Система кулькового очищення трубок теплообмінників

1. Система кулькового очищення трубок (1) теплообмінників (2), яка містить розташований між подавальним і зливним водоводами (3, 4) контур циркуляції кульок (5), складений із камери (6) їх завантаження, насоса (7) для транспортування кульок (5) та лінії (8) введення їх у подавальний водовід (3), вихідний отвір (20) якої розташований врівень із внутрішньою поверхнею стінки подавального водоводу (3), і розміщений у зливному водоводі (4) пристрій (9) для вилучення кульок (5), C2 2 (19) 1 3 Але конструкцію цієї системи ускладнює необхідність застосування двох колекторів (гнізд) для збирання кульок із решітки і двох патрубків для виведення кульок назовні зазначеного пристрою. Також відомі аналогічні системи, де решітка пристрою для вилучення кульок виготовлена Vподібною і обернена розширеним кінцем назустріч потоку води, що дає можливість обмежитися одним виводним патрубком (див. кл. F28G1/12: пат. РФ № 2004442, 1993 р., авт. свід. СРСР № 1791692, 1993 p., № 1492205, 1989 p., № 1285307, 1987 p., № 1105748, 1984 p.). Але цим системам властиві недоліки: ускладненість конструкції та підвищений гідравлічний опір, спричинені введенням у пристрій для вилучення кульок додаткових турбулізуючих елементів і проміжних колекторів, які звужують прохід для води. У вищевказаних системах лінія введення кульок приєднана до подавального водоводу через отвір, пророблений у його стінці, осі зазначених лінії та водоводу розташовані у спільній площині та пересікаються. У ряді систем вихідний отвір вказаної лінії розташований врівень із внутрішньою поверхнею стінки подавального водоводу (див. авт. свід. СРСР №№ 1409851, 1217267, 1105748, 1051367). Недоліком подібної конструкції є нерівномірність розподілу кульок у подавальному водоводі, а значить, і по трубках теплообмінника, що знижує ефективність роботи системи. Відомі аналогічні системи кулькового очищення трубок теплообмінників, де лінія введення кульок у подавальний водовід пропущена через його стінку, а вихідний отвір цієї лінії розташований по осі водоводу і спрямований уздовж потоку води (див. авт. свід. СРСР №№ 1791692, 1575067, 1492205, 1320643, 1285307). Незважаючи на ускладнення конструкції таких систем, рівномірність розподілу кульок у потоці води не забезпечена, крім того розміщення вказаної лінії всередині водоводу створює додатковий гідравлічний опір. Також відомі аналогічні системи, де вихідний отвір лінії введення кульок обернений назустріч потоку води (див. пат. України № 51551 і пат. РФ № 2004442). У цих системах розподіл кульок у потоці води рівномірніший, але розміщення вказаної лінії всередині водоводу та дія струменя водокулькової суміші проти головного потоку води створюють ще більший гідравлічний опір. Як прототип, що сходиться за призначенням і рядом головних конструктивних ознак із заявленим технічним рішенням, прийнята система кулькового очищення трубок теплообмінників, яка містить розташований між подавальним і зливним водоводами контур циркуляції кульок, складений із камери їх завантаження, насоса для транспортування кульок та лінії введення їх у подавальний водовід, приєднаної до нього через отвір, пророблений у стінці водоводу з пересіченням їх осей, а вихідний отвір лінії введення кульок розташований в/рівень із внутрішньоюю поверхнею стінки подавального водоводу, і розміщений у зливному во 92871 4 доводі пристрій для вилучення кульок, що містить корпус (ділянку водоводу) прямокутної форми, Vподібну колосникову решітку (фільтруючий елемент), закріплену в ньому розширеним кінцем назустріч потоку води, поміщений всередині решітки турбулізатор, проміжну камеру збирання кульок із решітки і розтрубний патрубок виведення кульок назовні корпусу, при цьому колосники решітки виготовлені з пруткового матеріалу (див. авт. свід. СРСР № 1696831, кл. F28G1/12, 1991 p.). Перевагою цієї системи можна вважати мінімізацію кількості вивідних патрубків із пристрою для вилучення кульок, але досвід експлуатації подібних систем виявив у них ряд недоліків: 1) підвищений гідравлічний опір, зумовлений застосуванням у вказаному пристрої турбулізатора та проміжної камери для збирання кульок із решітки, що звужує прохід для води; 2) наявність умов для скупчення кульок на решітці та продавлювання їх через щілини між прутками, спричинена виготовленням колосників пристрою із пруткового матеріалу; 3) нерівномірний розподіл кульок у потоці води, а значить, і по трубках теплообміника. Зазначені недоліки знижують ефективність роботи системи. Суть винаходу В основу винахідницького задуму покладене завдання вдосконалення системи кулькового очищення трубок теплообмінників шляхом усунення недоліків прототипу, яке забезпечує підвищення ефективності роботи системи. Поставлене завдання вирішене таким чином, що у системі кулькового очищення трубок теплообмінників, яка містить розташований між подавальним і зливним водоводами контур циркуляції кульок, складений із камери їх завантаження, насоса для транспортування кульок та лінії введення їх у подавальний водовід, вихідний отвір якої розташований врівень із внутрішньою поверхнею стінки подавального водоводу, і розміщений у зливному водоводі пристрій для вилучення кульок, який містить трубчастий корпус, V-подібну колосникову решітку, закріплену в ньому розширеним кінцем назустріч потоку води, і розтрубний патрубок виведення кульок назовні корпусу, передбачені такі конструктивні перетворення: 1) решітка пристрою для вилучення кульок виготовлена у вигляді зрізаної піраміди, спрямованої меншою основою у розтруб виводного патрубка, при цьому кінці колосників решітки занурені в порожнину цього розтруба на глибину, не більшу діаметра кульки; 2) кожний із колосників решітки виготовлений зі штаби, розміщеної ширшою гранню у площині, паралельній поздовжній осі корпусу; 3) лінія введення кульок у подавальний водовід зміщена у площині, перпендикулярній до його поздовжньої осі, на відстань r e R - r, де: e - відстань між осями подавального водоводу та лінії введення в нього кульок; R - внутрішній радіус подавального водоводу; r - внутрішній радіус лінії введення кульок. 5 Цими відмінностями в сукупності зі спільними для прототипу і запропонованої системи суттєвими ознаками забезпечується технічна результативність - підвищення ефективності роботи системи. Вищевказане свідчить про наявність причинно-наслідкового зв'язку між сукупністю суттєвих ознак і забезпеченою при цьому результативністю. У попередньому рівні техніки не виявлена система кулькового очищення трубок теплообмінників, яка за сукупністю суттєвих ознак сходилася б із запропонованою, що слугує підставою для висновку про відповідність її умові патентоздатності «новизна». Технічна суть і принцип дії запропонованої системи пояснюються кресленнями, де зображено: на фіг. 1 - принципова гідравлічна схема, на фіг. 2 - переріз А-А на фіг. 1, на фіг. 3 - фрагмент Б на фіг. 1, на фіг. 4 - розріз В-В на фіг. 3, на фіг. 5 фрагмент Г на фіг. 4, на фіг. 6 - переріз Д-Д на фіг. 5, на фіг. 7 - переріз Е-Е на фіг. 4. Запропонована система кулькового очищення трубок 1 теплообмінника 2 містить розташований між подавальним і зливним водоводами 3, 4 контур циркуляції кульок 5, складений із камери 6 їх завантаження, насоса 7 для транспортування кульок 5 та лінії 8 введення їх у подавальний водовід 3, і розміщений у зливному водоводі 4 пристрій 9 для вилучення кульок 5. Кульки 5 виготовлені з пружного матеріалу, наприклад, губчастої гуми, їх діаметр на 1 - 2 мм перевищує внутрішній діаметр трубок 1 теплообмінника 2. Камера 6 оснащена люком (не зображений) для завантаження і вивантаження кульок 5. Насос 7 для транспортування кульок 5 може бути застосований як водоструминний (ежектор), так і відцентровий або гвинтовий. Пристрій 9 містить корпус 10, решітку 11 і патрубок 12 виведення кульок 5 назовні корпусу 10. Корпус 10 виготовлений із листового матеріалу у вигляді циліндричної або призматичної труби. Решітка 11 сформована у вигляді многогранної зрізаної піраміди, її грані зібрані з колосників 13 і опорних гребінок 14, вона може бути поділена на секції. Кількість граней призматичного корпусу 10 дорівнює кількості граней решітки 11. Кожний із колосників 13 виготовлений зі штаби, яка характеризується товщиною S і шириною l. Гребінка 14 виготовлена у вигляді планки з виконаними у ній пазами 15, ширина S1 яких відповідає товщині S колосника 13, а довжина l1 менша ширини l на величину l2, не меншу радіусу кульки 5. Ширина t1 перетинки 16 між сусідніми пазами 15 визначає ширину t щілини між сусідніми колосниками 13, зазвичай вона дорівнює радіусу кульки 5. Колосники 13, поміщені в пази 15 і приварені до гребінки 14, утворюють грань решітки 11 з розміщенням колосників 13 ширшим гранями у площинах, паралельних поздовжній осі корпусу 10, тобто в напрямку потоку води у пристрої 9. Грані решітки 11 сполучені між собою за допомогою ребер 17, виготовлених із кутиків або зі штаб. Патрубок 12 виготовлений розтрубним і виведений назовні корпусу 10. 92871 6 При збиранні пристрою 9 решітка 11 своєю меншою основою зорієнтована в розтруб патрубка 12, при цьому кінці колосників 13 занурені в порожнину цього розтруба на глибину, не більшу діаметра кульки, або підігнані врівень з обрізом розтруба. Вказані розтруб і решітка 11 розташовані співвісно корпусу 10 і прикріплені до нього за допомогою планок 18, виготовлених зі штаб і зорієнтованих ширшими гранями вздовж потоку води. При застосуванні многогранного корпусу 10 решітка 11 сторонами своєї більшої основи прикріплена будь-яким із відомих способів безпосередньо до граней корпусу 10. При застосуванні циліндричного корпусу 10 щілини між його внутрішньою поверхнею і гранями решітки 11 перекриті сегментами 19, виготовленими з листового матеріалу. Лінія 8 введення кульок 5 приєднана до подавального водоводу 3 так, що їх осі перехрещуються, - вона зміщена у площині, перпендикулярній до поздовжньої осі водоводу 3, на відстань r e R - r, де: e - відстань між осями подавального водоводу та лінії введення в нього кульок; R - внутрішній радіус подавального водоводу; r - внутрішній радіус лінії введення кульок. Вихідний отвір 20 лінії 8 розташований врівень із внутрішньою поверхнею стінки подавального водоводу 3. Система кулькового очищення трубок 1 теплообмінника 2 приєднана до головного тракту його водозабезпечення безпосередньо перед теплообмінником 2 і після нього. Запропонована система працює так. Кульки 5 із камери 6 за допомогою насоса 7 вводяться по лінії 8 у подавальний водовід 3, на шляху до входу в трубки 1 теплообміника 2 кульки 5 рівномірно розподіляються в потоці води, напором води вони проштовхуються через трубки 1, очищуючи їх від забруднень, після чого виносяться у зливний водовід 4 і, потрапивши на решітку 11 пристрою 9, переміщуються по її колосниках 13 від входу в решітку 11 до патрубка 12, через який вони видаляються з основного потоку води назовні пристрою 9 і по контуру циркуляції знову повертаються у подавальний водовід 3. Режим протікання потоку водокулькової суміші в зоні впадіння її в розтруб патрубка 12 - турбулентний, що запобігає утворенню на нижній ділянці решітки 11 застійних зон, у яких могли б скупчуватися кульки 5. Запропонована система відзначається підвищеною ефективністю роботи. Так, із виготовленням решітки 11 у вигляді зрізаної піраміди, спрямованої меншою основою в розтруб виводного патрубка 12 із зануренням кінців колосників 13 решітки 11 у порожнину цього розтруба на глибину, не більшу діаметра кульку 5, відпала необхідність у додаткових турбулізаторах і проміжній камері, що забезпечило зниження гідравлічного опору. Виготовлення колосників 13 решітки 11 зі штаб і розміщення їх ширшими гранями у площинах, паралельних повздовжній осі корпусу 10, унеможливило скупчення кульок 5 на решітці 11 і продавлювання їх через щілини між колосниками 13. 7 Завдяки запропонованому розташуванню лінії 8 організований спіралевидний рух кульок 5 у подавальному водоводі з енергійним перемішуванням їх із водою, що забезпечило рівномірний розподіл кульок 5 у потоці води на шляху до входу їх у трубки 1 теплообмінника 2. Запропонована система відповідає критерію патентоздатності «промислова вживаність», про що свідчить наступне: 1) вона призначена для виготовлення теплообмінної апаратури і може бути використана для кулькового очищення внутрішніх поверхонь трубок 92871 8 теплообмінників, переважно конденсаторів парових турбін; 2) система у тому вигляді, як вона охарактеризована у формулі винаходу, може бути виготовлена з використанням відомих конструктивних матеріалів і напівфабрикатів, технології, устаткування та технічних засобів; 3) запропонована система у тому вигляді, як вона охарактеризована у формулі винаходу, здатна забезпечити вищевказану технічну результативність. 9 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 92871 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601