CN1534268A - 改进的清洗系统 - Google Patents

Abstract

一种采用随流体流过管系内部的清洗球来清洗管系的清洗系统。该系统包括一个其漏斗形的壁上有许多槽孔的分离器，它允许流体流过但不允许清洗球通过。一个箱子内有一多孔隔板把箱子分隔成第一室和第二室。一个流体供应管路的进口和一个清洗球供应管路的出口设置成能够产生压力差，其形成的吸力可使清洗球从箱子经过清洗球供应管路循环到被清洗的管系，借以清洗管系的内壁。一个清洗球返回管路的进口和一个流体返回管路的出口设置成能够产生压力差，其形成的吸力可使清洗球从分离器经过清洗球返回管路循环进入箱子。整个系统的操作用两个阀门控制，借助压力差使清洗球循环。可以手动操作两个阀门，也可以设置某种装置对其进行自动操作。

Description

改进的清洗系统

技术领域

本发明涉及利用运动的清洗元件清洗管路内部的清洗系统。

背景技术

热能分送系统通常有冷凝器装置，它包括供流体在其中流动的管系。迄今已经提出了各种不同的清洗这类管系的内部的办法，以防止在流体流经管系的过程中污物或其它有害的沉积物积累于管子内。

提出的办法之一是用由橡胶或海绵材料制成的清洗球，其直径略微大于管系的内径，因此这些清洗球在随同流体通过管系内部时被压缩。用这一办法，清洗球摩擦管系的内壁，从而保持管系内壁的清洁而基本上没有沉积物。一般，清洗球和流体是沿流体的流动方向从管系的上游边流经管系至管系的下游边。然后，在下游边把清洗球从流体分离出来并将其返回到上游边。一般是用一个泵，诸如专利文件US6,070,652中所述的泵，使清洗球循环。但是，用一个泵使清洗球循环的缺点是泵容易发生故障，且这样的系统往往需要相当长的停用时间来进行维护和修理。

为了克服上述缺点，已经提出了不用泵循环清洗球的清洗系统，专利文件US5,592,990中揭示了这种系统的一个例子。在这一已有技术中，循环装置包括一个设置在管系的上游边和下游边之间的箱子。箱子内有一个多孔的隔板把箱子分隔成上室和下室。在清洗球被循环到并收集在这一箱子内时，隔板允许流体从上室通过它流到下室，而将清洗球截留在上室。这种箱子还包括把上室的一端连通于管系的下游边的第一通路、把上室的另一端连通于管系上游边的第一和第二管段的第二和第三通路，这样连通是为了使管系的第二管段内的压力略微低于第一管段内的压力但高于管系下游边的压力。箱子还包括把下室连通于一个低压源的第四通路，这一低压源的压力低于以上三个通路中任一个的压力。这一已有技术揭示的清洗系统还装有用于控制流体在上述各通路内的流动的多个阀门。这一已有技术的缺点是设计结构复杂，需要按顺序关闭和打开那些阀门才能使清洗球循环。此外，为了把清洗球抽进箱子内，设置在第四通路上的阀门必须打开，而这可能放出一些流体。结果，每次使清洗球循环返回时都要浪费流体，因此这种系统的维护成本可能相当高。

本发明的目的是提供一种至少能克服已有技术的各缺点之一的清洗系统。

发明内容

概括地说，本发明提供一种利用清洗元件清洗连接于进口管路和出口管路的管系的清洗系统，清洗元件是诸如清洗球，通过控制两个阀门的打开和关闭，使清洗球在系统中循环。

本发明的第一个目的是提供一种用于清洗流体从其中流过的管系的系统，所述管系连通于一进口管路和一出口管路，该系统包括：

许多随流经管系的流体流动的清洗球；

一个设置在出口管路处并构造成能把清洗球从流体分离出来的分离器；

一个循环装置，它包括：

    一个构造成能收集清洗球的箱子，箱子有由一多孔隔板分隔开的

第一室和第二室，多孔隔板构造成允许流体通过而进入第二室但不允

许清洗球通过；

    一个清洗球供应管路，该管路的进口连通于箱子的第一室的第一

开孔，而该管路的出口连通于进口管路的第一开孔；

    一个流体供应管路，该管路的进口连通于进口管路的第二开孔，

而该管路的出口连通于箱子的第一室的第二开孔；

    一个流体返回管路，该管路的进口连通于箱子的第二室的一个开

孔，而该管路的出口连通于出口管路的一个开孔；

    一个清洗球返回管路，该管路的进口连通于分离器上的一个开孔，

而该管路的出口连通于箱子的第一室的第三开孔；

一个用于把清洗球供应到进口管路的装置，借其可在流体供应管路的进口处形成高压而在清洗球供应管路的出口处形成低压，该压力差可将清洗球从箱子输送到进口管路；以及

一个用于使清洗球返回到箱子的装置，借其可在清洗球返回管路的进口处形成高压而在流体返回管路的出口处形成低压，该压力差可将清洗球从分离器输送回到箱子，

其中，所述循环装置、清洗球供应装置和清洗球返回装置都布置成可选择地把许多清洗球从进口管路输送到出口管路。

可取的是，这种清洗系统中的循环装置还包括一个设置在流体供应管路上的第一阀门、一个设置在流体返回管路上的第二阀门、一个设置在清洗球供应管路上的第一单向阀、以及一个设置在清洗球返回管路上的第二单向阀；该第一单向阀可工作而将清洗球从箱子输送到进口管路，以及该第二单向阀可工作而将清洗球从分离器输送到箱子。

可取的是，这种清洗系统中的循环装置还包括设置在清洗球返回管路上的第三阀门以及设置在清洗球供应管路上的第四阀门。

可取的是，这种清洗系统中的用于供应清洗球的装置是通过下列操作而工作：打开第一阀门并保持第二阀门关闭，使得在所述流体供应管路的进口处形成高压而在所述清洗球供应管路的出口处形成低压，压力差形成的吸力把流体从进口管路经过流体供应管路吸进箱子，流经箱子的流体把清洗球从箱子通过第一单向阀携带进清洗球供应管路，该管路上的第四阀门是保持常开的，于是流体把清洗球携带进进口管道。

可取的是，这种清洗系统中的用于使清洗球返回的装置是通过下列操作而工作：打开第二阀门并保持第一阀门关闭，使得在清洗球返回管路的进口处形成高压而在流体返回管路的出口处形成低压，压力差形成的吸力把流体和清洗球从分离器经过第二单向阀抽进清洗球返回管路，流动的流体把清洗球通过第二单向阀携带进清洗球返回管路，进而携带进箱子，其中清洗球被截留在箱子内，而流体流过箱子内的多孔隔板回到流体返回管路，该管路上的第二阀门是保持常开的，于是流体进入出口管道。

可取的是，这种清洗系统有一个漏斗形的分离器。

可取的是，该分离器有允许流体流过但不允许清洗球通过的许多通孔。

可取的是，分离器的这些孔是各有一长度方向的长方形槽孔。

可取的是，分离器的这些长方形槽孔的长度方向不平行于漏斗的中心线。

可取的是，这种清洗系统还有可使流体和清洗球在进口管路内在进入受清洗管系之前旋转起来的第一旋转装置，其可使清洗球随机分布地进入受清洗管系。

可取的是，这种清洗系统还有可使流体和清洗球在出口管路内在进入分离器之前旋转起来的第二旋转装置，这可使清洗球在从管系内通过时积留在其表面上的污物从其表面上松脱下来而由流体带走。

可取的是，由旋转装置造成的流体和清洗球的旋转方向与所述长方形槽孔的长度方向相反。

本发明的这一较佳实施例的优点是，利用进口管路和出口管路内的压力差形成吸力，由这一吸力使用于清洗管系的清洗球循环，这是一种既简便又成本效益高的办法。这样的系统也是对环境无害的，因为它没有流体外流。

本发明特别适用于清洗热交换器或冷凝器内的通流管系，所以下面将结合这样的应用来叙述本发明。

附图简要说明

下面将参照附图举例说明本发明的一个实施例，各附图中：

图1示出了本发明的清洗系统，其包括一个可将清洗球收集于静止状态的箱子和一个分离器。

图2是图1所示的清洗系统，其中清洗球在从箱子出来并流动通过管系。

图3示出了清洗球已经通过管系并且被图1的分离器截留住的情形。

图4示出了清洗球向图1的箱子回流的情形。

图5是图3的分离器的剖视图，其正在截留已通过管系的清洗球。

图6是图5的分离器的详细视图。

具体实施方式

图1示出了用于清洗冷凝器7的管系8的清洗系统。管系8有许多平行间隔开地设置的连接于进口管路5和出口管路9的管子。诸如水之类的冷却流体从管系8流过，以使从进口25进入并流经管系8之间的空间而后从出口29流出的另一种流体(例如蒸汽或制冷剂气体)冷凝。

冷却流体(沿着W1、W2和W3所示的方向)从进口管道1进入，流经进口管路5、冷凝器管系8的上游边、冷凝器管系8、冷凝器管系的下游边、出口管路9，流向出口管道15。

这种清洗系统包括许多清洗元件，在这一实施例中是用清洗球20。这些清洗球20典型地是由海绵材料制成并且直径略微大于管系8的内径，以使清洗球20在被迫通过管系8时被压缩而刮擦管壁，从而防止颗粒物在管系8内的积留和沉积。以此办法，可以防止有害沉积物在管系8内的积累，而沉积物的积累会降低热交换的效率，甚至引起腐蚀。

这种清洗系统还包括分离器12和用于将清洗球20从出口管路9输送到进口管路5的循环装置。

分离器12的功用是在出口管路9处把清洗球20从流体中分离出来，并且在这一实施例中分离器12是漏斗状的。分离器12设置在出口管路9和供流体流出去的出口管道15之间。分离器12包括构造成允许流体通过而流至出口管道15但不允许清洗球20通过的通孔。

可取的是，这些通孔是长方形的槽孔，其长度方向在流体流动方向上看向特定方向例如逆时针方向倾斜。本发明的分离器12和长方形槽孔32的详细视图分别示于图5和6。分离器12连通于用于把清洗球20从出口管路9输送到进口管路5的循环装置。

在这一实施例中，循环装置包括用于收集清洗球20的箱子21。箱子21有一个将其内部分隔成第一室19和第二室27的多孔隔板28，第一室19和第二室27分别位于隔板28的一侧。隔板28允许流体流过但不允许清洗球20通过，因而将清洗球20集聚在第一室19内。箱子21还可以包括一个用于盖住第一室19的一盖板18，其应是可拆的，以便于添加或取出清洗球20。

循环装置还包括流体返回管路16和清洗球返回管路17。流体返回管路16把箱子21连通于出口管道15，用于把流体(不是清洗球20)从箱子21输送到出口管道15。流体返回管路16的进口30在箱子21的第二室27上而出口14在出口管道15上。清洗球返回管路17把分离器12连通于箱子21，用于把清洗球20出口管路9输送到箱子21。清洗球返回管路17的进口13在分离器12上而出口31在箱子21的第一室19上。清洗球返回管路17的敞开进口13设置成面对出口管路9内的流体流动方向W3，这样，清洗球返回管路17的进口13处的压力就高于流体返回管路16的出口14处的压力。清洗球返回管路17上可以设置一个手动阀门HV2，它应是常开的，只有在更换或添加清洗球时才关闭。

循环装置还包括清洗球供应管路24和流体供应管路23。清洗球供应管路24把箱子21连通于进口管路5，用于把清洗球20从箱子21回供到进口管路5。

清洗球供应管路24的进口26在箱子21的第一室19上而出口3在进口管路5上。清洗球供应管路24上可以设置一个手动阀门HV1，其应是常开的，只有在改换清洗球20时才关闭。流体供应管路23把进口管路5连通于箱子21，用于把流体从进口管路5供应到箱子21。流体供应管路23的进口2在进口管路5上而出口22在箱子21的第一室19上。流体供应管路23的进口2设置成面对进口管路5内的流体流动方向W1，这样，流体供应管路23的进口2处的压力就高于清洗球供应管路24的出口3处的压力。

用于供应清洗球的装置和用于返回清洗球的装置包括两个阀门V1和V2，它们分别设置在流体供应管路23上和流体返回管路16上，用于控制清洗球20从冷凝器管系8的下游边经过箱子21向冷凝器管系8的上游边的流动。可通过打开第一阀门V1并保持第二阀门V2处于关闭状态来使清洗球供应装置工作，以使清洗球被从箱子21吸入到进口管路5。可通过打开第二阀门V2并保持第一阀门V1处于关闭状态来使返回清洗球20的装置工作，以使清洗球20被从分离器12吸回到箱子21。

箱子21还包括两个止回阀或单向阀CV1和CV2，它们分别设置在清洗球供应管路24上和清洗球返回管路17上。第一止回阀CV1只允许流体和清洗球20从箱子21流向进口管路5，不允许反过来流动。第二止回阀CV2只允许流体和清洗球从分离器12流向箱子21，不允许反过来流动。

这种清洗系统还可以包括设置在进口管路5和出口管路9内的旋转装置，在这一实施例中用的是螺旋桨。

第一螺旋桨4设置在进口管路5内而且是在管系8之前，其旋转可使清洗球20旋转起来，以使清洗球以随机分布的状态进入管系8，如标号6所示。旋转装置的作用是确保清洗球20在离心力的作用下以随机的分布状态进入冷凝器7。第二螺旋桨10设置在出口管路9内而且是在分离器12之前，其可使流体和清洗球20旋转起来，让清洗球20在分离器12的敞口11处互相碰撞。这可增加各清洗球20之间的碰撞次数，以碰掉它们通过管系8之后积留在其表面上的污物。

上面已经描述了清洗系统的各组成部分，下面参照附图1、2、3和4说明这种清洗系统的工作。

假定图1所示的是清洗系统的初始状态，此时，阀门V1和V2是关闭的，清洗球20都积留在箱子21的第一室19内。由于清洗球供应管路24的出口3处的压力高于清洗球返回管路17的进口13处的压力以及两个止回阀CV1和CV2的作用，清洗球供应管路24和清洗球返回管路17内没有流体流动。

在冷凝器7工作时，冷却流体从进口管路5流过来。按照流体力学原理，由于流体供应管路23的进口2设置成面对进口管路5内的流体流动方向W1，流体供应管路23的进口2处的静压高于清洗球供应管路24的出口3处的静压。两者的压力差产生一个吸力而把流体从进口管路5通过流体供应管路23抽进或吸进箱子21，以及把流体从箱子21通过清洗球供应管路24抽进或吸进进口管路5。

为了使清洗球20被从箱子21抽出而进入进口管路5，打开第一阀门V1同时关闭第二阀门V2，使从进口管路5被抽进箱子21的流体以及清洗球20随后被从箱子21吸出而进入进口管路5，以便随后通过管系8而清洗管系8的内壁。这种状态如图2所示。从流体供应管路23到箱子21的流体流动方向以及清洗球20从箱子21出来流过单向阀CV1的方向在图2中以粗箭头表示。

通过打开第一阀门V1而保持第二阀门V2关闭可使起输送清洗球20的作用的清洗球20的供应装置开始工作。以这一方式，由于流体供应管路23的进口2和清洗球供应管路24的出口3之间的压力差，箱子21内的清洗球20被从箱子21抽出或吸出而进入管系8的上游边。

在全部清洗球20被抽进进口管路5之后，将阀门V1关闭，同时保持阀门V2关闭。当第一阀门V1关闭时，清洗球20的供应就停止了，如图3所示。

在打开第一阀门V1时也把第一螺旋桨4开动起来，迫使流体流W2以及清洗球20旋转起来，于是清洗球20就将随机分布地进入管系8。

在清洗过程之后，开动第二螺旋桨10使清洗球20旋转，以使清洗球20互相碰撞而把它们从管系8内扫除下来粘在它们身上的污物颗粒“擦碰”掉。这些污物颗粒随后由流体流W3带走而从出口管道15排出。应该注意到，第二螺旋桨10的旋转方向，因而清洗球20的旋转方向，最好是与分离器12的倾斜槽孔的倾斜方向相反。例如，如果分离器12的倾斜槽孔32的长度方向是逆时针的，那么由螺旋桨10造成的清洗球20的旋转最好是顺时针的。这可增加清洗球20互相之间的碰撞。

在旋转之后，清洗球20集聚在分离器12的敞口11处，如图3所示。

按照流体力学原理，由于清洗球返回管路17的进口13设置成面对出口管路9内的流体流动方向W3，清洗球返回管路17的进口13处的静压高于流体返回管路16的出口14处的静压。两者的压力差产生一个吸力，使流体(以及清洗球20)被从分离器12抽出或吸出通过清洗球返回管路17而进入箱子21，以及使流体(不包括清洗球20，因为有箱子21内的多孔隔板28的阻隔)被从箱子21抽出或吸出通过流体返回管路16而进入出口管道15。

打开第二阀门V2并保持第一阀门V1关闭，用于使清洗球20从分离器12返回箱子21的装置便可开始工作，于是清洗球20被从分离器12吸出而进入箱子21，以及流体(不包括清洗球20，因为有箱子21内的多孔隔板28的阻隔)被从箱子21吸出而进入出口管道15。这一状态如图4所示。在图4中，流体和清洗球20从清洗球返回管路17到箱子21的流动方向以及流体从第一室19到第二室27再到流体返回管路16的流动方向用粗箭头表示。最后，在所有清洗球20都回到箱子21的第一室19并积留在那里时，将阀门V1和V2都关闭，此时的状态又如图1所示。在第二阀门V2关闭时，清洗球20的返回工作即停止。

可以看到，打开第二阀门V2并保持第一阀门V1关闭，用于使清洗球20返回箱子21的装置便开始工作。打开第一阀门V1并保持第二阀门V2关闭，用于从箱子21供应清洗球20的装置便开始工作。在这两个操作中，清洗球20通过清洗球供应装置的工作和清洗球返回装置的工作在循环装置内走一个循环。在这两个操作中，是阀门V1和V2的打开和关闭或相反建立了清洗球返回管路17的进口13和流体返回管路16的出口14之间的压力差以及流体供应管路23的进口2和清洗球供应管路24的出口3之间的压力差。所以，整个清洗系统的工作可以很容易地用两个阀门V1和V2来控制，其可以用手动操作或机械操作。

在需要时，例如在需要更换清洗球20时，把手动阀门HV1和HV2关闭并把盖板18打开，就可以更换清洗球20。

尽管上面已经通过一个较佳实施例描述了本发明，但是应该认识到，这仅是为了举例说明的目的，熟悉本技术领域的人可以在所附权利要求所限定的本发明的范围内做出许多变化、变型和应用。

本发明的优点

从上述实施例可以看出，整个清洗系统的工作可以很容易地用两个阀门V1和V2来控制，其可以用手动操作，或者设置某种装置对其进行自动操作。而且，整个系统没有几个运动部件，所以其更可靠，需要较少的维护。

此外，这种清洗系统不会浪费与清洗球20一起循环的冷却流体。

Claims (12)

1.一种用于清洗流体从其中流过的管系的系统，所述管系连通于一进口管路和一出口管路，所述系统包括：

许多随流经所述管系的所述流体流动的清洗球(20)；

一个设置在所述出口管路9处并构造成能把清洗球20从所述流体分离出来的分离器(12)；

一个循环装置，它包括：

一个构造成能收集所述清洗球(20)的箱子(21)，所述箱子(21)有由一多孔隔板(28)分隔开的第一室(19)和第二室(27)，所述多孔隔板(28)构造成允许所述流体通过而进入所述第二室(27)，但不允许所述清洗球(20)通过；

一个清洗球供应管路(24)，该管路的进口(26)连通于所述箱子(21)的所述第一室(19)的第一开孔，而该管路的出口(3)连通于所述进口管路(5)的第一开孔；

一个流体供应管路(23)，该管路的进口(2)连通于所述进口管路(5)的第二开孔，而该管路的出口(22)连通于所述箱子(21)的所述第一室(19)的第二开孔；

一个流体返回管路(16)，该管路的进口(30)连通于所述箱子(21)的所述第二室(27)的一个开孔，而该管路的出口(14)连通于所述出口管路(9)的一个开孔；

一个清洗球返回管路17，该管路的进口(13)连通于所述分离器(12)上的一个开孔，而该管路的出口(31)连通于所述箱子(21)的所述第一室(19)的第三开孔；

一个用于把所述清洗球供应到所述进口管路(5)的装置，借其可在所述流体供应管路(23)的所述进口(2)处形成高压而在所述清洗球供应管路(24)的出口(3)处形成低压，该压力差可将所述清洗球(20)从所述箱子(21)输送到所述进口管路(5)；以及

一个用于使所述清洗球(20)返回到所述箱子(21)的装置，借其可在所述清洗球返回管路(17)的进口(13)处形成高压而在所述流体返回管路(16)的所述出口(14)处形成低压，该压力差可将所述清洗球(20)从所述分离器(12)输送回到所述箱子(21)，

其特征在于，所述循环装置、所述清洗球供应装置和所述清洗球返回装置布置成可选择地把所述许多清洗球(20)从所述进口管路(5)输送到所述出口管路(9)。

2.如权利要求1所述的清洗系统，其特征在于，所述循环装置还包括一个设置在所述流体供应管路(23)上的第一阀门(V1)、一个设置在所述流体返回管路(16)上的第二阀门(V2)、一个设置在所述清洗球供应管路(24)上的第一单向阀(CV1)、以及一个设置在所述清洗球返回管路(17)上的第二单向阀(CV2)  所述第一单向阀(CV1)可工作而将所述清洗球(20)从所述箱子(21)输送到所述进口管路(5)，以及所述第二单向阀(CV2)可工作而将所述清洗球(20)从所述分离器(12)输送到所述箱子(21)。

3.如权利要求1或2所述的清洗系统，其特征在于，所述循环装置还包括设置在所述清洗球返回管路(17)上的第三阀门(HV2)以及设置在所述清洗球供应管路(24)上的第四阀门(HV1)。

4.如权利要求1或2或3所述的清洗系统，其特征在于，其中的用于供应清洗球(20)的装置是通过下列操作而工作：打开所述第一阀门(V1)并保持所述第二阀门(V2)关闭，使得在所述流体供应管路(23)的所述进口(2)处形成高压而在所述清洗球供应管路(24)的所述出口(3)处形成低压，高压形成的吸力把流体从所述进口管路(5)经过所述流体供应管路(23)吸进所述箱子(21)，流经所述箱子(21)的流体的流动把所述清洗球(20)从所述箱子(21)通过所述第一单向阀(CV1)携带进所述清洗球供应管路(24)，进而携带进所述进口管路(5)。

5.如权利要求1或2或3所述的清洗系统，其特征在于，其中的用于使清洗球(20)返回的装置是通过下列操作而工作：打开所述第二阀门(V2)并保持所述第一阀门(V1)关闭，使得在所述清洗球返回管路(17)的所述进口(13)处形成高压而在所述流体返回管路(16)的所述出口(14)处形成低压，高压形成的吸力把流体和清洗球(20)从所述分离器(12)经过所述第二单向阀(CV2)抽进所述清洗球返回管路(17)，流体的流动把所述清洗球(20)通过所述第二单向阀(CV2)携带进所述清洗球返回管路(17)，进而携带进所述箱子(21)，其中所述清洗球(20)被截留在所述箱子(21)内，而流体流过所述箱子21内的多孔隔板(28)回到流体返回管路(16)，进而流进出口管道(15)。

6.如前面任一权利要求所述的清洗系统，其特征在于，所述分离器(12)是漏斗形的。

7.如权利要求6所述的清洗系统，其特征在于，所述分离器(12)有允许所述流体流过但不允许所述清洗球(20)通过的多个通孔。

8.如权利要求7所述的清洗系统，其特征在于，所述多个通孔是各有一长度方向的长方形槽孔(32)。

9.如权利要求8所述的清洗系统，其特征在于，所述长方形槽孔(32)的长度方向不平行于所述漏斗的中心线。

10.如前面任一权利要求所述的清洗系统，其特征在于，它还包括使所述流体和所述清洗球(20)在所述进口管路(5)内在进入所述管系(8)之前旋转起来的旋转装置(4)。

11.如前面任一权利要求所述的清洗系统，其特征在于，它还包括使所述流体和所述清洗球(20)在所述出口管路(9)内在进入所述分离器(12)之前旋转起来的旋转装置(10)。

12.如权利要求9或10所述的、并从属于权利要求11的清洗系统，其特征在于，所述旋转装置的旋转方向与所述长方形槽孔(32)的长度方向相反。

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