DE3132797A1

DE3132797A1 - Vorrichtung zum reinigen von waermetauscherrohren

Info

Publication number: DE3132797A1
Application number: DE19813132797
Authority: DE
Inventors: Gorden F. Elm Grove Wis. Leitner
Original assignee: Water Services of America Inc
Current assignee: Water Services of America Inc
Priority date: 1980-08-21
Filing date: 1981-08-19
Publication date: 1982-05-06
Also published as: JPS5755398A; US4353414A

Description

Vorrichtung zum Reinigen von Wärmetauscherrohren

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Reinigen von Wärmetauscherrohre]! der in der US-Patent-* anraeldung 920 644/78 der Anmelderin beschriebenen Art.

Wie in der vorstehend genannten US-Patentanmeldung beschrieben, weist ein Kondensator eine Vielzahl von Kühlrohren auf, welche durch an einer Rohrplatte oder Rohrwand befestigte Trennwände in Gruppen unterteiLt ist. An den betreffenden Enden der Rohre ist jeweils ein ein Reinigungselement, z.B. eine Bürste enthaltender Käfig angebracht. Gegenüber den in Gruppen zusammengefaßten Enden der Rohre ist ein Gegenstrom-Zuleitungsarm angeordnet, welcher über die offenen Enden der Rohre hinweg bewegbar und in abdichtende Anlage an den jeweils eine Gruppe umgrenzenden Trennwänden bringbar ist. Der Zuleitungsarm dient dazu, Kühlwasser im Gegenstrom durch die

„ Rohre jeweils einer Gruppe hindurchzuleiten, so daß die Reinigungselemente durch die Rohre hindurchbewegt werden. Bei der Weiterbewegung des Zuleitüngsarms hört der Gegenstrom des Kühlwassers auf, und die Reinigungselemente kehren entlang den Rohren in ihre jeweiligen. Käfige

3Q zurück.

Für die Erzeugung· des für den Gegenstrom notwendigen Drucks ist es notwendig, daß die Rohre an ihren Enden zu Gruppen zusammengefaßt sind, was mittels der Trennwände bewerkstelligt ist.

In gewissen Fällen kann es erwünscht sein, einen vorhandenen Wärmetauscher oder Kondensator nachträglich mit

einer Gegenstrom-Eeinigungsvorrichtung der beschriebenen Art auszurüsten. Zu diesem Zweck müssen die Rohre an ihren Enden zu Gruppen zusammengefaßt werden. In vielen vorhandenen Anlagen sind die Enden der Eohre jedoch so eng nebeneinander angeordnet, daß es äußerst schwierig oder gar unmöglich ist, Trennwände dazwischen einzubauen.

Darüber hinaus ist es im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit eines Kondensators zumeist vorteilhaft, eine möglichst große Anzahl von Kühlrohren in einem Kondensator von gegebenen Abmessungen unterzubringen. In dieser Hinsicht kann die Verwendung von besonderen Trennwänden zwischen den Bohrenden bzw. Käfigen selbst bei neu zu erstellenden Anlagen hinderlich sein.

Ein Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung einer Gegenstrora-Eeinigungsvorrichtung der genannten Art, bei welcher die Anordnung von besonderen Trennwänden zwischen den Käfigen nicht notwendig ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Eeinigungsvorrichtung der genarm ten Art, welche sich mühelos in einen vorhandenen Wärmetauscher einbauen läßt.

Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung einer solchen Eeinigungsvorrichtung, welche die Unterbringung einer möglichst großen Anzahl von Rohren in einem Wärmetauscher . oder Kondensator von gegebenen Abmessungen ermöglicht.

^ Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die genannten Ziele dadurch erreicht, daß die Zusammenfassung der Eohre zu im Gegenstrom zu reinigenden Gruppen nicht durch besondere Trennwände sondern durch die besondere Ausbildung der Käfige selbst bewerkstelligt ist.

Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung weisen die entlang der Begrenzung jeweils einer aus einer Anzahl

von Ronren zu bildenden Gruppe angeordneten Käfige jeweils einen auswärts hervorstehenden Rand auf, wobei die Ränder einander benachbarter Käfige zur Bildung einer langgestreckten Kontaktfläche fur die abdichtende Anlage des Gegenstrom-Zuleitungsarms miteinander verbindbar sind.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die die jeweilige Gruppe begrenzenden Ränder einander benachbarter Käfige im wesentlichen kreisbogenförmig ausgebildet, und die Breite der in abdichtende Anlage an der aus. den Rändern gebildeten Kontaktfläche bringbaren Teile des Zuleitungsarms ist wenigstens gleich der Kreisbogenhöhe der einzelnen Ränder. Dabei ist der Radius der kreisbogenförmigen Ränder größer als der Radius der Wandung des jeweiligen Käfigs.

Gemäß noch einem weiteren Merkmal der Erfindung bilden die genannten Ränder jeweils das äußere Ende eines den jeweiligen Käfig an einer Seite verschließenden, gewölbten Wandelements, welches.sich zum inneren Ende des Käfigs erstreckt und dazu dient, den von dem in abdichtender Anlage an den Rändern befindlichen Gegenstrom-Zuleitungsarm auf diese ausgeübten Druck aufzunehmen,.

.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sehen vor, daß die Wandelemente einander benachbarter Käfige miteinander verbunden sind, um eine Querdurchströmung im wesentlichen zu unterbinden, und daß die Wandelemente

on " - -

^υ an den inneren Enden Anschläge aufweisen, mit denen sie sich an der jeweils zugeordneten Rohrwand abstützen.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

3Pig. 1 eine aufgeschnittene Teil-Schrägansicht eines als Kondensator arbwitenden Wärmetauschers, an welchem die Erfindung anwendbar ist,

Fig. 2 eine Teil-Schnitt ansicht einer bekannten Reini- . gungsvorrichtung mit einem in abdichtender Anlage an einer Gruppe von Rohren befindlichen Gegenstromzuleitungsarm,

Fig. 3 eine Schrägansicht einer Anzahl von miteinander verbundenen Käfigen der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung,

Fig. 4 eine Fig. 2 entsprechende Schnittansicht einer Gruppe von Rohren und Käfigen mit einem in abdichtender Anlage daran befindlichen Zuleitungsarm und

Fig. 5 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 4.

Im folgenden ist die Erfindung, entsprechend der eingangs • genannten US-Patentanmeldung 920 644, in der Anwendung an einem Röhren-Wärmetauscher in Form eines Dampfkondensators erläutert.

Ein in Fig. 1 gezeigter Kondensator 1 hat ein Gehäuse 2, in welchem eine Vielzahl von Rohren 3 untergebracht ist. Die Rohre 3 erstrecken sich von einem (nicht gezeigten) zulaufseitigen Ende des Gehäuses 2 bis in eine durch eine äußere Stirnwand 4 begrenzte Kammer 5 am anderen Ende des Gehäuses. Unter Druck zugeführtes Kühlwasser durchströmt die Rohre von der Zulaufseite zur Kammer 5» aus welcher es dann abfließt» Im Betrieb des Kondensators ist die Kammer 5 im wesentlichen mit Wasser gefüllt. Der Abdampf einer Turbine od. dergl. tritt über einen . Einlaß 6 in das Gehäuse ein, wird durch Kontakt mit den Rohren kondensiert und fließt als Kondensat an der

Unterseite des Gehäuses ab.
35

Die Rohre 3 sind durch einwärts ihrer Enden angeordnete Rohrwände 7 in einer zylindrischen Anordnung zusammengehalten.

Wie man in Fig. 1 ferner erkennt, ist in der Kammer 5 eine einen großen Durchmesser aufweisende Hohlwelle 8 koaxial mit dem Gehäuse 2 und der zylindrischen Anordnung der Rohre 3 angeordnet. Das äußere Ende der Hohlwelle 8 durchsetzt die äußere Stirnwand 4 und ist antriebsübertragend mit einem über einen Schalter 10 steuerbaren Motor 9 verbunden. Innerhalb der Kammer 5 &at die Hohlwelle 8 wenigstens einen Einlaß 11. Eine in der Hohlwelle 8 angeordnete Pumpe 13 ist von einem über einen Schalter 14 steuerbaren Motor 12 antreibbar.

Das über die Pumpe 13 hinaus einwärts in Richtung auf die Rohre 3 hervorstehende innere Endstück der Hohlwelle 8 trägt einen sich über die Enden der Rohre 3 hinweg radial auswärts erstreckenden Gegenstrom—Zuleitungsarm 15· Dieser hat ein im wesentlichen zylindrisches, hohles Gehäuse 16, welches an der den Rohren 3 zugewandten Seite eine langgestreckte öffnung aufweist. Diese ist durch zwei in radialer Richtung/divergierende Randstehe 17 begrenzt, welche an ihrem freien Ende jeweils eine elastische Dichtung 18 tragen.

Der Gegenstrom-Zuleitungsarm 15 arbeitet zusammen mit an den Enden der durch Trennwände zu einzelnen Gruppen zusammengefaßten Rohre 3 angeordneten Reinigungseinrichtungen 19.

In der in ÜFig. 2 dargestellten und in der genannten US-Patentanmeldung 920 644 beschriebenen Ausführung

weist jede Reinigungseinrichtung 19 einen zylindrischen Käfig 20 auf, welcher in Preßpassung in das äußere Ende des jeweiligen Rohrs 3 eingepaßt ist und über die Rohrwand 7 hinaus hervorsteht. Jeder Käfig 20 enthält ein Reinigüngselement 21 in Form einer Bürste, welche durch

das das jeweilige Rohr 3 durchströmende Wasser in Anlage an Anschlägen 22 des Käfigs 20 gehalten ist. Die Bürsten 21 haben einen solchen Durchmesser, daß sie sich durch die Rohre 3 hindurchbewegen lassen.

Die Rohre 3 sind durch an der Bohrwand 7 befestigte, z.B. angeschweißte, in radialer Richtung stetig divergierende Trennwände 24 in einzelne, zur Mitte hin etwa keilförmig zulaufende Gruppen 23 zusammengefaßt. 5

Bei der Drehung des Gegenstrom-Zuleitungsarms 15 bewegen sich dessen Randstege 17 nacheinander über die einzelnen Gruppen 23 der Rohre 3 hinweg. Dabei kommen die Randstege 17 in Anlage an den Rändern der zwischen den Reinigungseinrichtungen 19 der einzelnen Gruppen verlaufenden Trennwände 24, um den Zuleitungsarm 15 abdichtend mit. den Rohren der jeweiligen Gruppe zu verbinden. Bei Antrieb der Pumpe 13 durch den Motor 12 wird Wasser mit einem über demjenigen des die Rohre 3 durchströmenden Kühlwassers liegenden Druck über den Zuleitungsarm 15 zu den Rohren 3 der betreffenden Gruppe gefördert, so daß es im Gegenstrom darin zurückfließt. Dadurch werden die Bürsten 21 aus den Käffigen 20 mitgenommen und durch die Rohre 3 hindurchbewegt, um sie zu reinigen. Bei der Weiterbewegung des Zuleitungsarms 15 lösen sich die Randstege 17 von den Trennwänden 24, so daß der Gegenstrom aufhört und die Bürsten 21 in ihre Käfige 20 zurückkehren. .

Wie eingangs erwähnt, kann der Einbau der Trennwände 24 in einen bereits vorhandenen Kondensator äußerst schwierig sein. Darüber hinaus beanspruchen die Trennwände 24 einen gewissen Raum, welcher beim Bau eines Kondensators besser für die Unterbringung weiterer Rohre genutzt

. werden könnte. Diese Schwierigkeiten werden durch die nachstehend anhand von Fig. 3 bis 5 erläuterte Erfindung behoben.

Gemäß der Erfindung werden die Reinigungseinrichtungen

bzw. deren Käfige selbst für die Abgrenzung der einzelnen Gruppen von Rohren 3 herangezogen, so daß die Trennwände 24 nicht notwendig sind.

Vie man in Pig. 3 bis 5 erkennt, weist jede Reinigungseinrichtung 19a einen Käfig 20a auf, welcher an seinem inneren Ende etwa durch Preßpassung mit dem äußeren Ende des jeweiligen Rohrs 3 verbunden ist» Jeder Käfig 20a enthält ein Reinigungselement, z.B. eine Bürste 21a, und weist am äußeren Ende Anschläge 22a für diese auf.

Die entlang den Begrenzungen jeweils einer aus den Rohren 3 zu bildenden Gruppe angeordneten Käffige 20a sind jeweils an einer Seite durch ein damit einstückiges, sich in Längsrichtung erstreckendes Wandelement 25 verschlossen. Die Wandelemente 25 sind gewölbt und weisen nahe dem inneren Ende des jeweiligen Käfigs 20a einen .Anschlag-26 auf, mit we'lchem sie sich an der Rohrwand 7 abstützen (Fig. 4). Die Längsränder der Wandelemente 25 einander benachbarter Käfige 20a sind abdichtend miteinander verbunden, z.B. mittels einer Raupe 27 aus einem mit dem Material der Wandelemente verträglichen, heiß aufgeschweißten Kunststoff—lUllmateriai.

Die Wandelemente 25 stehen in Längsrichtung über den jeweiligen Käfig 20a hinaus hervor und lauf en in einem verbreiterten Rand 28 aus. Die Ränder 28 sind ebenfalls, beispielsweise durch Verschweißen mit einem Kunststoff, abdichtend miteinander verbunden. Die Ränder 28 sind kreisbogenförmig und haben einen größeren Radius als die Wandung des jeweiligen Käfigs 20a.

Beim Zusammenbau der Reinigungseinrichtungen 19a ergibt sich somit, wie in lig. 3 dargestellt, eine durchgehende Reihe aus miteinander verbundenen Wandelementen 25 j welche an die Stelle der Trennwand 24- treten kann.

Fig. 4- zeigt eine einzige Rohrgruppe 23a, welche beiderseits durch eine Reihe von miteinander verbundenen Wandelementen 25 begrenzt ist. Der gegenseitige Abstand der Ränder 28 entspricht dabei im wesentlichen dem Abstand, zwischen den Randstegen 17 des Zuleitungsarms 15. "Ia der

in Pig. 4 gezeigten Stellung des Zuleitungsarms 15 befinden sich die Dichtungen 18 der Randstege 17 in Anlage an den Reihen der Ränder 28 der Wandelemente 25» so daß die Gruppe 23a der Rohre abdichtend mit dem Zuleitungsarm 15 verbunden ist und die Bürsten 21a durch Erzeugung eines Gegenstroms durch die Rohre 3 hindurchbewegt werden können, um diese zu reinigen.

Um eine sichere Abdichtung zu gewährleisten, ist die Bogenhöhe der kreisbogenförraigen Ränder 28 der Wandelemente 25 nicht größer als die Breite der daran in Anlage kommenden Dichtungen 18 an den Randstegen 17 des Zuleitungsarms 15 (Fig. 5)·

In der in Fig. 4 gezeigten, abdichtenden Arbeitsstellung übt der Zuleitungsarm 15 einen gewissen Axialdruck auf die Reinigungseinrichtungen 19a aus,, welcher jedoch durch die sich über die Anschläge 26 an der Rohrwand 7

abstützenden Wandelemente 25 aufgenommen wird. 20

Die Erfindung schafft somit eine äußerst zweckmäßige Reinigungsvorrichtung, welche sich mit geringem Aufwand einbauen läßt, wartungsfreundlich ist und bei Bedarf

mühelos ausgewechselt werden kann. 25

Claims

PATENTANWÄLTE

REf¹HESENTATlVES BEFORE THE EUHOPFAISt PATENT OFFICE

A. GRUNECKER

DiPL-tNG

H. KINKELDEY

Dft ir«

W, STOCKMAIR

DRlNC Ant: ICAlItOI)

K. SCHUMANN

CMRERNAT OPL-PHYS

P. H. JAKOB

DIPL-ING

G. BEZOLD

DH. HER NOT -EIPL-CHeM

10 15 20 25

WATER SERVICES OP AMERICA, INC.
West Tower Avenue
Milwaukee, Wisconsin 53223
U S A

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

P 16 563

19.August 1981

Vorrichtung zum Reinigen von Wärmetauscherrohren

Vorrichtung zum Reinigen von jeweils wenigstens offenes Ende aufweisenden Rohren eines eine Vielzahl

ο« solcher Rohre enthaltenden Wärmetauschers, mit einem gegenüber den offenen Enden der Rohre angeordneten und über sie hinweg bewegbaren Gegenstrom-Zuleitungsarm, gekennzeichnet durch mit jeweils einem der Rohre (3) strömungsverbundene, im wesentlichen zylindrische Käfige (19a, 20a), welche jeweils ein durch Erzeugung eines Gegenstroms durch das jeweilige Rohr hindurch bewegbares Reinigungselement (21a) enthalten, und durch an bestimmten, einander benachbarten

Käfigen vorhandene Wandelemente (25) für die Bildung von die Vielzahl von Rohren in Gruppen unterteilenden Trennwänden, an denen der Gegenstrom-Zuleitungsarm (16,17>18) bei seiner Bewegung über die oddenen Enden der Rohre hinweg in Anlage bringbar ist.
2. . Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandelement© (25) jeweils einen in Axialrichtung über den Jeweiligen Käfig (19a, 20a) hinaus hervorstehenden, verbreiterten Rand (28) haben.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (28) einander benachbarter Wandelemente (25) zur Bildung einer langgestreck- ten Kontaktfläche für den Gegenstrom-Zuleitungsarm (16 bis 18) miteinander verbindbar sind. .
A.. Vorrichtung nach Anspruch $, dadurch g e k e η nzeichnet, daß die Ränder (28) kreisbogenförmig sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenhöhe der Ränder (28) nicht größer ist als die Breite des daran in Anlage bringbaren Teils (18) des Gegenstrom-Zuleitungsarms (16 bis 18).
6. Vorrichtung nach Anspruch 4· oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der kreisbogenförmigen Ränder (28) großer ist als der Radius der Wandung des jeweiligen Käfigs (19a, 20a).
7. · Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 5» dadurch. geke.nnzeich.net, daß jedes Wandelement (25) sich von seinem Rand (28) einwärts erstreckt, so daß es

don jeweiligen Käfig (19a, 20a) an einer Seite verschließt und durch die Anlage des Gegenstrom-Zuleitungsarms (16 bis 18) an dem Rand auf diesen ausgeübte Schübkräfte aufnimmt.

* λ η
8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher nahe den offenen Enden der Rohre (3) angeordnete Rohrwände (7) aufweist und daß die Wandelemente (25) an ihren inneren Enden jeweils einen Anschlag (26) haben, mit welchem sie sich an der zugeordneten Rohrwand abstützen.

9- Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Längsränder einander benachbarter Wandelemente (25) miteinander verbindbar sind, so daß eine Querdurchströmung der Trennwand im wesentlichen unterbunden ist.