DE7812529U1 - Roehrenwaermetauscher - Google Patents

Description

Gebrauchsmusteranmeldung G 78 12 52°.8

Ludwig Taprogge Reinigungsanlagen für Röhren-Wärmeaustauscher

Wacholderstraße 7, 4ooo Düsseldorf 31

Röhrenwärmetauscher

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf einen Röhrenwärmetauscher mit Wärmetauschergehäuse, Eintrittskammer mit Eintrittskammer rohrboden, Austrittskammer mit Austrittskammerrohrboden, Querströmungsraum zwischen Eintrittskammer- und Austrittskammerrohrboden und Kugelreinigungsvorrichtung mit Kreislauf von Reinigungskugeln für die in den Rohrböden gehaltenen Und über die Rohrbodenfläche verteilten Wärmetauscherröhren, - wobei die

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Kugelrelnigungsvcririchtung eine Kugelverteileinrichtung, eine Kugelfangeinrichtung und eine Rückführleitung mit Rückführpumpe aufweisen. Eintrittskammer bezeichnet die Kammer für den Ein- j tritt des Wärmetauschermediuras, Austrittskammer die für dessen · Austritt. Durch den Querströmungsraum strömt das thermodynamisch | angekoppelte Medium. Insbes. bezieht sich die Erfindung auf einen j Kraftwerkskondensator des beschriebenen Aufbaus. Im allgemeinen strömt dabei durch die Röhren des Röhrenwärmetauschers Kühlwasser eines offenen oder eines geschlossenen Kühlsystems und durch den Querströmungsraum z. B. zu kondensierender Wasserdampf. Kugelreinigungsvorrichtung bezeichnet eine mit dem Röhrenwärmetauscher integrierte Installation, die es erlaubt, zum Zwecke der Reinigung der einzelnen Röhren Reinigungskugeln durch diese Röhren zu schicken. Die Reinigungskugeln sind z. B. Schwammgunmikugeln, '[ mit Reinigungsborsten besetzte Kugeln u. dgl.. I

Bei den bekannten gattungsgemäßen Wärmetauschern (US-PS 28 o1 824)j werden die Reinigungskugeln in die Eintrittskaznmern eingeschleust,! mit Hilfe der Kugelfangeinrichtungen in Form von Rosren, Sieben f o. dgl. in der Austrittskammer wieder aufgefangen und mit Hilfe | der Rückführpumpe in die Eintrittskammer zurückgeführt. Sie j* verteilen sich in der Eintrittskaaraer statis sch auf die | einzelnen Rohre. Ihre Anzahl wird nach der zu erbringenden ι Reinigungsleistung eingerichtet. Im übrigen erfolgt die Reini- f gung kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit, wobei im letzteren Falle die Reinigungskugeln im Reinigungskreislauf auch mit Hilfe einer Schleuse zurückgehalten werden können. Stets ist die gesamte Rohrbodenfläche in den Reinigungskreislauf einbezogen, die Kugelfangeinrichtung ist permanent an die gesamte Rohrbodenfläche

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angeschlossen, wenn auch abschaltbar. - Das alles hat sich bewährt, ist aber aufwendig, wenn es sich um Röhrenwärmetauscher mit großem Durchmesser, d. h. mit einer Vielzahl von Röhren und großer Rohrbodenfläche handelt, wie sie z. E. bei Kraftwerken erforderlich werden, die die TemperaturSchichtungen des Wassers in tropischen Gewässern ausnutzen. Hier ergeben sich für die Röhrenwärmetauscher Durchmesser von 2o τα und mehr.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gatt,ungsgemäßen Röhrenwärmetauscher großen Durchmessers, d. h. mit großer Rohrbodenfläche, mit einer Kugeleinigungsvorrichtung auszurüsten, bei der es nicht mehr erforderlich ist, die Kugelfangeinrichtung an die gesamte Rohrbodenfläche anzuschließen.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Kugelverteileinrichtung zumindest eine Kugelverteilkammer, die Kugelfangeinrichtung zumindest eine Kugelfangkammer aufweist, die zu einer Kugelreinigungshaube funktionell vereinigt sind, wobei die Kugelfangkammer über die Rückführpumpe und die Rückführleitung an die Kugelverteilkammer angeschlossen ist, und daß die Reinigungshaube an einem der Rohrboden längs einer Abtastbahn Über eine Mehrzahl von Reinigungspositionen bewegbar ist, denen am anderen Rohrboden Dmlenkzellentrennwände zugeordnet sind. - Der Begriff funktionell vereinigt schließt nicht aus, daß die genannten Aggregate baulich selbständig sind. Sie können auch zueinander konzentrisch angeordnet sein. Ss versteht sich von selbsi daß die Kugelverteilkammer bzw. die Kugelfangkammer bzw. die Kugelreinigungshaube mit ihrem Rand zum zugeordneten Rohrboden weisen und eine Größe aufweisen, die an dem Rohrboden zumeist mehrere Röhrenmündungen überfaßt. Eine Abdichtung zwischen Kugelverteilkammer bzw. Kugelfangkammer bzw. Kugelreinigungshaube und

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Rohrboden ist im allgemeinen nicht erforderlich, jedoch muß der Spalt zwischen diesen Bauteilen kleiner als der Durchmesser der Reinigungskugeln sein.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei Röhrenwärmetauschern mit großer Rohrbodenflache die Reinigungsarbeit differenziert werden kann, und zwar so, daß nur immer wenige Röhren gleichzeitig in den Reinigungskreislauf einbezogen werden, die Röhren nacheinander, jedoch gleichsam abgetastet_o werden und nacheinander alle in den Reinigungskreislauf einbezogen werden. Die Erfindung nutzt fernerhin die Tatsache, daß sich mit Hilfe von ümlenkzellentrennwänden an einem Rohrboden die Strömungsverhältnisse (ohne daß Reinigungskugeln aus dem Reinigungskreislauf ausgetragen werden), so einrichten lassen, daß sowohl die Kugelverteilkammer als auch die Kugelfangkammer dem anderen Rohrboden zugeordnet werden können. Im allgemeinen und bevorzugt wird man die Kugelverteilkammer und die Kugelfangkammer am Eintrittskammerrohrboden anordnen, am Austrittskaiamerrohrboden also die Umlenkzellentrennwände. Die Kugelreinigungshaube nimmt aus dem Strom des Kärmetauschermediums die jeweils zu reinigenden Röhren gleichsam heraus und die Leistnng der Rückführpumpe kaivi ohne Schwierigkeiten so eingerichtet werden, daß in der beschriebenen Reise eine Rückführung der Reinigungskugeln zur Kugelfangkamraer erfolgt, obwohl dLe Bereiche, die durch die Umlenkzellentrennwände gebildet sind, offen sind. Iq Rahmen der Erfindung liegt es, zur unterstützung der Bewegung und/oder Verteilung der Reinigungskugeln deren spezifisches Gewicht besonders einzurichten.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten für die Ausbildung und Zuordnung von Kugelverteilkammer und Kugelfangkanmer. So ist eine bevorzugte Ausführungsforsi der Erfindung, die sich durch Einfachheit auszeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelfangkammer insgesamt die Kugelreini-

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gungshaube bildet und in der Kugelreinigungshaube die kleiner ausgeführte Kugelverteilkammer ihrerseits über dem zugeordneten Rohrboden in der Kugelreinigungshaube verstellbar ist. Man kann auch in einer Haube mehrere Kugelverteilkaramern vorsehen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Anordnung so zu treffen, daß die Kugelreinigungshaube als offene Kugelverteilkammer ausgeführt ist, in der eine oder mehrere kleiner ausgeführte Kugelfanghauben zusätzlich über dem zugeordneten Rohrboden verstellbar sind. Hier ist eine Abwandlung dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelfangkaamer über ein Rohrpropelleraggregat an die zugeordnete Kammer angeschlossen ist, wobei in der Kugelfangkammer ein Kugelfangsieb angeordnet ist, und daß der Bereich unter dem Kugelfangsieb an die Rugelverteilkaramer angeschlossen ist. Dabei kann die Kugelverteilkammer die Kugelf angkammer umgeben. Die Kugelverteilkammer kann zur zugeordneten Kammer hin offen oder geschlossen sein, Die Umlenkzellentrennwände können stationär angeordnet sein, wenn die Reinigungspositionen den Umlenkzellentrennwänden entsprechend zugeordnet sind. Die Dralenkzeilentrennwände können aber auch und insbes. auch mit der Kugelreinigungshaube verstellbar sein.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen? daß bei einem erfindungsgemäßen Röhrenwärmetauscher die Kugelfangeinrichtung nicht mehr an die gesamte Rohrbodenfläche angeschlossen werden muß. Das bedeutet bei Röhrenwärmetauschern großen Durehmessers eine beachtliche Vereinfachung und reduziert auch die Druckverluste, die wegen der Strömungswiderstände der Einbauteile bei gattungsgemäßen Röhrenwärmetauschern an sich unvermeidbar sind.

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Im folgenden werden die beschriebenen und weitere Merkmale der Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen erfindfngsgemaßtj Röhrenwärmetauscher,

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt in Richtung B-B durch den Gegenstand nach Fig. 3,

Fig. 5 entsprechend den Fig. 1 und 3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgeraäßen Röhrenwärmetauschers,

Fig. 6 einen Schnitt in Richtung C-C durch den Gegenstand der-Fig. 5 und

Fig. 7 entsprechend den Fig. 1,3 und 5 eine nochmals andere Ausführungsform.

Der in den Figuren dargestellte Röhrenwärmetauscher mag als Kraftwerkskondensator ausgelegt sein. Zu seinem grundsätzlichen Aufbau gehören

das Wärmetauschergehäuse 1,

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eine Eintrittskammer 2 mit Eintrittskaramerrohrboden eine Austrittskaxnmer 4 mit Austrittsfcammerrohrboden 5,

Querströmungsraum 6 zwischen Eintrittskammer- und Austrittskananerrohrboden 3 bzw. 5 und

Kugelreinigungsvorrichtung 7 mit Kreislauf von Reinigungskugeln 8 für die in den Rohrboden 3, 5 gehaltenen und Ober die Rohrbodenflache verteilten Wärmetauscherröhren 9.

Die E^ntrittskammer 2 ist für den Eintritt des Wärmetauschermediums bestimmt und funktioniert für das Wänaetauscherroedium als Verteiler. DJi* Austrittskaiamer 4 ist für den Austritt des Wärmetauschermediums bestimmt und funktioniert in diesem Sinne als Sammler. Eintritt und Austritt des Wärraetauschermediuras sind in den Figuren durch Pfeile angedeutet worden. Eintritt und Austritt des Querströraungsraumes wurden im einzelnen nicht gezeichnet, doch wurde die Querströniung des thermodynamisch angekoppelten Mediums ebenfalls durch Pfeile angedeutet. Es versteht sich von selbst, daß dieses Medium den gesamten Querströmungsraum durchströmt.

Zur Kugelreinigungsvorrichtung 7 gehören eine Kugelverteileinrichtung Ιο, eine Kugelfangeinrichtung 11 und eine Rückführleitung 12 mit Rückführpurape 13. Die Kugelverteileinrichtung 1o weist eine Kugelverteilkammer 14 auf, die Kugelfangeinrichtung eine Kugelfangkammer 15. Diese beiden Kammern 14, 15 sind zu einer Kugelreinigungshaube 16 vereinigt. Die Kugelfangkammer

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ist über die Rückführpumpe 13 und die Rückführ leitung 12 an die Kugelverteilkammer 14 angeschlossen. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die Kugelreinigungshaube 16 an dem Eintrittskammerrohrboden 3 längs einer Abtastbahn über eine Mehrzahl von Reinigungspositionen bewegbar ist, denen am Äustrittskammerrohrboden üralenkzellentrennwände 17 zugeordnet sind. In Fig. 2 ist angedeutet worden, daß bei einem runden Wärmetauscher die Kugelreinigungshaube 16 an einem zeigerartigen Arm 7 8 verstellbar ist, der als Zeiger um 36o° schwenkbar ist. Man ,erkennt die Tragvorrichtung 19 für diese Bauteile mit Antrieb und Getriebe. Mit den Hilfsmitteln der modernen Antriebs-, Getriebe- und Steuerungstechnik kann die Abtastbewegung auf einfache Weise erzeugt und gesteuert werden. Sie erfolgt im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 gleichsam auf Kreisbahnen, die in Fig. 2 durch Pfeile angedeutet sind. Die Zuordnung der Umlenkzellentrennwände 17 zu dieser Kinematik der Kugelreinigungshaube 16 erkennt man insbes. in Flg. 4. Man könnte aber eine Abtastbewegung auch aus der superponierten Bewegung der Kugelreinigungshaube 16 längs zweier sich kreuzender Koordinaten über dem Eintrittskammerrohrboden 3 erzeugen, wobei mit entsprechenden Schlitten 2o gearbeitet wird, die sich längs dieser Koordinaten bewegen. Das ist in Fig. 6 angedeutet worden.

Während in Fig. 1 eine Kugelverteilkammer 14 sowie eine Kugelfangkammer 15 gleichsam nebeneinander angeordnet sind, ist in Fig. 3 die Anordnung so getroffen, daß die Kugelfangkammer 15 zugleich die Kugelreinigungshaube 16 bildet. Xn dieser Kugelreinigungshaube 16 ist dann die kleiner ausgeführte Kugelver-

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teilkammer 14 ihrerseits noch über dem Eintrittskammerrohrboden verstellbar_r so daß au^h in der Kugelreinigungshaube 16 eine differenzierte Reinigung der von der Kugelreinigungshaube 16 überdeckten Röhren 9 erfolgen kann. Eine andere, besonders einfache Ausführungsform ist in Fig. 5 dargestellt worden. Man erkennt hier, daß die Kugelreinigungshaube 16 als offene Kugelverteilkammer 14 ausgeführt ist, in der eine kleiner ausgeführte Kugelfangkammer 15 ihrerseits über dem Eintrittskammerrohrboden verstellbar ist. Rückführleitung 12 und Rückführpumpe 13 sind stets so eingerichtet und ausgebildet, daß die Strömungsverhältnisse sich so einstellen, wie es in den Figuren durch Pfeile verdeutlicht worden ist. Im übrigen zeigen die Figuren, daß die Rückführleitung 12 in Strömungsrichtung hinter der Rückführpumpe 13 mit einer Leitungsverzweigung 21 versehen ist, wobei in einem Leitungszweig 22 eine Kugelschleuse 23, im anderen 24 ggf. ein Austritt 25 angeordnet sind. Entsprechende Ventile 26 sind zugeordnet. Das ermöglicht es, die Reinigungskugeln 8 in der Kammer vor der Kugelschleuse 23 einzufangen und zu sammeln. - Es versteht sich von selbst, daß man regelmäßig alle Einbauteile strömungstechnisch günstig gestalten wird.

Von besonderer Bedeutung ist die Ausführungsform nach Fig. 7. Hier ist die Kugelfangkammer 15 über ein Rohrpropelleraggregat 27 an die Eintrittskammer 2 angeschlossen, wobei in der Kugelfangkammer 15 ein Kugelfangsieb 28 angeordnet ist. Die Kugelverteilkannaer 14 umgibt die Kugelfangkammer 15. Sie kann, wie gezeichnet, zur Eintrittskanmier 2 hin offen oder geschlossen sein.

Claims (5)

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen - Io - Ansprüche :

1. Röhrenwärmetauscher mit Wärmetauschergehäuse, Eintrittskaiamer mit Eintrittskammerrohrboden, Austrittskammer mit Austr ittskainaerrohrboden, QuerstrSmungsraum zwischen Eintrittskamraer— und Austrittskamraerrohrboden und Kugelreinigungsvorrichtung mit Kreislauf von Reinigungskugeln für die in den Rohrboden gehaltenen·, über die Rohrbodenfläche verteilten Wärmetauscherröhren, wobei die Kugelreinigungsvorrichtung eine Kugelverteileinrichtung, eins Kugelfangeinrichtung und eine Rückführleitung mit Rückführpumpe aufweisen, dadurch gekernzeichnet, daß die Kugelverteileinrichtung (1o) zumindest einfe Ku5.il.verteilkammer (14), die Kugelfangeinrichtung (11) zumindest eine K'vgelf angkammer (15) aufweist, die zu einer Kugelrelnigungshaube (16) vereinigt sind, wobei die Kugelfangkairaner (15) über die Rückführpumpe (13) und die Rückführleitung (12) an die Kugelverteilkammer (14) angeschlossen ist, und daß dXe Kugelreinigungshaube (16) an einem der Rohrböden (z. B. 3) längs einer Abtastbahn über eine Mehrzahl von Reinigungspositionen bewegbar ist, denen am anderen Rohrboden (ζ. Β. 5) OmIenkzellentrennwände (17) zugeordnet sind.

2. Röhrenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelfangkammer (15) die Kugelreinigungshaube (16) bildet und in der Kugelreinigungshaube (16) die kleiner ausgeführte Kugelverteilkammer (14) ihrerseits über dem zugeordneten Rohrboden (3, 5) verstellbar ist.

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3. Röhrenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelreinigungshaube (16} als offene Kugelverteilkammer (14) ausgeführt ist/ in der eine kleiner ausgeführte Kugelfangkaratner (15) zusätzlich über dem zugeordneten Rohrboden (3, 5) verstellbar ist.

4. Röhrenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 »iß 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkzellentrennwände (17) stationär angeordnet sind.

5. Röhrenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführleitung (12) in Strömungsrichtung hinter der Rückführpumpe (13) mit einer Leitungsverzweigung (21) versehen ist, wobei in einem Leitungszweig (22) ein Kugelsammler (23), im anderen (24) ein Austritt (25) angeordnet ist.

€. Röhrenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelfangkammer (15) über ein Rohrpropelleraggregat (27) an die zugeordnete Kammer (2, 4) angeschlossen ist, wobei in der Kugelfangkammer (15) ein Kugelfangsieb (28) angeordnet ist, und daß der Bereich der Kugelfangkammer (15) unter dem Kugelfangsieb (28) an die Kugelverteilkammer (14) angeschlossen ist.