中。从那里，水和颗粒从排水管中冲出。
65.在一些实施例中，所述设备还包括安装在入口通道中的筛筒。筛筒适于从冷却介质中过滤颗粒。在这样的实施例中，从筛筒中抽吸颗粒。在这里，如有必要，可将手风琴式筛网的筛筒延长至正确的长度以适合入口通道。
66.在一些实施例中，排水阀是手动致动的手动机构。在其他情况下，排水阀是一种自动启动的自动机构。在一些实施例中，旋转机构是手动致动的手动操作旋转机构。在其他实
施例中，旋转机构是自动致动的自动旋转机构。
67.在一些实施例中，泵可操作地连接到排水口并在腔室和吸入管上施加增加的真空压力/抽吸力。在一些实施例中，旋转机构包括线性致动器。线性致动器可以是任何类型的适用线性致动器。在一个实施例中，线性致动器是包括气缸、活塞和活塞杆的液压马达。活塞杆可操作地连接到吸入管，并且当被致动时，活塞杆适于引起吸入管的线性和旋转运动，从而引起喷嘴的线性和旋转运动。在其他实施例中，上述任何一种旋转机构进一步引起吸入管的线性运动。
68.虽然本发明已针对有限数量的实施例进行了描述，但应当理解，可以对本发明进行许多变化、修改和其他应用。因此，所附权利要求中记载的要求保护的发明不限于本文描述的实施例。