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 в химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной, горнодобывающей, фармакологической и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах утилизации тепла газов и жидкостей.
Известен теплообменник, содержащий корпус с патрубками для подвода и отвода среды и коаксиально размещенными в нем цилиндрами, образующими внешнюю и внутреннюю кольцевые камеры, в последней из которых размещен ротор, выполненный в виде колец, расположенных по торцам цилиндров и соединенных осевыми шпильками, на которых закреплены ножи, при этом корпус на одном из торцов снабжен кольцевой камерой, в которую помещена турбина, жестко присоединенная к ротору и подключенная к патрубку подвода среды (описание изобретения к патенту РФ №612139, F28D 11/02; F28G 1/08, 1978).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции и эксплуатации, а также невозможность полного удаления отложений (накипи, солевых камней и других продуктов деструкции) с поверхности цилиндров.
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.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту и принятому за прототип является устройство для очистки наружной поверхности труб, содержащее размещенный в жидкой рабочей среде полый корпус, выполненный с возможностью вращения, рабочие лопасти и очистные элементы со средством их прижима к очищаемой поверхности, выполненное в виде плавающих втулок, установленных с возможностью радиального перемещения в выполненных в корпусе радиальных пазах, соединенных с внешней поверхностью кольцевого корпуса отверстиями, при этом рабочие лопасти жестко закреплены на внешней поверхности корпуса, а средство прижима очистных элементов выполнено в виде плавающих втулок (авт.св. СССР №1389892, В08В 9/02, 1988).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточное качество очистки поверхности труб от отложений из-за загрязнения поверхности очистных элементов, например, зернами абразивного материала, мелкими частицами счищаемых отложений, так как поверхность абразивного материала не обновляется из-за отсутствия ее вращения в радиальных пазах корпуса.
Техническим результатом предлагаемой конструкции устройства для очистки наружной поверхности труб является повышение качества очистки и эффективности работы теплообменного оборудования за счет интенсификации процесса удаления отложений с поверхности труб.
Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки наружной поверхности труб, содержащем размещенный в жидкой рабочей среде полый корпус, выполненный с возможностью вращения, рабочие лопасти и очистные элементы со средством их прижима к очищаемой поверхности, выполненное в виде плавающих втулок, установленных в выполненных в корпусе радиальных пазах с возможностью радиального перемещения и соединенных с внешней поверхностью кольцевого корпуса отверстиями, при этом в каждом отверстии кольцевого корпуса установлен валик, один торец которого соединен с плавающей втулкой, а другой - с рабочей лопастью.
Установка валика в каждом отверстии кольцевого корпуса, один торец которого соединен с плавающей втулкой, а другой - с рабочей лопастью, обеспечивает их вращение вокруг своей оси, что увеличивает абразивный эффект при трении вращающихся очистных элементов об очищаемую поверхность.
Одновременное осевое перемещение полого корпуса вдоль трубы, вращение вокруг трубы полого корпуса под действием набегающего на лопасти потока рабочей жидкости заставляет под действием центробежной силы прижиматься плавающие втулки с очистными элементами к очищаемой поверхности, а дополнительное вращение валиков с лопастями, плавающими втулками и очистными элементами вокруг оси валиков увеличивает абразивное воздействие очистных элементов на очищаемую поверхность трубы и интенсифицирует процесс удаления отложений с этой поверхности.
На фиг.1 показан теплообменник с устройством для очистки наружной поверхности труб, общий вид; на фиг.2 - устройство в рабочем положении; на фиг.3 - вариант устройства, предназначенный для очистки внутренней поверхности труб.
Устройство состоит из корпуса 1, выполненного в виде кольца. На внутренней поверхности корпуса попарно симметрично во взаимноперпендикулярных направлениях выполнены радиальные пазы 2, в которых с возможностью радиального перемещения и углового вращения установлены плавающие втулки 3 с жестко закрепленными в них очистными элементами 4, выполненными, например, в виде стержня из абразивного материала. Втулка 3 в рабочем агенте - жидкости, имеет положительную плавучесть, т.е. выполнена из материала, плотность которого меньше плотности жидкости. Радиальные пазы 2 соединены с внешней поверхностью кольцевого корпуса 1 отверстиями 5, в которых установлены валики 6, соединенные одним торцом с плавающими втулками 3. На другом торце каждого валика 6 закреплены рабочие лопасти 7. Корпус 1 устройства свободно установлен в межтрубное пространство наружной 8 и внутренней 9 труб.
Устройство работает следующим образом.
В межтрубное пространство труб 8 и 9 подается поток рабочего агента - жидкости. Поток, попадая на рабочие лопасти 7, заставляет корпус 1 перемещаться вдоль оси труб и вращаться вокруг нее. Кроме того, лопасти 7 вместе с валиками 6, плавающими втулками 3 и очистными элементами 4 вращаются каждая вокруг оси валика 6. Под действием центробежной силы втулки 3, имеющие положительную плавучесть, с жестко закрепленными в них очистными элементами 4, двигаются в радиальном направлении в радиальных пазах 2 от периферии к центру. При этом свободные концы очистных элементов 4 прижимаются к внешней поверхности внутренней трубы 6 и вращаясь прижимаются к этой поверхности, счищая с нее отложения. Так как корпус 1 устройства свободно установлен на внешней поверхности внутренней трубы 9, то счищаемые отложения удаляются через зазор между корпусом 1 и поверхностью этой трубы потоком рабочей жидкости. Изменяя направление потока рабочей жидкости в межтрубном пространстве за несколько проходов удаляют основную часть отложений с внешней поверхности внутренней трубы 9.
Для очистки внутренней поверхности трубы 9 в устройстве рабочие лопасти 7 размещены на свободных торцах валиков 6 внутри корпуса 1, а очистные элементы 4 установлены в радиальных пазах, выполненных на наружной поверхности корпуса 1. Под действием потока рабочей жидкости на лопасти 7 корпус 1 перемещается вдоль трубы 9 и вращается вокруг ее оси. При вращении корпуса 1 под действием центробежной силы очистные элементы 4 прижимаются к внутренней стенке трубы 9, одновременно вращаясь вдоль оси валиков 6 и прижимаясь к этой поверхности, очищают ее от загрязнений, которые удаляются потоком рабочей жидкости через зазор между корпусом 1 и внутренней поверхностью трубы 9.
Предлагаемое техническое решение позволяет интенсифицировать процесс удаления отложений на поверхности труб за счет дополнительного вращения очистных элементов 4 вместе с валиками 6 вокруг оси последних. Это ускоряет процесс очистки, повышает ее качество, уменьшает число проходов, требуемых для очистки поверхностей труб и связанных с изменением направления потока рабочего агента, что в конечном счете уменьшает время очистки, расход рабочего агента, идущего на эту очистку, приводит к экономии энергозатрат и стоимости очистки.