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 утилизации 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, что увеличивает время очистки наружной поверхности внутренней трубы, уменьшает скорость теплопереноса и производительность теплообменника.
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, В08В 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, что увеличивает время очистки, уменьшает скорость теплопереноса и снижает производительность теплообменника.
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 очистные элементы, при этом патрубки входа и выхода наружной трубы установлены тангенциально к ее боковой поверхности, и очистные элементы представляют собой зернистый материал с положительной плавучестью (патент на полезную модель №104099, В08В 9/023, 2011).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится необходимость остановки работы теплообменника на очистку, что уменьшает основное рабочее время и снижает производительность теплообменника.
Техническим результатом предлагаемого устройства для очистки наружной поверхности труб является увеличение производительности за счет непрерывной очистки этой поверхности в основном рабочем времени теплообменника без специальной его остановки на такую очистку.
Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки наружной поверхности внутренней трубы теплообменника с патрубками входа и выхода жидкой рабочей среды на наружной трубе, установленными тангенциально к ее боковой поверхности, содержащем очистные элементы с положительной плавучестью, размещенные в межтрубном пространстве, причем очистные элементы выполнены в виде цилиндрических поплавков с осесимметричным отверстием, закрепленных через это отверстие на гибком упругом стержне с длиной, равной длине внутренней трубы, а на боковой поверхности каждого поплавка закреплены абразивные элементы в виде щеток.
Выполнение очистных элементов в виде цилиндрических поплавков с осесимметричным отверстием упрощает подбор самих материалов, из которых можно изготовить такие поплавки, что способствует увеличению скорости очистки наружной поверхности внутренней трубы и саму производительность теплообменника. Закрепление цилиндрических поплавков на гибком упругом стержне упрощает монтаж и эксплуатацию предлагаемого устройства, что позволяет непрерывно очищать наружную поверхность внутренней трубы от отложений в основной период работы без специальной остановки работы теплообменника на такую очистку.
Выполнение гибкого упругого стержня с длиной, равной длине внутренней трубы, позволяет очищать наружную поверхность этой трубы сразу на всей очищаемой поверхности за счет щеток, закрепленных на боковой поверхности каждого поплавка, что интенсифицирует процесс очистки наружной поверхности внутренней трубы, предупреждает закрепление отложений на этой поверхности, увеличивает скорость теплопереноса из-за их отсутствия на очищаемой поверхности, а значит, способствует увеличению производительности теплообменника.
Таким образом, предлагаемое устройство для очистки наружной поверхности труб позволяет производить очистку этой поверхности непрерывно в основное рабочее время теплообменника без специальной остановки на очистку, что увеличивает основное рабочее время, интенсифицирует процесс теплопереноса через поверхность, не загрязненную отложениями, и в целом увеличивает производительность теплообменника.
На фиг.1 показан теплообменник с предлагаемым устройством для очистки наружной поверхности внутренней трубы, общий вид; на фиг.2 - цилиндрические поплавки, закрепленные на гибком упругом стрежне; на фиг.3 - аксонометрический вид цилиндрического поплавка в разрезе.
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. В межтрубном пространстве установлен упругий гибкий стержень 7 с длиной, равной длине внутренней трубы 2. На всей длине стержня 7 установлены очистные элементы с положительной плавучестью, представляющие собой цилиндрические поплавки 8. На боковой поверхности каждого поплавка закреплены абразивные элементы в виде щеток 9. Упругий гибкий стержень 7 может быть выполнен из пластмассы, резины или стальной проволоки, а поплавки -из дерева, пробки или пенопласта, плотность материала которых меньше плотности жидкой рабочей среды, что обеспечивает положительную плавучесть стержня 7 с установленными на нем по всей длине цилиндрическими поплавками 8 со щетками 9. Ворс щеток 9 может быть выполнен из металлических или полимерных нитей.
Устройство для очистки наружной поверхности труб работает следующим образом. Через патрубок 3 один конец упругого гибкого стрежня 7 устанавливается внутри межтрубного пространства труб 1 и 2, на стержень 7 последовательно одевают друг за другом цилиндрические поплавки 8 и продвигают стержень 7 с поплавками 8 вдоль труб 1 и 2 в их межтрубном пространстве до тех пор, пока поплавки 8 не будут установлены на всей длине трубы 2 и стержень 7 с поплавками 8 не займет положение в межтрубном пространстве как показано на фиг.1.
В межтрубное пространство труб 1 и 2 подают жидкую рабочую среду по патрубку 3, а отводят по патрубку 4. Так как патрубки 3 и 4 установлены к боковой поверхности наружной трубы 1 тангенциально, то рабочая среда двигается в межтрубном пространстве вдоль оси труб 1 и 2 с вращением. Под действием центробежной силы стержень 7 с цилиндрическими поплавками 8, имеющими положительную плавучесть, прижимаются к внешней поверхности внутренней трубы 2, а абразивные элементы в виде щеток 9, закрепленные на боковых поверхностях поплавков 8, удаляют с внешней поверхности внутренней трубы 2 частицы ржавчины, накипи, солевого камня, продукты деструкции и другие отложения, которые потоком рабочей среды выносятся в патрубок 4. Так как поплавки 8 со щетками 9 установлены на всей длине стрежня 7, то удаление отложений проводится одновременно на всей наружной поверхности внутренней трубы 2.
Предлагаемая конструкция устройства для очистки наружной поверхности труб позволяет интенсифицировать процесс удаления отложений и загрязнений за счет увеличения скорости среды в межтрубном пространстве, так как с увеличением этой скорости возрастает центробежная сила и сила, прижимающая цилиндрические поплавки 8 со щетками 9 к внешней поверхности внутренней трубы 2. Это увеличивает скорость удаления отложений, уменьшает время на очистку наружной поверхности внутренней трубы 2 и приводит к увеличению основного времени работы теплообменника и его производительности.
Отличительной особенностью предлагаемой конструкции устройства для очистки наружной поверхности труб является возможность такой очистки непосредственно в процессе основного времени работы, то есть производить очистку непрерывно без специальной остановки на очистку наружной поверхности внутренней трубы 2, что предупреждает закрепление отложений на этой поверхности и значительно увеличивает теплоперенос в отсутствии этих отложений и в целом производительность теплообменника.
Таким образом, предлагаемая конструкция устройства для очистки наружной поверхности труб позволяет производить эту очистку непрерывно без специальной остановки теплообменника на такую очистку, что интенсифицирует процесс теплообмена и производительность теплообменника в целом. Узлы и детали предлагаемого устройства изготавливаются из обычных известных материалов и несложны в монтаже и эксплуатации.