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Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen der Kühlwasserrohre von Wärmeaustauschern
durch Zuführung von Druckgas während des Betriebes Bei wassergekühlten Wärmeaustauschern,
beispielsweise Gaskühlern oder Dampfkondensatoren, besteht die Notwendigkeit, die
Innenwandungen der Kühlwasserrohre in gewissen Zeitabständen einer sorgfältigen
Reinigung zu unterziehen. Dies ist deshalb erforderlich, weil sich infolge der im
Kühlwasser stets enthaltenen Verunreinigungen auf den Innenwandungen der Kühlwasserrohre
Ansätze in Form von Kesselstein, Schlamm, Algen od. dgl. bilden, durch welche der
Wärmeübergang zwischen -der Rohrwandung und dem Kühlwasser in erheblichem Maße beeinträchtigt
wird. Da eine solche Verschlechterung des Wärmeüberganges zu einem erheblichen Leistungsabfall
der Wärmeaustauscher führt, ist eine regelmäßige und vollständige Entfernung dieser
Ansätze von großer Wichtigkeit.
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Diese Reinigung hat man bisher fast ausnahmslos in der Weise durchgeführt,
daß die Wärmeaustauscher stillgelegt wurden und nach Entfernung der Wasserkammern
die Kühlwasserrohre einzeln mit Hilfe von Bürsten, Kugeln od. dgl. gereinigt wurden.
Dieses Verfahren ist nicht nur außerordentlich umständlich, sondern erfordert auch
einen großen Zeitaufwand. Dieser ist nicht zuletzt darauf zurückzuführen, daß das
Entfernen der Ansätze sehr vorsichtig erfolgen muß, um eine Oberflächenbeschädigung
der meist aus relativ weichen Metallen (z. B. Kupfer, Nickel, Messinglegierungen)
bestehenden und nur eine geringe Wandstärke (von z. B. 1 mm) besitzenden Kühlrohre
zu vermeiden. Der besondere Nachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin, daß
während der gesamten Reinigung der Kühlwasserrohre die dem Wärmeaustauschervorgeschaltete
Arbeitsmaschine oder Energieerzeugungsanlage stillgesetzt werden muß, was zu erheblichen
Leistungseinbußen führt.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, hat man bereits vorgeschlagen, dem
Kühlwasser verformbare Kugeln aus gummiartigem Werkstoff zuzusetzen, welche vom
hühlwasserstrom durch die Wärmeaustauscherrohre hindurchgedrückt werden sollen.
Hierbei verwendet man beispielsweise Kugeln aus Schwammgummi, welche einen etwas
größeren Querschnitt als die Kühlrohre besitzen und im elastisch verformten Zustand
durch diese hindurchbewegt werden. Dieses Verfahren besitzt gegenüber dem eingangs
beschriebenen, in der Regel angewendeten Verfahren den Vorteil, daß eine Stillsetzung
des Wärmeaustauschers und der diesem vorgeschalteten Anlagen nicht mehr erforderlich
ist, sondern die Reinigung der Kühlwasserrohre während des Betriebes erfolgen kann.
Dieses Verfahren ist jedoch verhältnismäßig teuer, da die Gummikugeln ziemlich kostspielig
sind und außerdem einem starken Verschleiß unterliegen, so daß sie bereits nach
wenigen Durchgängen durch die Wärmeaustauscherrohre ersetzt werden müssen. Abgesehen
davon, daß sich durch diese Reinigungskugeln der Strömungswiderstand für das Kühlwasser
erhöht und somit ein etwas höherer Wasserdruck aufrechterhalten werden muß, besitzt
dieses vorbekannte Verfahren den weiteren Nachteil, daß sich die Gummikugeln in
den Kühlwasserrohren leicht festsetzen, wodurch die gesamte Wärmeaustauscheranlage
in erheblichem Maße gefährdet werden kann. Ein Festsetzen der Kugeln tritt insbesondere
dann leicht ein, wenn größere Fremdkörper sich in den Rohren festgesetzt haben.
Außerdem ist das Herausfischen der Reinigungskugeln aus dem abfließenden Kühlwasser
und das erneute Zusetzen der Kugeln in das frisch zufließende Kühlwasser verhältnismäßig
umständlich.
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Ein weiteres zum Stande der Technik gehörendes Verfahren zum Reinigen
der Innenwandungen von kühlwasserdurchflossenen Wärmeaustauscherrohren, das gleichfalls
keine Unterbrechung des Betriebes erfordert, besteht darin, daß dem Kühlwasser innerhalb
einer Wasserkammer unter höherem Druck als das Kühlwasser stehende Druckluft zugesetzt
wird. Die Druckluftzuführung soll hierbei entweder stoßweise mit größeren zeitlichen
Intervallen - und zwar in mehreren aufeinanderfolgenden Druckstößen - erfolgen,
wobei verhältnismäßig große Druckluftmengen
benötigt werden, oder
aber es sollen über einen größeren Zeitraum kontinuierlich sehr geringe Druckluftmengen
dem Kühlwasser zugesetzt werden.
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Bei der über eine längere Zeitspanne erfolgenden kontinuierlichen
Zuführung kleiner Druckluftmengen wird die Geschwindigkeit des Kühlwasserstromes
lediglich in sehr geringem Maße erhöht, so daß sich keinerlei nennenswerte Beschleunigung,
geschweige denn eine ins Gewicht fallende Verwirbelung des Kühlwasserstromes ergibt
und der erzielte Reinigungseffekt - insbesondere bei fester haftenden Ansätzen und
Verkrustungen - entsprechend gering ist. Abgesehen davon, daß es verhältnismäßig
schwierig ist, über einen längeren Zeitraum dem Kühlwasser eine gleichbleibende
geringe Druckluftmenge mit gleichbleibendem Druck zuzusetzen, ist es bei derart
geringen Druckluftzusätzen praktisch unmöglich, die zugeführte Druckluft auch nur
einigermaßen gleichmäßig auf sämtliche an die Wasserkammer angeschlossenen Kühlwasserrohre
zu verteilen. Es besteht somit keinerlei Gewähr dafür, daß die ohnehin geringe Reinigungswirkung
in allen Kühlwasserrohren auch nur angenähert gleichmäßig erreicht wird.
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In den Fällen, in denen in kurzen Zeitintervallen verhältnismäßig
große Druckluftmengenstoßweise der Wasserkammer zugeführt werden, wird - da der
Druckluftdruck erheblich über dem Kühlwasserdruck liegt - durch die Druckluftfüllung
der Wasserkammer für eine mehr oder weniger große Zeitspanne die weitere Kühlwasserzuführung
vollständig unterbrochen, so daß -während dieser Zeit die Wärmeaustauscherrohre
nur von Druckluft durchflossen sind. Dies führt jedoch zu außerordentlich starken
Beanspruchungen der Rohre, insbesondere zu der Gefahr einer Überhitzung und einer
plötzlichen Wärmedehnung, die sich vor allem auf die Verbindungen der Rohre mit
den Wasserkammern auswirkt. Außerdem führt die bei diesem Verfahren vorgesehene
stoßartige Zuführung verhältnismäßig großer und unter einem verhältnismäßig hohen
Druck stehender Druckluftmengen zu starken mechanischen Beanspruchungen der Rohre
sowie ihrer Verbindungen mit den Wasserkammern. so daß dieses Verfahren - obwohl
es einen brauchbaren Reinigungseffekt gewährleistet - in den meisten Fällen für
die Praxis nicht in Frage kommt. Diese Schwierigkeiten lassen sich auch dadurch
nicht beheben, daß man - -wie man ebenfalls bereits vorgeschlagen hat - entsprechend
hochgespannte Druckluft stoßweise aus um ein gewisses Maß in die Wärmeaustauscherrohre
hineingeführten Leitungen austreten läßt, da auch hierbei der die Rohre durchfließende
Kühlwasserstrom für eine gewisse Zeitspanne völlig unterbrochen -wird und die Rohre
nur von Druckluft durchströmt -werden.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile geht die ErfincIung von dem vorstehend
behandelten bekannten Reinigungsverfahren aus, bei welchem dem Kühlwasser während
des Betriebes mindestens innerhalb einer Wasserkammer in größeren Zeitabständen
unter höherem Druck als das Kühlwasser stehendes Druckgas - vorzugsweise in mehreren
aufeinanderfolgenden Druckstößen - zugeführt wird, und kennzeichnet sich dadurch,
daß das Druckgas durch den Mündungen der Kühlwasserrohre gegenüberliegend angeordnete
düsenartige Zuströmöffnungen strahlartig in die Wasserkammer eingeblasen wird, so
daß sämtliche wasserseitig parallel geschalteten Kühlwasserrohre gleichzeitig und
etwa gleichmäßig von einem stark beschleunigten sowie einen hohen Druckgasanteil
aufweisenden `-Zülil-vasser-Druckgas-Gemisch durchströmt werden. Auf diese Weise
läßt sich sowohl bei kontinuierlicher als auch bei stoßweiser Zuführung des Druckgases
ohne eine nachteilige vollständige Unterbrechung des Kühlwasserstromes in sämtlichen
an die Wasserkammer angeschlossenen Kühlwasserrohren eine stark verwirbelte und
erheblich beschleunigte Kühlwasser-Druckgas-Strömung erreichen; die eine sehr wirkungsvolle
Ablösung auch von besonders fest haftenden Ansätzen und Verkrustungen von der Rohrinnenwandung
gewährleistet. Hierbei werden die von der Rohrwandung abgelösten Teilchen durch
den beschleunigten Kühlwasser-Druckgas-Strom fortgerissen, wobei sie eine abreibende
Wirkung auf die Rohrinnenwandungen ausüben und die weitere Ablösung der dort haftenden
Ansätze und Verkrustungen fördern. Trotz des besonders guten Reinigungseffektes
sind die Wärmeaustauscherrohre und ihre Verbindungsstellen mit den Wasserkammern
-im Gegensatz zu den vorstehend behandelten bekannten Verfahren-keinerlei ins Gewicht
fallenden zusätzlichen Beanspruchungen durch Überhitzung, Wärmedehnung oder plötzliche
Druckerhöhungen ausgesetzt. Vielmehr erfolgt die Reinigung der Rohrinnenwandungen
außerordentlich schonend und ohne jede Gefahr einer Beschädigung oder unzulässig
hohen Beanspruchungen der verschiedenen Wärmeaustauscherteile. Infolgedessen läßt
sich das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren ohne weiteres auch bei solchen
Wärmeaustauschern anwenden, bei denen eine Vermischung der beiden wärmetauschenden
Medien - beispielsweise infolge Explosionsgefahr oder wegen des hohen Preises der
Medien - unter allen Umständen vermieden werden muß. Für derartige Wärmeaustauscher
- wie sie beispielsweise bei Wasserstoffkühlern oder Atomreaktoren '\rerwendung
finden --r ist das mit scharfen Druckstößen arbeitende vorbekannte Verfahren infolge
der dabei auftretenden außerordentlich großen und praktisch nicht kontrollierbaren
Beanspruchungen - insbesondere der Wärmeaustauscherrohre und ihrer Verbindungen
mit den Wasserkammern - ungeeignet.
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Im allgemeinen genügt es, bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Verfahren in größeren Zeitabständen von beispielsweise einer Woche die Kühlwasserrohre
mit einem stark beschleunigten sowie einen hohen Druckgasanteil aufweisenden Kühlwasser-Druckgas-Gemisch
durchzuspülen. Da eine einmalige Durchspülung je mach Größe und Ausbildung des Wärmeaustauschers
nur beispielsweise 1 bis 2 Sekunden dauert, ist die gesamte, nur in größeren Zeitabständen
zu wiederholende Reinigung der Kühlwasserrohre in den meisten Fällen in weniger
als 10 Sekunden beendet. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren zeichnet sich
ferner durch eine sehr geringe Störungsanfälligkeit und sehr geringe Betriebskosten
aus, wobei es außerdem bei Rohren beliebiger Ouerschnittsgröße und Ouerschnittsform
angewendet werden kann.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Verfahrens wird das Druckgas strahlartig in die Mündungen der Kühlwasserrohre eingeblasen,
derart, daß das Kühlwasser nach Art eines Ejektors aus der Wasserkammer in die Kühlwasserrohre
gesaugt wird. Hierdurch erreicht man eine Beaufschlagung der Rohrinnenwandung mit
einem starken Strahl eines feinverteilten Kühlwasser-Druckgas-Gemisches, durch den
auch bei besonders fest haftenden Ansätzen eine sehr wirksame und dennoch schonende
Reinigung der Rohrwandungen erreicht wird.
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Bei Wärmeaustauschern mit mehrfacher Umlenkung des Kühlwasserstromes
genügt es in der Regel,
wenn die Druckgaszuführung nur in der an
die Kühlwasserzuleitung angeschlossenen vorderen Wasserkammer erfolgt. Da bei dem
erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren eine sehr intensive Durchmischung des
Kühlwassers mit dem Druckgas erfolgt, reicht auch bei Wärmeaustauschern mit mehreren
Gruppen von hintereinandergeschalteten Kühlwasserrohren in den meisten Fällen eine
Druckgaszuführung in der vorderen Wasserkammer völlig aus, um auch in den Rohren
der hinteren Rohrgruppen eine wirksame und gründliche Reinigung der Rohrinnenwandungen
herbeizuführen. Die durch die Druckgaszuführung bewirkten pulsierenden Bewegungen
des Kühlwasser-Druckgas-Gemisches pflanzen sich dabei über die Umlenkkammern in
.die nachgeschalteten Kühlwasserrohre fort und bewirken bis zum Austritt des Kühlwassers
aus dem Wärmeaustauscher eine gleichmäßige Entfernung von Ansätzen und Verkrustungen
an den Rohrinnenwandungen. Die Strömungsgeschwindigkeit des Wasser-Gas-Gemisches
nimmt hierbei infolge der zunehmenden Expansion des Druckgases in Strömungsrichtung
ständig zu, so daß die Reinigungswirkung im Bereich des Kühlwasseraustritts mindestens
genauso groß ist wie innerhalb der zuerst durchströmten Kühlwasserrohre.
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Während bei den vorstehend behandelten bekannten Verfahren das Druckgas
in ,starken und plötzlichen Druckstößen zugeführt wird, die entsprechend hohe Beanspruchungen
der Rohre und Rohrverbindungen zur Folge haben, erfolgt die Druckgaszuführung gemäß
einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens in schiebend
wirkenden weichen Druckstößen. Hierdurch erreicht man eine stetige Beschleunigung
und Verzögerung des die Rohre durchströmenden Kühlwasser-Druckgas-Gemisches. durch
die die mechanischen Beanspruchungen des Wärmeaustauschers besonders gering gehalten
werden, so daß jegliche Gefahr von Rohrbrüchen oder eines Undichtwerdens von Verbindungsstellen
ausgeschlossen wird.
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In allen Fällen ist es zweckmäßig, eine selbsttätige Druck- und/oder
Mengenregelung,der Druckgaszuführung vorzusehen, wobei ferner eine selbsttätige
Steuerung zur Erzeugung der pulsierenden Druckgasstöße vorgesehen werden kann.
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Obwohl in manchen Fällen als Druckgas Druckluft Verwendung finden
kann, empfiehlt es sich in der Regel, ein nicht oxydierendes bzw. inertes Druckgas,
beispielsweise Kohlendioxyd oder Stickstoff, zu verwenden, um die bei aggressivem
Kühlwasser vorhandene Korrosionsgefahr nicht noch zu erhöhen. Eine Verwendung von
sauerstofffreien Druckgasen ist beispielsweise auch dann vorteilhaft, wenn das erfindungsgemäß
vorgeschlagene Verfahren bei Kühlern für solche Gase Verwendung findet, die mit
Sauerstoff explosible Gemische bilden, beispielsweise Wasserstoffkühler für Generatoren.
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Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäß
vorgeschlagenen Verfahrens besteht darin, daß innerhalb der an die Kühlwasserleitung
angeschlossenen vorderen Wasserkammer des Wärmeaustauschers im Abstand von den Mündungen
der Kühlwasserrohre und diesen gegenüberliegend angeordnete Zuströmöffnungen für
das Druckgas vorgesehen sind. Hierbei ist zweckmäßig jedem der in die vordere Wasserkammer
mündenden Kühlrohre eine etwa koaxial zu dessen Längsachse angeordnete Zuströmöflnung
zugeordnet, welche außerdem düsenartig ausgebildet sein kann. Eine zweckmäßige Ausbildung
der Druckgaszuführung besteht darin, daß innerhalb der vorderen Wasserkammer ein
sich über deren gesamten Querschnitt erstreckender und mit Düsen ausgerüsteter plattenartiger
Zwischenboden etwa parallel und im Abstand von den Mündungen, der Kühlwasserrohre
angeordnet ist, welcher die vordere Wasserkammer in einen ständig an die Kühlwasserzuleitung
und die Kühlrohre angeschlossenen vorderen und einen an eine Druckgasquelle anschließbaren
hinteren Teil unterteilt.
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-In der Zeichnung ist die Anwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Verfahrens beispielsweise veranschaulicht, und zwar in Fig. 1 bei einem wassergekühlten
Gaskühler und in Fig. 2 bei einem wassergekühlten Kondensator; Fig.3 zeigt den unteren
Teil des in Fig. 1 dargestellten Steuerventils in größerem Maßstab, Fig.4 einen
Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Druckgaserzeugung mittels Gaspatronen.
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Der in Fig. 1 dargestellte Gaskühler besitzt eine größere Anzahl von
parallel und im Abstand zueinander angeordneten Kühlwasserrohren 1, welche außenseitig
mit in geringem Abstand zueinander angeordneten Radialrippen 1 a versehen sind.
Die Rohre 1 können einen runden oder elliptischen Querschnitt besitzen und aus Messing
oder einem anderen Metall hohen Wärmeleitvermögens hergestellt sein.
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Die Kühlwasserrohre 1 sind mit ihren Enden an Wasserkammern 2, 3 bzw.
4 angeschlossen. Die Zuführung des Kühlwassers erfolgt hierbei durch den Anschlußstutzen
5 in die vordere Wasserkammer 2. von wo aus das Kühlwasser in Strömungsrichtung
x die an die vordere Wasserkammer 2 angeschlossenen Kühlrohre 1 durchströmt, in
der Umlenkkammer 4 in Strömungsrichtung x1 umgelenkt wird und anschließend die an
die hintere Wasserkammer 3 angeschlossenen Kühlrohre 1 durchfließt. Aus der hinteren
Wasserkammer 3 fließt das Kühlwasser über den Austrittsstutzen 6 ab.
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Die Kühlwasserrohre 1 sind außenseitig von dem zu kühlenden gasförmigen
Medium, beispielsweise Wasserstoff, beaufschlagt, dessen Zu- und Ableitung in Fig.
1 nicht dargestellt sind.
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In der vorderen Wasserkammer 2 des Wärmeaustauschers ist ein etwa
parallel und im Abstand von den Mündungen der Kühlwasserrohre 1 angeordneter und
sich über den gesamten Querschnitt der Wasserkammer 2 erstreckender plattenartiger
Zwischenboden 7 vorgesehen. Durch den gegebenenfalls lösbar eingebauten Zwischenboden
7 wird die Wasserkammer 2 in einen vorderen, an die Kühlwasserrohre 1 und die Kühlwasserzuleitung
5 angeschlossenen Teil 2a und einen hinteren Teil 2 b unterteilt. In dem plattenartigen
Zwischenboden 7 ist eine größere Anzahl von Düsen 8 vorgesehen. Die Düsen 8 sind
koaxial zu den Mündungen der an die Wasserkammer 2 angeschlossenen Kühlwasserrohre
1 angeordnet, wobei für jede Rohrmündung eine gesonderte Düse 8 vorgesehen ist.
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Der hintere Teil 2 b der vorderen Wasserkammer 2 ist über eine Verbindungsleitung
9 und ein Regelventil 10 an eine als Druckgasspeicher dienende Druckkammer 11 von
gegenüber der vorderen Wasserkammer 2 wesentlich größerem Volumen anschließbar.
Die Druckkammer 11 ist ihrerseits über eine Verbindungsleitung 12 und ein von Hand
zu betätigendes Reduzierventil 13 an eine Druckgasflasche 14 angeschlossen.
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An die Druckkammer 11 ist über Druckleitungen 15 und 16 ein Steuerventil
17 angeschlossen. Das Steuerventil 17 besitzt eine über die Druckleitung
15 vom Druck im Druckbehälter 11 beaufschlagte Meinbran
18, mit
welcher über eine Kolbenstange 19 ein Kolbenschieber 20 verbunden ist. Der
in Fig. 3 in größerem Maßstab dargestellte Kolbenschieber 20 ist in einem Schiebergehäuse
21 axial verschieblich und dichtend geführt. In die Zylinderkammer des Schiebergehäuses
21 münden, in Bewegungsrichtung des Kolbenschiebers 20 gegeneinander versetzt angeordnet,
die Druckleitung 16, eine zum Regelventil 10 führende Steuerleitung 22 sowie eine
in die Atmosphäre mündende Auspufföffnung 23. Die Verstellung des Kolbenschiebers
20 erfolgt gegen die Rückstellkraft einer die liollienstange 19 koaxial umschließenden
Druckfeder 24. Durch Änderung der Vorspannung der Feder 24 kann der Öffnungsdruck
des Steuerventils 17 verändert werden.
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Das Regelventil 10 besitzt ebenfalls eine Membran 25, mit welcher
über eine Kolbenstange 26 ein Ab--,perrkörper 27 verbunden ist. Bei Druckbeaufschlagung
der Membran 25 über die Steuerleitung 22 wird der Absperrkörper 27 gegen eine einstellbare
Rückstellkraft einer Druckfeder 28 von seinem Sitz 29 abgehoben. Der Absperrkörper
27 gibt dabei den Durchtritt des Druckgases von dem Druckbehälter 11 zu dem hinteren
Teil 2 b der vorderen Wasserkammer 2 des Wärmeaustauschers frei.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die gesamte Druckgaszufiihrungs- und
-speicheranlage mittels der Verbindungsleitung 9 an einen Anschlußstutzen 30 der
Wasserkammer 2 angeflanscht. Die gesamte Gaszuführungs- und -speichereinrichtung
läßt sich daher in einfacher Weise von dem Anschlußstutzen 30 der Wasserkammer 2
lösen, wobei dieser durch einen Blindflansch oder ein in der Zeichnung nicht dargestelltes,
von Hand verstellbares Absperrorgan dichtend verschlossen wird. Da das Reinigen
der Kühlwasserrohre nur in größeren Zeitabständen von beispielsweise einer Woche
zu erfolgen braucht und nur wenige Sekunden dauert, ist es ohne weiteres möglich,
die in Fig. 1 dargestellte Gaszuführungs- und -speichereinrichtung ortsbeweglich,
beispielsweise fahrbar, auszubilden und sie jeweils nur im Bedarfsfalle an den zu
reinigenden Wärmeaustauscher anzuschließen. Auf diese -.-"eise ist es ohne -weiteres
möglich, für eine größere Anzahl von Wärmeaustauschern mit einer einzigen Druchgaszufiilirungs-
und -speichereinrichtung a uszukommen.
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Das Reinigen der Kühlwasserrohre des in Fig. 1 dargestellten Wärmeaustauschers
erfolgt in der Weise, (lal.l zunächst das Redttzierventil 13 von Hand geöffnet und
aitf einen bestimmten Gasdruck von beispielsweise 0 atü eingestellt wird. Das beispielsweise
aus Stick-- . 01 'i be# ' tehende Gas strömt aus der
Druckgasflasche 14 finit gedrosseltem Druck und in gedrosselter Menge in clen Druckgasspeicher
11. Der im Druckraum 11 lierrscliende Druck pflanzt sich über die Druckleitung 15
bis zur 'Membran 18 des Steuerventils 17 fort. Mit zunehmender Druckbelastung wölbt
sich die Membran 18 gegen die Rückstellkraft der Feder 24 nach unten durch, -wobei
gleichfalls der Kolbenschieber 20 nach unten bewegt -wird. Bei Erreichen eines durch
die Vorspannttng der Feder 24 einstellbaren Druckes im Druckraum 11 gibt der Kolbenschieber
20 die Verbindung zwischen der Druckleitung 16 und der Steuerleitung 22 frei, so
daß :ich der im Druckraum 11 herrschende Gasdruck bis zur Membran 25 des Regelventils
10 fortpflanzt. Unter dieser Druckbelastung -wölbt sich die Membran 25 gegen die
gleichfalls verstellbare Rückstellkraft der Feder 26 nach unten durch, -wobei der
Absperrkörper 27 dem Durchtritt des Druckgases aus dem Druckraum 11 zum hinteren
Teil 2 b der an die Kühlwasserzuleitung 5 angeschlossenen Wasserkammer 2 freigibt.
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Durch das beispielsweise unter einem Druck von annähernd 6 atü stehende
Druckgas wird die unter einem geringeren Wasserdruck von beispielsweise 2 bis 3
atü stehende Wasserfüllung aus dem hinteren Teil 2 b der Wasserkammer 2 verdrängt,
so daß das Druckgas durch die Düsen 8 des Zwischenbodens 7 in den vorderen Teil
2 a der Wasserkammer und darüber hinaus in die zu den Düsen 8 koaxial angeordneten
Rohrmündungen der Kühlrohre 1 strahlartig eingeblasen wird. Hierdurch wird in dem
vorderen Tei12a der Wasserkammer 2 ein einen hohen Druckgasanteil enthaltendes Kühlwasser-Druckgas-Gemisch
erzeugt, das infolge der durch die Druckgaszuführung bewirkten Druckerhöhung finit
großer Kraft in die Rohrmündungen hineingepreßt wird, während das in den Kühlrohren
1 befindliche Kühlwasser gleichfalls von Druckgas durchsetzt und entsprechend stark
beschleunigt wird. Die durch die Druckgaszuführung bewirkte Beschleunigung der Kühlwasserströmung
pflanzt sich über die Umlenkkammer 4 in die an die hintere Wasserkammer 3 angeschlossenen
Kühlrohre unter fortschreitender Expansion des im Kühlwasser enthaltenen Druckgases
und dementsprechend zunehmender Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwasser-Druckgas-Gemisches
fort. Das Kühlwasser und das im wesentlichen entspannte Druckgas treten dann über
den Stutzen 6 aus.
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Bei dem Übertreten des Druckgases aus der Druckkammer 11 in die vordere
Wasserkammer 2 fällt infolge der Drosselung der aus der Druckgasflasche 14 nachströmenden
Gasmenge durch das Reduzierventil 13 der Druck innerhalb der Druckkammer 11 ab.
Nach Absinken des Gasdruckes um einen durch die Vorspannting der Druckfeder 24 einstellbaren
Betrag wird der Kolbenschieber 20 durch die Feder 24 nach oben bewegt, derart, daß
die Verbindung zwischen der Druckleitung 16 und der Steuerleitung 22 unterbrochen
und die Steuerleitung 22 mit der Auspufföffnung 23 verbunden wird. Hierdurch wird
eine Druckentlastung der Membran 25 herbeigeführt, so daß der Absperrkörper 27 durch
die Feder 28 in Schließstellung gebracht und die weitere Druckgaszuführung aus der
Druckkammer 11 zur Wasserkammer 2 unterbrochen wird. Das Steuerventil
17 wird so eingestellt. daß die Unterbrechung der Druckgaszuführung durch
das Ventil 10 bereits bei einem Gasdruck erfolgt. der noch oberhalb des Z@'asserdruckes
in der Wasserkammer 2 liegt. Nach der Unterbrechung der Druckgaszuführung stellt
sich innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne von beispielsweise 1 Sekunde wieder
die normale Kühlwasserströmung innerhalb der Kühlrohre 1 ein.
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Nach dem Schließen des Regelventils 10 steigt der Gasdruck innerhalb
der Druckkatmner 11 innerhalb> einer durch Einstellung des Reduzierventils 13 regelbaren
Zeitspanne von vorzugsweise ebenfalls nur 1 bis 2 Sekunden wieder auf den für die
Betätigung des Steuerventils 17 erforderlichen Gasdruck an, -vorauf dieses wiederum
das Regelventil 10 schaltet und erneut den Durchtritt des Druckgases aus
dem Druckraum 11 zur Wasserkammer 2 freigibt. Im allgemeinen genügt eine drei- bis
fünfmalige Wiederholung dieses Vorgangs, um die an den Innenwandungen der Kühlrohre
1 haftenden Ansätze zu entfernen, -wobei es selbstverständlich bei stärkeren Verkrustungen
und Ansätzen möglich ist, mit einer etwas größeren Anzahl von Druckgasstößen zu
arbeiten. Das Stillsetzen der sich selbsttätig steuernden und pulsierende Druck-
Basstöße
erzeugenden Einrichtung erfolgt durch Schließen des Reduzierventils 13.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Wärmeaustauscher handelt es sich um
einen Kondensator mit einer größeren Anzahl von parallel und im Abstand zueinander
angeordneten Kühlwasserrohren 1, welche außenseitig von dem zu kondensierenden Dampf
umspült werden. Die Dampfzuführung erfolgt über einen Dampfeintrittsstutzen 31,
während für die Ableitung des Kondensates ein Abflußstutzen 32 vorgesehen ist.
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Die wasserdurchflossenen Kühlrohre 1 sind an beiden Enden an Wasserkammern
2, 4 a, 4 b, 4 c und 3 angeschlossen. Die Zuführung des Kühlwassers erfolgt über
einen Eintrittsstutzen 5 in die vordere Wasserkammer 2, von wo aus das Kühlwasser
unter mehrfacher Umlenkung durch die Umlenkkammern 4a, 4 b, 4c im Kreuzgegenstrom
(Strömungsrichtungen y, y1, y2, y3) zu der in Richtung z erfolgenden Dampfströmung
die Kondensatorrohre 1 durchströmt. Aus der Endwasserkammer 3 tritt das Kühlwasser
anschließend über den Abflußstutzen 6 aus.
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Die an die Kühlwasserzuleitung 5 angeschlossene vordere Wasserkammer
2 ist, ähnlich wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Gaskühler, durch einen parallel
und im Abstand zu den Mündungen der Kühlrohre 1 angeordneten plattenförmigen Zwischenboden
7 in einen ständig an die Kühlwasserzuleitung 5 und die Kühlrohre 1 angeschlossenen
vorderen Teil 2a und einen über den Anschlußstutzen 30 an eine Druckgasquelle anschließbaren
hinteren Teil 2 b unterteilt. Der plattenartige Zwischenboden 7 ist mit einer der
Anzahl der in die Wasserkammer 2 mündenden Kühlrohre entsprechenden Zahl von düsenartigen
Zuströmöffnungen 8a für das Druckgas ausgerüstet. Die Düsen 8 a sind koaxial zur
Längsachse der ihnen zugeordneten Kühlrohre 1 angeordnet und in Richtung auf die
Rohrmündungen durch rohrförmige Ansätze 8 b verlängert. Hierdurch erreicht man,
daß das Druckgas in scharfem Strahl in die Mündungen der Kühlrohre 1 eingeblasen
wird. Eine noch bessere Strahlwirkung läßt sich dadurch erreichen, daß an Stelle
der mit Verlängerungsrohren 8 b ausgerüsteten Düsen 8 a Venturi- oder Laval-Düsen
verwendet werden.
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Zum Reinigen der Innenwandungen der Kühlwasserrohre 1 kann beispielsweise
die in Fig. 1 dargestellte Gaszuführungs- und -speichereinrichtung an den Anschlußstutzen30dervorderen
Wasserkammer2 angeschlossen werden, worauf es zum Ingangsetzen der Reinigung lediglich
der Öffnung des Reduzierventils 13 bedarf. Zuvor kann durch Änderung der Vorspannung
der Ventilfedern 24 und 28 der öffnungs-und Schließdruck des Steuerventils 17 und
des Regelventils 10 dem jeweils vorhandenen Kühlwasserdruck und dem Volumen der
jeweils vorhandenen vorderen Wasserkammer 2 angepaßt werden. Hierbei ist in allen
Fällen dafür Sorge zu tragen, daß der Druck der bei jedem Druckstoß der vorderen
Wasserkammer 2 zugeführten Druckgasmenge größer bemessen ist als der Kühlwasserdruck
innerhalb der Wasserkammer 2.
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Die Zuströmöffnungen für das Druckgas können selbstverständlich auch
eine andere Ausbildung besitzen als bei den in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen.
So ist es beispielsweise möglich, an Stelle eines mit Düsen 8, 8a ausgerüsteten
Zwischenbodens 7 in die Wasserkammer 2 ein mit den Kühlrohren 1 zugeordneten Düsen
versehenes Rohrgitter einzubauen. Bei einem kleinen Volumen der vorderen Wasserkammer
2 und Kühlrohren 1 von verhältnismäßig kleinem Querschnitt ist es möglich, auf einen
mit Düsen oder Zuströmöffnungen ausgerüsteten Zwischenboden 7 ganz zu verzichten
und das Druckgas lediglich in entsprechend gesteuerten pulsierenden Stößen der vorderen
Wasserkammer 2 über den Anschlußstutzen 30 zuzuführen.
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An Stelle der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung kann selbstverständlich
auch eine andere Druckgasquelle verwendet werden. Beispielsweise ist es in manchen
Fällen möglich, den Druckgasspeicher und die Zuführungseinrichtung statt aus einer
Druckgasflasche aus einer Drucklufterzeugungsanlage zu speisen. Dabei empfiehlt
sich ebenfalls eine Zwischenschaltung eines Reduzierventils, um den Druck und die
Menge der der Druckkammer 11 zugeführten Druckluft annähernd konstant halten zu
können. Ferner ist es beispielsweise möglich, die Druckkammer 11 mit einer Schleuse
zu versehen, in der durch Zündung von Sprengstoffen bzw. Verbrennung von Brennstoffen
Druckgase erzeugt werden, die zur Beschleunigung und Unterbrechung des Kühlwasserstromes
in den Kühlrohren 1 Verwendung finden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das
Druckgas in der Druckkammer 11 selbst durch chemische Vorgänge, d. h. durch Einführen
von Chemikalien und Zusatz von Luft oder Wasser, zu erzeugen. Dies wäre beispielsweise
möglich durch Reaktion von Karbidmehl mit Wasser bzw. Phosphor oder Natrium mit
Luft. In allen diesen Fällen ist es jedoch zweckmäßig, der Wasserkammer 2 einen
durch vorzugsweise selbsttätig arbeitende Regeleinrichtungen vorgeschaltetem Druckgasspeicher
11 vorzuschalten, der gewährleistet, daß bei jedem Druckstoß der vorderen Wasserkammer
2 eine ausreichend große Druckgasmenge zugeführt wird.
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Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung des Druckgases besteht in der
Verwendung von Gaspatronen. In Fig. 4 ist eine Vorrichtung zur Öffnung derartiger
Gaspatronen dargestellt, welche an Stelle der Druckgasflasche 14 an den Anschlußstutzen
11a der Druckkammer 11 angeschlossen werden kann. Diese Vorrichtung besitzt eine
auf einer Achse 33 drehbare Patronentrommel 34 mit mehreren Bohrungen 35 für die
Aufnahme der Gaspatronen. Die jeweils koaxial zur Bohrung 36 angeordnete Gaspatrone
kann mittels eines Schlagbolzens 37 gezündet werden.
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Selbstverständlich ist es möglich, an Stelle eines pneumatisch gesteuerten
Regelventils 10 ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil für die Regelung des Gasdurchtritts
aus dem Druckraum 11 in die vordere Wasserkammer 2 vorzusehen. In diesem Falle wird
durch das Steuerventil 17 nach Erreichen eines einstellbaren Gasdruckes in
der Druckkammer 11 der Magnetstromkreis des Regelventils 10 geschlossen, wodurch
dessen Absperrkörper von seinem Sitz abgehoben wird.