УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для очистки наружных теплообменных поверхностей и может быть использовано для очистки труб теплообменных аппаратов типа труба в трубе в химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной, горнодобывающей, фармакологической и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах утилизаций тепла газов и жидкостей.
Известен теплообменник, содержащий корпус с коаксиальными цилиндрами внутри, образующими внешнюю и внутреннюю кольцевые камеры, в последней из которых размещен ротор с закрепленными на нем ножами, при этом ротор выполнен в виде колец, размещенных по торцам цилиндров и соединенных осевыми шпильками, на которых закреплены траверсы, и ножи присоединены к одному из концов траверсы жестко, а к другому - шарнирно (описание изобретения к патенту РФ №615347 F28D 11/02, F28G 1/08, 1978).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции и эксплуатации, а главное - невозможность качественной очистки наружной поверхности труб из-за жесткого крепления ножей, скользящих по наружной поверхности, и износа рабочей поверхности ножей.
Известно устройство для очистки наружной поверхности труб, содержащее наружную и внутреннюю трубы с патрубками входа и выхода теплоносителей, размещенный в жидкой рабочей среде полый корпус, выполненный с возможностью вращения, и очистные элементы со средством их прижима к очищаемой поверхности, причем средство прижима очистных элементов выполнено в виде плавающих втулок, установленных в выполненных в корпусе радиальных пазах с возможностью радиального перемещения.. (авт.св. СССР №1389892, B08B 9/02, 1988).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции и эксплуатации полого корпуса и очистных элементов со средством их прижима к очищаемой поверхности, а главное - невозможность качественной очистки наружной поверхности труб из-за износа и загрязнения рабочих поверхностей очистных элементов, например, стрежнями из абразивного материала.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является устройство для очистки наружной поверхности труб, включающее наружную и внутреннюю трубы с патрубками входа и выхода жидкой рабочей среды и очистными элементами, отличающееся тем, что патрубки входа и выхода наружной трубы установлены тангенциально к ее боковой поверхности, а очистные элементы представляют собой зернистый материал с положительной плавучестью (патент на полезную модель РФ №104099, B08B 9/023, 2011).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится необходимость периодической остановки теплообменника для удаления накопившихся отложений с помощью специального зернистого материала с положительной плавучестью, что снижает общую производительность устройства.
Техническим результатом предлагаемого устройства для очистки наружной поверхности труб является увеличение производительности за счет непрерывного удаления отложений с этой поверхности в процессе работы без специальной остановки устройства на очистку с помощью специальных очистных устройств.
Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки наружной поверхности труб, включающем наружную и внутреннюю трубы с патрубками входа и выхода жидкой рабочей среды и, причем патрубки входа и выхода наружной трубы установлены тангенциально к ее боковой поверхности, и очистные элементы, при этом очистные элементы закреплены на стрежне с положительной плавучестью, установленном вдоль наружной поверхности внутренней трубы с возможностью радиального перемещения вдоль направляющих полозьев, которые соединены с подшипниками, установленными по краям внутренней трубы, а в зоне патрубка входа наружной трубы с внешней стороны направляющих полозьев закреплена турбинка.
Закрепление очистных элементов на стержне с положительной плавучестью, установленном вдоль наружной поверхности внутренней трубы позволяет за один оборот стержня при вращении очищать всю эту поверхность.
Установка стержня с положительной плавучестью в направляющих полозьях с возможностью радиального перемещения позволяет при вращении стержня прижимать очистные элементы к очищаемой наружной поверхности внутренней трубы за счет центробежной силы.
Соединение направляющих полозьев с подшипниками, установленными по краям внутренней трубы, позволяет им вращаться вокруг внутренней трубы вместе со стержнем и очистными элементами.
Установка в зоне патрубка входа наружной трубы с внешней стороны направляющих полозьев турбинки позволяет переводить энергию напора рабочей среды, подаваемой тангенциально на лопатки турбинки, в механическую энергию вращения турбинки вместе с направляющими полозьями и стержнем с очистными элементами.
Таким образом, предлагаемое устройство для очистки наружной поверхности труб позволяет использовать энергию скоростного напора рабочей среды, подаваемой на лопатки турбинки для непрерывного вращения стержня с очистными элементами вокруг наружной поверхности внутренней трубы и под действием центробежной силы прижимать очистные элементы к этой поверхности по всей ее длине и удалять образующиеся загрязнения в процессе работы без остановки на очистку известными способами и устройствами. Это увеличивает время непрерывной работы, а значит производительность.
На фиг.1 показан теплообменник с предлагаемым устройством для очистки наружной поверхности труб, общий вид; на фиг.2 - аксонометрический вид в разрезе по плоскости А-А.
Теплообменник состоит из наружной трубы 1 и внутренней трубы 2. На входе наружной трубы 1 установлен тангенциально к ее поверхности патрубок 3, а на выходе также тангенциально установлен патрубок 4. На входе внутренней трубы 2 установлен патрубок 5, а на выходе - патрубок 6. На обоих краях внутренней трубы 2 установлены подшипники 7, на которых закреплены направляющие полозья 8. В зоне патрубка 3 входа наружной трубы 1 с внешней стороны направляющих полозьев закреплена турбинка 9. В кольцевом зазоре между внешней 1 и внутренней 2 трубами вдоль наружной поверхности внутренней трубы 2 установлен стрежень 10 с положительной плавучестью, края которого размещены в направляющих полозьях 8, что обеспечивает возможность радиального перемещения стержня 10 вдоль направляющих полозьев 8. На внутренней стороне стрежня 10 закреплены очистные элементы 11 (щетки, ворс, абразивные или наждачные материалы и др.).
Устройство для очистки наружной поверхности труб работает следующим образом. В кольцевой зазор труб 1 и 2 подают жидкую рабочую среду по патрубку 3. Так как этот патрубок 3 установлен тангенциально, а в зоне его установки с внешней стороны направляющих полозьев 8 закреплена турбинка 9, то поток жидкой рабочей среды, попадая на лопатки турбинки 9 приводит ее во вращение вместе с направляющими полозьями 8, установленными в подшипниках 7. Вместе с турбинкой 9 и направляющими полозьями 8 приводятся во вращение стержень 10 с очистными элементами 11. Так как стержень 10 имеет положительную плавучесть и установлен в направляющих полозьях 8 с возможностью радиального перемещения, то он вместе с очистными элементами 11 центробежной силой прижимается к наружной поверхности внутренней трубы 2. Очистные элементы 11, прижимаясь центробежной силой к наружной поверхности внутренней трубы, непрерывно удаляют с нее загрязнения.
Таким образом, предлагаемое устройство для очистки наружной поверхности труб позволяет непрерывно удалять с наружной поверхности внутренней трубы загрязнения без остановки работы теплообменника и использования специальных способов и приспособлений для очистки этой поверхности. За один оборот предлагаемое устройство очищает всю наружную поверхность внутренней трубы, не позволяя образующимся загрязнениям закрепляться и наращиваться на этой поверхности, что способствует высокой производительности. Кроме того, предлагаемое устройство обладает свойством саморегулирования. При высоких расходах рабочей среды скорость вращения увеличивается, что приводит к возрастанию центробежной силы и силы, прижимающей стержень с очистными элементами к очищаемой поверхности, что предотвращает закрепление загрязняющих веществ на ней, увеличению времени непрерывной работы теплообменника и повышению его производительности.