一种节能管式热交换器的制作方法

1.本发明涉及热交换器领域，特别涉及一种节能管式热交换器。


背景技术：

2.换热器（亦称为热交换器或热交换设备）是用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置，是对流传热及热传导的一种工业应用。换热器可以按不同的方式分类。按其操作过程可分为间壁式、混合式、蓄热式（或称回热式）三大类；按其表面的紧凑程度可分为紧凑式和非紧凑式两类。
3.换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。
4.在管板式的热交换器使用中，其结构简单，重量轻，在壳程程数相同的条件下，可排的管数较多，但是缺点是由于换热管道数量较多，壳体不易拆卸，很难进行检修和清洗，此外由于经常有流体进入和排出，换热管道的外部容易产生水垢和水分残留，人员无法及时进行清除，水垢会导致换热效果变差，隔离一部分热量，造成换热效率低。
5.因此，提出一种节能管式热交换器来解决上述问题很有必要。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种节能管式热交换器，以解决上述背景技术中提出的换热管道数量较多，壳体不易拆卸，很难进行检修和清洗，此外由于经常有流体进入和排出，换热管道的外部容易产生水垢和水分残留，人员无法及时进行清除，水垢会导致换热效果变差，隔离一部分热量，造成换热效率低的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种节能管式热交换器，包括外部保护筒，所述外部保护筒的一端设置有进水管箱，所述外部保护筒的另一端设置有出水管箱，所述外部保护筒的内部设置有多个换热管，多个所述换热管的两端均设置有管板，两个管板上均开设有多个水孔，多个所述水孔分别和多个换热管进行连通，所述换热管的外圈上设置有多个滑动清理装置，所述滑动清理装置包括第一折流板、第二折流板和滑动板，所述第一折流板、第二折流板和滑动板均设置为半圆状，所述第一折流板设置于多个换热管的上半端，所述滑动板设置于第一折流板的底端，且滑动板和第一折流板的圆心相对设置，组成一个圆形，所述滑动板远离进水管箱的一侧设置有第二折流板，所述第二折流板和滑动板设置有弹簧，所述弹簧套设于第二折流板和滑动板之间的多个换热管上，所述滑动板上开设有多个滑孔，多个所述滑孔套设于换热管上，且滑孔的一侧固定社设置有套圈。
8.优选的，所述套圈开设有收缩口，收缩口向远离进水管箱的一端收缩变小，所述收缩口的半径略大于换热管的半径，所述滑孔和换热管之间存在间隙。
9.优选的，所述外部保护筒套设于两个管板的外侧，两个管板可以起到支撑换热管的作用，所述外部保护筒顶端靠近进水管箱的一侧设置有冷流体进口，所述冷流体进口和
进水管箱连通，所述外部保护筒靠近出水管箱一侧的底端设置有冷流体出口，所述出水管箱的底端设置有热流体出口，所述热流体出口和冷流体出口的内部均转动设置有转筒，两个转筒的外侧均匀环绕设置有多个水流转叶，其中冷流体出口内部的转筒的一端设置有转轴，转轴靠近热流体出口的一端伸出冷流体出口，伸出端连接于热流体出口的转筒上。
10.优选的，所述转轴中部的外圈裸露在外部，且中部的外圈上套设有套环，所述套环的两侧开设有套口，所述转轴设置于套口的内部，所述套环的外圈上设置有突出端，所述突出端的顶端设置有弧形压板，所述套环的底端设置有气囊。
11.优选的，所述气囊靠近进水管箱的一侧设置有存气箱，所述存气箱和气囊之间设置第一单向输气管，所述第一单向输气管的内部设置有单向阀，所述外部保护筒靠近出水管箱的一侧设置有进气口，所述进气口和存气箱之间设置有第二单向输气管，所述进气口和外部保护筒的内部连通，且连通处设置有电磁阀。
12.优选的，所述外部保护筒底端的中部设置有锥形下料口，所述锥形下料口的底端设置有螺纹口，螺纹口的底端配合安装有收集筒。
13.优选的，所述进水管箱和出水管箱的内部均设置有内腔，所述进水管箱的顶端设置有热流体进口，所述热流体进口和进水管箱的内腔连通，所述热流体出口和出水管箱的内腔进行连通。
14.优选的，所述锥形下料口的两侧分别设置有第一弧形支撑板和第二弧形支撑板，所述第一弧形支撑板和第二弧形支撑板均设置于外部保护筒底端的外圈上，所述第一弧形支撑板的底端设置有多个第一支撑柱，所述多个第一支撑柱的底端固定连接有第一底板。
15.优选的，所述第二弧形支撑板的底端设置有多个第二支撑柱，多个所述第二支撑柱的底端固定连接有第二底板，所述第一底板和第二底板均设置于地面上。
16.优选的，所述第二底板靠近出水管箱的一侧设置有连接板，所述气囊设置于连接板的顶端，所述存气箱设置于第二底板靠近进水管箱的一侧，所述冷流体出口、热流体出口、冷流体进口、热流体进口的顶端均设置有连接法兰，四个连接法兰的外圈上均开设有多个固定孔，多个所述固定孔环绕设置于连接法兰上。
17.本发明的技术效果和优点：1、在本发明中，当冷流体从顶端输入到外部保护筒的内部时间，由于滑动板的开始位置设置于第一折流板的底端，遮挡住流体的进入方向，当冷流体的输入量变大之后，流体产生压力和推动力会将滑动板向第二折流板的方向推动，此时滑动板和第一折流板之间产生的距离空间可以使流体进行通过，滑动板被流体进行挤压，第二折流板和滑动板之间的弹簧也会受到挤压力。而第一折流板的固定于多个换热管的上半端，并不会被水流进行推动。当滑动板被水流进行推动的时候，套圈会对换热管的外侧进行刮动，若是换热管的外部长时间进入水流体，产生水垢，会被刮除，由于收缩口的半径略大于换热管的半径，两者之间会存在缝隙，移动过程中，不会被换热管卡住。
18.2、进一步的，当换热器不进行工作时，冷流体被排出外部保护筒的外部，此时滑动板失去流体的推动力，弹簧也随之失去挤压力，弹簧自身的弹力会使滑动板回归到第一折流板的底端，在第一折流板回归初始位置的过程中，套圈会再次对换热管进行表面的刮除，对换热管上的水分残留和水垢进行刮除清理。
19.3、此外热流体出口和冷流体出口的内部均转动设置有转筒，两个转筒的外侧均匀
环绕设置有多个水流转叶，当热流体出口和冷流体出口对流体进行排出时，水流会对水流转叶进行冲击，使水流转叶进行转动。
20.4、冷流体出口和热流体出口的水排出，带动各自内部的水流转叶进行转动，从而使转轴进行转动，转轴转动，可以使转轴中部外圈上的套环进行转动，套环转动可以使突出端上的弧形压板对气囊进行周期性的挤压，此时弧形压板对气囊进行周期性的挤压，会使气囊内部的气体持续充往存气箱的内部，存气箱的内部气体增多，会使气压增大，当换热器工作完成之后，即冷流体排出完成之后，通过电磁阀控制外部保护筒顶端进气口进行打开，使高压气体排入到外部保护筒的内部，吹动换热管上的水垢和残留的流体，提高内部水分的蒸发速度，防止水分堆积，产生水垢。
21.5、由于滑动清理装置已经对换热管上进行一遍的水垢刮除，气体可以将刮除完成的水垢和还有部分粘结的水垢进行吹散，防止堆积和堵塞。被刮除或者吹散的水垢和水分残留通过锥形下料口收集到收集筒的内部，由人员统一处理，另外为防止存气箱内部的压力不足，可以额外在第二单向出气管上设置气泵或者加压泵，提高气体气压。
22.6、第一弧形支撑板和第二弧形支撑板设置的弧形结构可以更好的承托住外部保护筒，多个第一支撑柱和多个第二支撑柱的设置也是为了加强对外部保护筒的支撑力，提高结构强度。
23.7、本装置可以清除对热交换器内部人员无法清理地方的水垢，通过流体自身产生的能量进行清理，避免了能源的额外消耗，且整体发明的造价成本低，人员使用也比较方便。
附图说明
24.图1为本发明节能管式热交换器的一视角的结构示意图。
25.图2为本发明节能管式热交换器另一视角的结构示意图。
26.图3为本发明滑动清理装置的结构示意图。
27.图4为本发明转筒、水流转叶、转轴、弧形压板的结构示意图。
28.图5为本发明突出端的结构示意图。
29.图6为本发明管板、水孔的结构示意图。
30.图7为本发明内腔的结构示意图。
31.图8为本发明滑动板、套圈、滑孔的结构示意图。
32.图中：1、进水管箱；2、外部保护筒；3、第一弧形支撑板；4、第一支撑柱；5、第一底板；6、锥形下料口；7、收集筒；8、存气箱；9、第二底板；10、第一单向输气管；11、冷流体出口；12、气囊；13、连接板；14、热流体出口；15、连接法兰；16、固定孔；17、出水管箱；18、第二弧形支撑板；19、第二支撑柱；20、进气口；21、冷流体进口；22、热流体进口；23、转轴；24、第二单向输气管；25、电磁阀；26、转筒；27、水流转叶；28、套口；29、套环；30、弧形压板；31、突出端；32、换热管；33、滑动清理装置；34、弹簧；35、第一折流板；36、第二折流板；37、管板；38、水孔；39、内腔；40、滑动板；41、套圈；42、滑孔。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.为了解决换热管道数量较多，壳体不易拆卸，很难进行检修和清洗，此外由于经常有流体进入和排出，换热管32的外部容易产生水垢和水分残留，人员无法及时进行清除，水垢会导致换热效果变差，隔离一部分热量，造成换热效率低的问题。
35.本发明提供了如图1-图8所示的一种节能管式热交换器，包括外部保护筒2，外部保护筒2的一端设置有进水管箱1，外部保护筒2的另一端设置有出水管箱17，进水管箱1、出水管箱17和外部保护筒2的内部，三者进行连通，方便热流体进行进入和排出。
36.外部保护筒2的内部设置有多个换热管32，多个换热管32的两端均设置有管板37，且外部保护筒2套设于两个管板37的外侧，两个管板37可以起到支撑换热管32的作用，对多个换热管32进行两端的支撑，防止换热管32产生位置移动和晃动。
37.外部保护筒2顶端靠近进水管箱1的一侧设置有冷流体进口21，冷流体进口21和进水管箱1连通，外部保护筒2靠近出水管箱17一侧的底端设置有冷流体出口11，出水管箱17的底端设置有热流体出口14。
38.换热器的原理为将热流体从进水管箱1顶端的热流体进口22进入，热流体达到进水管箱1的内腔39的内部，通过连通的换热管32进入到出水管箱17的内部，而冷流体可以在外部保护筒2顶端的冷流体进口21进入，进入到外部保护筒2的内部，冷流体对换热管32的外部进行包裹，进行换热工作。最后冷流体从冷流体出口11排出，而热流体从热流体出口14排出，冷流体出口11和热流体出口14均设置于底端，方便流体通过自身重力进行排出。
39.两个管板37上均开设有多个水孔38，多个水孔38分别和多个换热管32进行连通，热流体通过水孔38在换热管32内进行流体的移动。
40.换热管32的外圈上设置有多个滑动清理装置33，滑动清理装置33包括第一折流板35、第二折流板36和滑动板40，第一折流板35、第二折流板36和滑动板40均设置为半圆状，方便对换热管32的上半端和下半端进行支撑。
41.需要注意的是滑动清理装置33的内部的第一折流板35、第二折流板36和滑动板40可以根据需要，在安装时对位置进行实际情况的调节。
42.第一折流板35、第二折流板36可以延长壳程介质的流道长度，增加管间流速，增加湍流程度，达到提高热交换器的传热效果的目的。
43.另外设置折流板对于热交换器的换热管32具有一定的支撑作用。当换热管32过长，而管子承受的压应力过大的时候，在满足换热器管程允许的压降的情况下，增加折流板的数量，减小折流板的间距，对缓解换热管32的受力情况和防止流体流动诱发振动有一定的作用，此外设置折流板有利于换热管32的安装。
44.第一折流板35设置于多个换热管32的上半端，滑动板40设置于第一折流板35的底端，且滑动板40和第一折流板35的圆心相对设置，组成一个圆形，滑动板40远离进水管箱1的一侧设置有第二折流板36，第二折流板36和滑动板40设置有弹簧34，弹簧34套设于第二折流板36和滑动板40之间的多个换热管32上。
45.在本发明的实际操作中，当冷流体从顶端输入到外部保护筒2的内部时间，由于滑动板40的开始位置设置于第一折流板35的底端，遮挡住流体的进入方向，当冷流体的输入
量变大之后，流体产生压力和推动力会将滑动板40向第二折流板36的方向推动，此时滑动板40和第一折流板35之间产生的距离空间可以使流体进行通过，滑动板40被流体进行挤压，第二折流板36和滑动板40之间的弹簧34也会受到挤压力。
46.而第一折流板35的固定于多个换热管32的上半端，并不会被水流进行推动。
47.进一步的，滑动板40上开设有多个滑孔42，多个滑孔42套设于换热管32上，且滑孔42的一侧固定社设置有套圈41，且套圈41开设有收缩口，收缩口向远离进水管箱1的一端收缩变小，收缩口的半径略大于换热管32的半径，滑孔42和换热管32之间存在间隙。
48.当滑动板40被水流进行推动的时候，套圈41会对换热管32的外侧进行刮动，若是换热管32的外部长时间进入水流体，产生水垢，会被刮除，由于收缩口的半径略大于换热管32的半径，两者之间会存在缝隙，移动过程中，不会被换热管32卡住。
49.当换热器不进行工作时，冷流体被排出外部保护筒2的外部，此时滑动板40失去流体的推动力，弹簧34也随之失去挤压力，弹簧34自身的弹力会使滑动板40回归到第一折流板35的底端，在第一折流板35回归初始位置的过程中，套圈41会再次对换热管32进行表面的刮除，对换热管32上的水分残留和水垢进行刮除清理。
50.进一步的，热流体出口14和冷流体出口11的内部均转动设置有转筒26，两个转筒26的外侧均匀环绕设置有多个水流转叶27，当热流体出口14和冷流体出口11对流体进行排出时，水流会对水流转叶27进行冲击，使水流转叶27进行转动。
51.其中冷流体出口11内部的转筒26的一端设置有转轴23，转轴23靠近热流体出口14的一端伸出冷流体出口11，伸出端连接于热流体出口14的转筒26上，需要说明的是，热流体出口14和冷流体出口11的内部均转动设置有转筒26（图中未示出），无论是冷流体出口11的水排出或者是热流体出口14的水排出，还活是冷流体出口11和热流体出口14的水同时排出，均可带动转轴23进行转动，另外转轴23的两端分别伸入冷流体出口11和热流体出口14的内部，且连接处做密封处理，防止流体泄露。
52.转轴23中部的外圈裸露在外部，且中部的外圈上套设有套环29，套环29的两侧开设有套口28，转轴23设置于套口28的内部，套环29的外圈上设置有突出端31，突出端31的顶端设置有弧形压板30，套环29的底端设置有气囊12。
53.在发明的实际操作中，冷流体出口11和热流体出口14的水排出，带动各自内部的水流转叶27进行转动，从而使转轴23进行转动，转轴23转动，可以使转轴23中部外圈上的套环29进行转动，套环29转动可以使突出端31上的弧形压板30对气囊12进行周期性的挤压。
54.气囊12靠近进水管箱1的一侧设置有存气箱8，存气箱8和气囊12之间设置第一单向输气管10，第一单向输气管10的内部设置有单向阀，外部保护筒2靠近出水管箱17的一侧设置有进气口20，进气口20和存气箱8之间设置有第二单向输气管24，进气口20和外部保护筒2的内部连通，且连通处设置有电磁阀25。
55.单向阀的设置可以避免充入的气体通过第一单向输气管10返回到气囊12的内部，造成气体的泄露，导致存气箱8内部的气体不够。
56.进气口20和存气箱8之间设置有第二单向输气管24之间设置的第二单向输气管24也设置有单向阀，防止气体回流。另外电磁阀25可以控制进气口20的气体是否进入到外部保护筒2的内部，可以远程进行控制，方便人员进行操作，省时省力。
57.在发明的实际操作中，弧形压板30对气囊12进行周期性的挤压，会使气囊12内部
的气体持续充往存气箱8的内部，存气箱8的内部气体增多，会使气压增大，当换热器工作完成之后，即冷流体排出完成之后，通过电磁阀25控制外部保护筒2顶端进气口20进行打开，使高压气体排入到外部保护筒2的内部，吹动换热管32上的水垢和残留的流体，提高内部水分的蒸发速度，防止水分堆积，产生水垢。
58.由于滑动清理装置33已经对换热管32上进行一遍的水垢刮除，气体可以将刮除完成的水垢和还有部分粘结的水垢进行吹散，防止堆积和堵塞。
59.另外外部保护筒2底端的中部设置有锥形下料口6，锥形下料口6的底端设置有螺纹口，螺纹口的底端配合安装有收集筒7。
60.被刮除或者吹散的水垢和水分残留通过锥形下料口6收集到收集筒7的内部，由人员统一处理。
61.另外为防止存气箱8内部的压力不足，可以额外在第二单向输气管24上设置气泵或者加压泵，提高气体气压。
62.进水管箱1和出水管箱17的内部均设置有内腔39，进水管箱1的顶端设置有热流体进口22，热流体进口22和进水管箱1的内腔39连通，热流体出口14和出水管箱17的内腔39进行连通。
63.锥形下料口6的两端分别设置有第一弧形支撑板3和第二弧形支撑板18，第一弧形支撑板3和第二弧形支撑板18均设置于外部保护筒2底端的外圈上，第一弧形支撑板3的底端设置有多个第一支撑柱4，多个第一支撑柱4的底端固定连接有第一底板5。
64.第二弧形支撑板18的底端设置有多个第二支撑柱19，多个第二支撑柱19的底端固定连接有第二底板9，第一底板5和第二底板9均设置于地面上。
65.在本发明的实际操作中，第一弧形支撑板3和第二弧形支撑板18设置的弧形结构可以更好的承托住外部保护筒2，多个第一支撑柱4和多个第二支撑柱19的设置也是为了加强对外部保护筒2的支撑力，提高结构强度。
66.第二底板9靠近出水管箱17的一侧设置有连接板13，气囊12设置于连接板13的顶端，存气箱8设置于第二底板9靠近进水管箱1的一侧，冷流体出口11、热流体出口14、冷流体进口21、热流体进口22的顶端均设置有连接法兰15，四个连接法兰15的外圈上均开设有多个固定孔16，多个固定孔16环绕设置于连接法兰15上，冷流体出口11、热流体出口14、冷流体进口21、热流体进口22均可以和其他管道进行连接，通过连接法兰15进行相互的配合安装，防止泄露。
67.工作原理：现有的换热器原理为将热流体从进水管箱1顶端的热流体进口22进入，热流体达到进水管箱1的内腔39的内部，通过连通的换热管32进入到出水管箱17的内部，而冷流体可以在外部保护筒2顶端的冷流体进口21进入，进入到外部保护筒2的内部，冷流体对换热管32的外部进行包裹，进行换热工作。最后冷流体从冷流体出口11排出，而热流体从热流体出口14排出，冷流体出口11和热流体出口14均设置于底端，方便流体通过自身重力进行排出。
68.产生的缺点是：由于换热管32道数量较多，壳体不易拆卸，很难进行检修和清洗，此外由于经常有流体进入和排出，换热管32的外部容易产生水垢和水分残留，人员无法及时进行清除，水垢会导致换热效果变差，隔离一部分热量，造成换热效率低。
69.本发明中，当冷流体从顶端输入到外部保护筒2的内部时间，由于滑动板40的开始
位置设置于第一折流板35的底端，遮挡住流体的进入方向，当冷流体的输入量变大之后，流体产生压力和推动力会将滑动板40向第二折流板36的方向推动，此时滑动板40和第一折流板35之间产生的距离空间可以使流体进行通过，滑动板40被流体进行挤压，第二折流板36和滑动板40之间的弹簧34也会受到挤压力，而第一折流板35的固定于多个换热管32的上半端，并不会被水流进行推动。
70.进一步的，滑动板40上开设有多个滑孔42，多个滑孔42套设于换热管32上，且滑孔42的一侧固定社设置有套圈41，且套圈41开设有收缩口，收缩口向远离进水管箱1的一端收缩变小，收缩口的半径略大于换热管32的半径，滑孔42和换热管32之间存在间隙。
71.当滑动板40被水流进行推动的时候，套圈41会对换热管32的外侧进行刮动，若是换热管32的外部长时间进入水流体，产生水垢，会被刮除，由于收缩口的半径略大于换热管32的半径，两者之间会存在缝隙，移动过程中，不会被换热管32卡住。
72.另外当换热器不进行工作时，冷流体被排出外部保护筒2的外部，此时滑动板40失去流体的推动力，弹簧34也随之失去挤压力，弹簧34自身的弹力会使滑动板40回归到第一折流板35的底端，在第一折流板35回归初始位置的过程中，套圈41会再次对换热管32进行表面的刮除，对换热管32上的水分残留和水垢进行刮除清理。
73.此外为了加强清理效果，冷流体出口11和热流体出口14的水排出，带动各自内部的水流转叶27进行转动，从而使转轴23进行转动，转轴23转动，可以使转轴23中部外圈上的套环29进行转动，套环29转动可以使突出端31上的弧形压板30对气囊12进行周期性的挤压。
74.气囊12靠近进水管箱1的一侧设置有存气箱8，存气箱8和气囊12之间设置第一单向输气管10，第一单向输气管10的内部设置有单向阀，外部保护筒2靠近出水管箱17的一侧设置有进气口20，进气口20和存气箱8之间设置有第二单向输气管24，进气口20和外部保护筒2的内部连通，且连通处设置有电磁阀25。
75.在发明的实际操作中，弧形压板30对气囊12进行周期性的挤压，会使气囊12内部的气体持续充往存气箱8的内部，存气箱8的内部气体增多，会使气压增大，当换热器工作完成之后，即冷流体排出完成之后，通过电磁阀25控制外部保护筒2顶端进气口20进行打开，使高压气体排入到外部保护筒2的内部，吹动换热管32上的水垢和残留的流体，提高内部水分的蒸发速度，防止水分堆积，产生水垢。
76.由于滑动清理装置33已经对换热管32上进行一遍的水垢刮除，气体可以将刮除完成的水垢和还有部分粘结的水垢进行吹散，防止堆积和堵塞。
77.另外外部保护筒2底端的中部设置有锥形下料口6，锥形下料口6的底端设置有螺纹口，螺纹口的底端配合安装有收集筒7，此时被刮除或者吹散的水垢和水分残留通过锥形下料口6收集到收集筒7的内部，由人员统一处理。
78.若是在实际情况的使用下，为防止存气箱8内部的压力不足，可以工作人员可以额外在第二单向输气管24上设置气泵或者加压泵，提高气体气压，增加气体清理的强度。