DE3125503C2

DE3125503C2 - Vorrichtung zum Klassieren von kugelförmigen elastischen Festkörpern zur Reinigung von Wärmetauscherrohren

Info

Publication number: DE3125503C2
Application number: DE3125503A
Authority: DE
Inventors: Masahiko Mito Miyai; Yasuteru Mukai; Isao Okouchi; Katsumoto Otake; Takuya Hitachi Sasaki; Sankichi Takahashi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-06-30
Filing date: 1981-06-29
Publication date: 1984-02-09
Also published as: KR830006654A; CA1172207A; AU528372B2; AU7213581A; US4435285A; DE3125503A1; KR860001596B1; JPS5713029A

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Sortieren von insbesondere elastischen Kugeln zum Reinigen der Innenwände von Wärmetauscherrohren, die einen Behälter (21) von kreisförmigem Querschnitt mit einem oberen Einlaufstutzen (23) für Kühlwasser und die elastischen Kugeln (10a, 10b) und mit einem unteren Auslaß (24) für die größeren Kugeln (10a) aufweist. Mittig im Behälter (21) ist ein konischer Trenn- bzw. Sortiereinsatz (22) angeordnet, in dessen Wand Löcher (26) von vorbestimmter Form und Größe vorgesehen sind. Dieser hülsenförmige Einsatz (22) begrenzt mit der Umfangswand des Behälters (21) eine ringförmige Wirbelkammer, in welche das einströmende Kühlwasser zusammen mit den Schaumstoff-Kugeln in eine intensive Wirbelströmung versetzt wird. Die bis unter die durch die Löcher vorgegebene Größe abgeriebenen elastischen Kugeln werden über einen weiteren Auslaßstutzen (25) aus dem Inneren des Einsatzes (22) ausgetragen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Klassieren von kugelförmigen elastischen Festkörpern zur Reinigung von Wärmetauscherrohren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Dampfturbinenanlagen haben in der Regel einen Kondensator, der als Röhren-Wärmetauscher ausgebildet ist. Zum Beibehalten der erwünschten hohen Wirkungsgrade der Anlage müssen die Innenwände der Kühlrohre des Kondensators von Schmutz und anderen Ablagerungen freigehalten werden. Hierzu werden elastische Reinigungskugeln aus z. B. Schaumstoff oder Schaumgummi zusammen mit dem Kühlwasser durch den Kondensator gefördert, um die Ablagerungen von den Innenflächen der Rohre zu lösen.

Der Durchmesser der Kugeln ist etwas größer als der Innendurchmesser der Rohre. Nach längerem Gebrauch verkleinern sich die Kugeln durch Abrieb, wodurch sich ihre Reinigungswirkung verringert. Zum Abscheiden derartig verschlissener Kugeln aus dem Kühlwasser und von den anderen noch ausreichend großen Kugeln ist eine Klassiervorrichtung der angegebenen Gattung bekannt (US-PS 38 41 397), bei welcher ein Korb eine Vielzahl von Löchern aufweist, durch welche die abgeriebenen, zu kleinen Schaumstoffbälle hindurchtreten und so abgeschieden werden. Der Korb ist jedoch nur an einer Seite des Innenraumes eines zylindrischen Gefäßes befestigt und hat daher eine ungenügende Trennwirkung, weil die Abscheidung nur auf dem dynamischen Druck des Kühlwassers beruht.

Aus der DE-AS 15 36 770 ist eine zweistufige Trenneinrichtung für Flüssigkeiten bekannt, die als erste Stufe einen Hydrozyklon und als zweite Stufe ein mechanisches Filter aufweist und zur Reinigung von Flüssigkeiten eingesetzt wird. Eine Abscheidung von übermäßig abgeriebenen Schaumstoffkugeln aus einem Reinigungssystem von Wärmetauschern ist mit dieser Einrichtung nicht möglich.

Ferner ist aus der GB-PS 7 46 828 ein Naßklassierer bekannt, bei dem die Flüssigkeit mit den darin suspendierten Feststoffen in das Innere eines in Form

¹⁽¹ eines Hydrozyklons ausgebildeten Raums eingeleitet wird, dessen zylindrischer Auslaufstutzen in ein zylindrisches Sieb ausmündet Auch mit diesem bekannten Naßklassierer lassen sich verschlissene Schaumstoffkugeln von relativ hoher Elastizität nicht ohne weiteres aus der Reinigungsflüssigkeit bzw. von den noch unverschlissenen Schaumstoffkugeln abtrennen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, die mit verbessertem

-^(l Trenneffekt arbeitet und bei der Verstopfungen des Trenneinsatzes durch die elastischen Festkörper vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1

" gelöst

Das technisch wesentliche Merkmal der Erfindung liegt in der Ausbildung eines mit hohtr Intensität zirkulierenden Flüssigkeitsstroms in der ringförmigen Wirbelkammer des Behälters, der einen auch bei

» anderen Zentrifugalabscheidern wirksamen Fliehkraft-Effekt auf die im Flüssigkeitsstrom enthaltenen elastischen Festkörper ausübt. Dabei werden die unverschlissenen größeren Festkörper durch diese Zentrifugalkräfte nach radial außen gedrängt, während die übermäßig verschlissenen kleineren Festkörper sich im radial inneren Teil der zirkulierenden Strömung befinden und zusammen mit einem Teil der Wärmeaustauschflüssigkeit durch die Öffnungen im Trenneinsatz abgezogen werden. Diese Vortrennung innerhalb der Wirbelkammer hat zur Folge, daß bei ausreichend hoher Strömungsgeschwindigkeit keine größeren Festkörper an die Außenfläche des Einsatzes gelangen und die Bohrungen unter gleichzeitiger elastischer Verformung verstopfen können.

^4:5 Zweckmäßige Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Vertikalschnitt einer Klassiervorrichtung;

F i g. 2 einen Querschnitt II-II der Klassiervorrichtung nach F i g. 1;
F i g. 3 ein Diagramm des Trennerfolges bei Verwen-

">⁵ dung einer Vorrichtung nach F i g. 1 bzw. 2;

F i g. 4 ein Reinigungssystem mit elastischen Kugeln und einer Klassiervorrichtung für einen Kondensator.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Klassiervorrichtung 20 wird zum Abscheiden von verschlissenen

^wl elastischen Reinigungskugeln verwendet, mit denen die Innenflächen von Wärmetauscherrohren von Ablagerungen und Schmutz gereinigt werden. Die Klassiervorrichtung 20 weist einen konischen Behälter 21 von kreisrundem Querschnitt auf, in dem mittig und

^bS gleichachsig ein konischer Trenneinsatz 22 angeordnet ist. In der Umfangswand des Trenneinsatzes 22 sind Maschen oder öffnungen 26 vorgesehen, die aufgrund ihrer Form und Größe nur die verschlissenen Schaum-

stoffbälle bzw. Reinigungskugeln 106 hindurchlassen. Zweckmäßig ist die Größe dieser Öffnungen 26 gleich dem Innendurchmesser der Kondensator-Rohre, während die neuen und ausreichend großen Schaumstoffkugeln einen Durchmesser von ca. 1,5 mm großer als die Innendurchmesser dieser Kondensator-Kühlrohre haben. Die bis zum Innendurchmesser der Kondensatorrohre abgeriebenen Schaumstoffbälle 106 bewirken keinen ausreichend hohen Reinigungseffekt. Der Behälter 21 weist ferner einen Einlaufstutzen 23 auf, durch welchen dk; Reinigungskugeln 10a, 106 in das Behälterinnere tangential einströmen.

Die noch ausreichend großen elastischen Reinigungskugein 10a verlassen den Behälter durch einen Auslaufstutzen 24. Der Einlaßstutzen 23 ist an den oberen Teil des Behälters 21 und der Auslaufstutzen 24 ist im unteren Behälterteil in Umfangsrichtung versetzt zum Einlaßstutzen 23 angeschlossen. Ein Abzugsrohr 25 dient zum Austragen der verschlissenen Schaumstoffbälie 106, die durch die Öffnungen 26 hindurch in das innere des konischen Einsatzes 22 gelangt sind. Dieses Abzugsrohr 25 ist am oberen Behälterdeckel im Anschluß an den Einsatzteil von größerem Durchmesser angeordnet. Die verschlissenen Reinigungskugeln 106 werden zusammen mit dem Kühlwasser am axialen oberen Ende des Behälters und des konischen Einsatzes 22 über das Abzugsrohr 25 ausgetragen. Der konische Einsatz 22 ist mit seinem breiteren Ende neben dem Einlaufstutzen 23 und mit seinem schmaleren Ende im Bereich des Ablaufstutzens 24 angeordnet. Die Löcher zum Hindurchtreten nur der verschlissenen Reinigungr-Schaumstoffbälle 106 sind im Bereich unterhalb der Ausmündung des Einlaufstutzens 23 in das Gehäuse 21 angeordnet, d. h. in einem Bereich zwischen der Ausmündung des Einlaufstutzens 23 und dem schmaleren Endteil des Einsatzes 22.

Durch eine derartige Anordnung entsteht eine intensive Wirbelströmung des Kühlwassers und der darin suspendierten Reinigungskugeln 10a, 106 in einem Ringraum zwischen der inneren Umfangsfläche des Behälters 21 und der Außenfläche des Trenneinsatzes 22. Die intensive Wirbelung des Kühlwassers im Gehäuse 21 bewirkt, daß die abgeriebenen Reinigungskugeln von den noch gebrauchsfähigen Kugeln mit hohem Wirkungsgrad getrennt werden.

Im Betrieb gelangen die gebrauchsfähigen Reinigungskugeln 10a und die abgeriebenen Reinigungskugeln 106 in tangentialer Richtung zusammen mit dem Kühlwasser in den Behälter 21 unter intensiver Wirbelbildung und durchströmen den zwischen der Innenwand des Behälters 21 und der Außenwand des Trenneinsatzes 22 gebildeten Wirbelraum. In dieser Wirbelströmung bewegen sich die noch gebrauchsfähigen größeren Reinigungskugeln 10a von g.'ößerem Durchmesser und damit größerer Masse längs der inneren Umfangsfläche des Behälters 21 unter der Einwirkung der durch die Wirbelströmung hervorgerufenen Zentrifugalkräfte. Die abgeriebenen Reinigungskugeln 106 haben einen geringeren Durchmesser und eine kleinere Masse und werden aus diesem Grunde bevorzugt in dem radial inneren Bereich der Wirbelkammer, d. h. an der äußeren Umfangsfläche des hülsenförmigen Trenneinsatzes 22 konzentriert, da auf sie kleinere Zentrifugalkräfte einwirken.

Das in den Behälter einströmende Kühlwasser bildet eine Wirbelströmung und wird durch die Löcher 26 in den Innenraum des Trenneinsatzes 22 gedrückt, aus dem es dann durch den Abzugsstmzen 25 abgezogen wird.

Aus diesem Grunde werden die den konischen Trenneinsatz 22 umströmenden abgeriebenen Schaumstoffbälle von geringer Masse zusammen mit dem Kühlwasser durch die Löcher 26 in das Innere des Trenneinsatzes 22 hineingesaugt und anschließend durch das Abzugsrohr 25 mit ausgetragen. Gleichzeitig werden die noch brauchbaren Schaumstoffbälle 10a in der ringförmigen Wirbelströmung nach radial außen, d. h. gegen die innere Umfangswand des Behälters 21 durch die Zentrifugalkräfte gedrückt. Daher können diese noch brauchbaren Schaumstoffbälle bzw. Reinigungskugeln 10a aus der Klassiervorrichtung durch wahlweises Öffnen eines im Auslaßstutzen 24 angeordneten Ventils ausgetragen und im Reinigungssystem des Kondensators wieder verwendet werden. Da der Trenneinsatz 22 ebenso wie der Behälter 21 in Form von Kegelstümpfen ausgeführt sind, verengt sich der Querschnitt der ringförmigen Wirbelkammer allmählich, was eine entsprechende Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit und damit der auf die noch brauchbaren Reinigungskugeln 10a einwirkenden Zentrifugalkräfte sowie eine entsprechend effektivere Aussortierung der verschlissenen Schaumstoffbälle zur Folge hat, während sich die noch brauchbaren Schaumstoffbälle 10a im Bodenbereich der Vorrichtung sammeln. Bei geschlossenem Ventil im Auslaßrohr 24 erfolgt eine Sammlung der noch brauchbaren Schaumstoffbälle 10a im Behälter 21, ohne daß diese in das Reinigungssystem des Kondensators zurückgeführt werden. Bei geschlossenem Ventil im Auslaßrohr 24 erfolgt jedoch ein kontinuierlicher Austrag der abgeriebenen Schaumstoffkugeln 106 durch das Abzugsrohr 25 zusammen mit dem Kühlwasser, während die noch brauchbaren Schaumstoffbälle im Behälter 21 zurückgehalten werden und zusammen mit dem Kühlwasser die Wirbelströmung aufrechterhalten.

Die vorstehend beschriebene Klassiervorrichtung hat folgende Vorteile:

1. Durch die kegelstumpfförmige Ausbildung des hülsenförmigen Trenneinsatzes 22 und dessen koaxiale Anordnung im Behälter 21 ergibt sich ein großer Trennraum zum Aussortieren der abgeriebenen Schaumstoffbälle 106 von den noch brauchbaren Schaumstoffbällen 10a in der um die Mittelachse rotierenden Wirbelströmung. Ferner können die noch brauchbaren Schaumstoffbälle 10a in einem Bereich nahe der inneren Umfangswand des Behälters konzentriert werden, während sich eine Anreicherung der abgeriebenen Schaumstoffbälle 106 in einer Zone nahe der äußeren Umfangsfläche des Trenneinsatzes 22 ergibt, was eine effektive Trennung der beiden Kugeltypen 10a, 106 ermöglicht.

2. Die Löcher 26 im kegeistumpfförmigen Trenneinsatz 22 können nicht durch die größeren Schaumstoffbälle 10a verstopfen, da diese in einer vom Trenneinsatz 22 entfernten Umfangszone konzentriert sind.

3. Da die Abscheidung durch die vom dynamischen Druck des Kühlwassers erzeugte Wirbelströmung erfolgt, sind keinerlei manuelle Arbeiten oder zusätzliche Antriebsenergien notwendig.

Es wurden Versuche zum Erfassen des Trennerfolges mit der erfindungsgemäßen Klassiervorrichtung bei verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten V₁ unter Verwendung eines Einlaufrohres 23 von 100 0 und von

Schaumstoffbäiien mit den verschiedenen Durchmessern von 5 0,7 0,9 0 und 13 0. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in F i g. 3 dargestellt. Der darin verwendete Ausdruck »Sammelverhältnis« bedeutet das Verhältnis der Anzahl an durch die Löcher 26 des Einsatzes 2 von 7 0 hindurchgetretenen Kugeln zur Gesamtanzahl an Reinigungskugeln im Kühlwasser, welche die gleiche Größe wie die durch die Öffnungen 26 gesammelten Kugeln haben. Natürlich können nur die Reinigungskugeln von 5 0 und 7 0 durch die ι ο öffnungen gesammelt werden, während die Reinigungskugeln mit Durchmessern größer als 7 0 durch den Auslaßstutzen 24 ausgetragen wurden. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß der Trennerfolg steil ansteigt, sobald die Strömungsgeschwindigkeit V, den Wert von 0,8 m/s übersteigt und eine perfekte Trennung vorliegt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit Ki höher als 1,5 m/s beträgt

Im folgenden wird eine praktische Anwendung einer Schaumstoffkugel-Klassiervorrichtung gemäß der Erfindung in einem System zum Reinigen der Wärmetauscher-Kühlrohre anhand der Fig.4 beschrieben. Zum Reinigen der Innenwände der Kühlrohre 5 eines Kondensators 1 durch zirkulierende Schaumstoffbälle 10 wird eine Pumpe 7 eingeschaltet, welche die Schaumstoffbälle 10 aus einem Speicherbehälter 8 in ein Kühlwasserrohr 2a fördert, welches mit der Kühlwassereinlaßkammer 3a des Kondensators über einen Verteiler 9 verbunden ist. Die Schaumstoffbälle 10 verteilen sich dann über den gesamten Bereich der Einlaßkammer 3a und gelangen in jedes der vielen Kühlrohre 5 zum mechanischen Lösen von Ablagerungen an ihren Innenflächen. Aus den Kühlrohren gelangen die Schaumstoffbälle 10 in eine Kühlwasser-Auslaßkammer 3b des Kondensators und werden aus dieser über ein Kühlwasserrohr 2b ausgetragen. Die Schaumstoffbälle 10 werden dann von einem Siebeinsatz 6 zurückgehalten, welcher im Kühlwasserrohr 2b angeordnet ist und anschließend durch eine Pumpe 7 zum Speicher 8 zurückgeführt. Anschließend werden die Schaumstoffbälle 10 so oft wieder durch den Kondensator geschickt, bis dessen Kühlrohre vollständig gereinigt sind.

Ein Teil der von der Pumpe 7 geförderten Schaumstoffbälle 10 gelangt in die Klassiervorrichtung 20 über das an die Förderseite der Pumpe 7 angeschlossene Einlaufrohr 23. Die Klassiervorrichtung 20 arbeitet in der anhand der F i g. 1 bis 3 beschriebenen Weise und scheidet die übermäßig abgeriebenen Schaumstoffbälle 10i von den noch brauchbaren Schaumstoffbällen 10a ab. Die noch brauchbaren Schaumstoffbälle 10a werden durch den Auslaßstutzen 24 und das Ventil 30 in den Speicher 8 zur erneuten Verwendung im Kondensator eingeführt, während die abgeriebenen Schaumstoffbälle 106 über das Abzugsrohr 25 aus dem System abgezogen werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann selbstverständlich auch in Verbindung mit anderen Wärmetauschern eingesetzt werden. Auch bei diesen ermöglicht sie eine äußerst wirksame Klassierung von in einer Flüssigkeit suspendierten Festkörpern nach der jeweiligen Körpergröße unter Ausnutzung einer intensiven Wirbelströmung der Flüssigkeit.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Klassieren von kugelförmigen elastischen Festkörpern zur Reinigung von Wärmetauscherrohren, bestehend aus einem von einer Flüssigkeit und den darin suspendierten Festkörpern durchströmten Behältern mit Einlaß- und Auslaufstutzen und aus einem im Behälter angeordneten perforierten Trenneinsatz zum Abscheiden von zu kleinen verschlissenen Festkörpera dadurch gekennzeichnet, daß der mittig im Behälter (21) angeordnete Trenneinsatz (22) eine ringförmige Wirbelkammer begrenzt, in die der Einlaßstutzen (23) tangential einmündet, und daß der Auslaufstutzen (24) für die zu kleinen Festkörper (iOb) aus dem Inner.raum des Trenneinsatzes (22) und. der Auslaufstutzen (24) für die unverrchlissenen größeren Festkörper (XOa) aus der Wirbelkammer herausgeführt sind

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßstutzen (23) am oberen Teil des Behälters (21) und der Auslaufstutzen (24) für die größeren Festkörper {tOa) am unteren Teil des Behälters (21) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trenneinsatz (22) eine konische Form hat, wobei der schmalere Teil neben dem Auslaufstutzen (24) und der breitere Teil neben dem Einlaßstutzen (23) liegen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der im Bereich der Einlaßströmung liegende Teil des Trenneinsatzes ungelocht ist.