ШАРИКОУЛАВЛИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО СИСТЕМЫ ШАРИКОВОЙ ОЧИСТКИ ТРУБОК ТЕПЛООБМЕННИКА И ШАРИКОЗАДЕРЖИВАЮЩАЯ РЕШЕТКА ДЛЯ НЕГО

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в системах шариковой очистки (СШО) внутренней поверхности трубок теплообменников, в частности, конденсаторов паровых турбин.
Известно выбранное в качестве ближайшего аналога описываемой полезной модели шарикоулавливающее устройство (ШУУ) для СШО внутренней поверхности трубок теплообменника (конденсатора паровой турбины), оборудованного циркуляционным контуром охлаждающей жидкости (воды) с напорным и сливным трубопроводами, содержащее установленный врассечку на сливном трубопроводе соосно с ним цилиндрический корпус с размещенными в последнем симметрично относительно его оси двумя шарикозадерживающими плоскими решетками, сходящимися в направлении водяного потока с образованием выходной щели, и примыкающий к указанной щели по меньшей мере один соединенный с трубопроводом отсоса шариков выводной короб с перфорированными боковыми стенками параллельными друг другу и оси корпуса, а также установленный перед выходной щелью двухскатный козырек со стыковым ребром, обращенным навстречу водяному потоку, и прикрепленной внутри козырька в его биссектральной плоскости к стыковому ребру по всей его длине стабилизирующей пластиной [1]. В устройстве [1] не оговариваются рекомендуемые значения угла между шарикозадерживающими решетками и угла между скатами козырька, от выбора которых существенно зависит эффективность работы ШУУ, выражающаяся в обеспечении непрерывной и бесперебойной циркуляции чистящих шариков с исключением их скапливания в ШУУ вплоть до полного затора.
Достигаемым результатом полезной модели является повышение эффективности работы ШУУ.
Указанный результат обеспечивается тем, что в ШУУ для СШО внутренней поверхности трубок теплообменника, оборудованного циркуляционным контуром охлаждающей жидкости с напорным и сливным трубопроводами, содержащее установленный врассечку на сливном трубопроводе соосно с ним цилиндрический корпус с размещенными в последнем симметрично относительно его оси двумя шарикозадерживающими плоскими решетками, сходящимися в направлении водяного потока с образованием выходной щели, и примыкающий к указанной щели по меньшей мере один соединенный с трубопроводом отсоса шариков выводной короб с перфорированными боковыми стенками параллельными друг другу и оси корпуса, а также установленный перед выходной щелью двухскатный козырек со стыковым ребром, обращенным навстречу водяному потоку, и с прикрепленной внутри козырька в его биссектральной плоскости к стыковому ребру по всей его длине стабилизирующей пластиной, согласно полезной модели угол α между шарикозадерживающими решетками составляет α=50÷60°, а угол β между скатами козырька составляет β=70÷110°. При этом в корпусе ШУУ между козырьком и выходной щелью со стороны торцов козырька могут быть установлены смотровые открывающиеся лючки.
Еще одним недостатком ШУУ [1] является сложность установки внутри его корпуса шарикозадерживающих решеток, представляющих собой набор пластин, каждая из которых должна быть отдельно приварена к стенке корпуса. В связи с этим еще одним достигаемым результатом полезной модели является упрощение установки шарикозадерживающих решеток в ШУУ.
Указанный результат обеспечивается тем, что шарикозадерживающая решетка ШУУ для СШО внутренней поверхности трубок теплообменника, согласно полезной модели выполнена в виде прикрепленной к внутренней поверхности корпуса ШУУ жесткой рамы с поперечными пластинчатыми ригелями и продольными пластинчатыми стойками, между которыми установлены шарикозадерживающие пластины, причем в каждой стойке рамы и в каждой шарикозадерживающей пластине по их длине предусмотрены по меньшей мере два отверстия, каждое из которых совмещено по уровню его расположения с соответствующим отверстием соседней стойки или шарикозадерживающей пластины, и через совмещенные отверстия одного уровня всех стоек рамы и шарикозадерживающих пластин пропущены крепежные стержни, а между соседними шарикозадерживающими пластинами, а также между стойками рамы и расположенными рядом с ними шарикозадерживающими пластинами установлены дистанционирующие втулки. При этом пластинчатые ригели могут быть установлены по отношению к пластинчатым стойкам рамы шарикозадерживающей решетки под углом, обеспечивающим продольную ориентацию плоскостей ригелей к направлению жидкостного потока, а на участке примыкания шарикозадерживающей решетки к корпусу ШУУ со стороны входа в него жидкости с шариками она содержит накладку, прикрывающую торцы шарикозадерживающих пластин.
На фиг.1 изображено в одном из возможных вариантов выполнения ШУУ согласно полезной модели в продольном разрезе; на фиг.2 - вид по ступенчатому разрезу А-А фиг.1; на фиг.3 - фрагмент шарикозадерживающей решетки в виде узла Б фиг.1 в увеличенном масштабе с поворотом для получения ортогональной проекции; на фиг.4 - разрез по В-В. фиг.3.
Описываемое ШУУ предназначено для СШО внутренней поверхности трубок конденсатора паровой турбины (на чертеже не показаны). Конденсатор оборудован циркуляционным контуром охлаждающей воды. ШУУ содержит (фиг.1, 2) установленный на сливном трубопроводе 1 соосно с ним цилиндрический корпус 2. Внутри корпуса 2 размещены симметрично относительно его оси плоские шарикозадерживающие решетки 3, сходящиеся в направлении водяного потока под углом α=50÷60° с образованием выходной щели 4. К последней примыкает выводной короб 5 с перфорированными боковыми стенками 6 параллельными друг другу и оси корпуса 2. Короб 5 соединен с трубопроводом 7 отсоса шариков. Каждая шарикозадерживающая решетка 3 выполнена в виде прикрепленной к внутренней поверхности корпуса 2 жесткой рамы с поперечными пластинчатыми ригелями 8 (фиг.1, 3, 4) и продольными пластинчатыми стойками 9, между которыми установлены шарикозадерживающие пластины 10, причем в каждой стойке 9 рамы и в каждой шарикозадерживающей пластине 10 по их длине предусмотрены отверстия, каждое из которых совмещено по уровню его расположения с соответствующим отверстием соседней стойки 9 или шарикозадерживающей пластины 10, и через совмещенные отверстия одного уровня всех стоек 9 рамы и шарикозадерживающих пластин 10 пропущены крепежные стержни 11, а между соседними шарикозадерживающими пластинами 10, а также между стойками 9 рамы и расположенными рядом с ними шарикозадерживающими пластинами 10 установлены дистанционирующие втулки 12 (фиг.4). Шарикозадерживающая решетка 3 на участке примыкания к корпусу 2 ШУУ со стороны входа в него воды содержит накладку 13 (фиг.1, 2) прикрывающую входные торцы шарикозадерживающих пластин 10. Перед выходной щелью 4 установлен двухскатный козырек 14 (фиг.1, 2) со стыковым ребром 15, обращенным навстречу водяному потоку, и с прикрепленной внутри козырька 14 в его биссектральной плоскости к стыковому ребру 15 по всей его длине стабилизирующей пластины 16. Угол β между скатами козырька 14 составляет 70÷110°. В корпусе 2 между козырьком 14 и выходной щелью 4 со стороны торцов козырька 14 установлены смотровые открывающиеся лючки 17 (фиг.2). Пластинчатые ригели 8 рамы шарикозадерживающей решетки 3 установлены по отношению к пластинчатым стойкам 9 рамы под углом γ, обеспечивающим продольную ориентацию плоскостей ригелей к направлению водяного потока. Как можно видеть из фиг.1, этот угол для выполнения указанного условия должен составлять γ=0,5 α. Ширина щели 4 и проходы между шарикозадерживающими решетками 3 и козырьком 14 рассчитаны на свободное пропускание диаметра чистящего шарика 19 (фиг.1).
ШУУ согласно полезной модели работает следующим образом. При прохождении циркуляционной воды с шариками 19 после конденсатора через шарикозадерживающие решетки 3 ШУУ вода свободно проходит через них, а шарики улавливаются, проходя последовательно через скаты козырька 14 и выходную щель 4 в выводной короб 5 и далее через трубопровод 7 отсоса шариков в не показанные на чертеже устройства СШО, предназначенные для подачи шариков в напорный циркуляционный трубопровод (на чертеже не показан). Выбор оптимальных значений углов α и β в пределах интервалов согласно полезной модели обеспечивает надежное прохождение шариков по тракту ШУУ с исключением их затора. В частности, с увеличением угла α относительно диапазона оптимальных значений возрастает вероятность затора шариков, а при его уменьшении - возрастают габариты и металлоемкость ШУУ. При значениях угла β в пределах указанного интервала обеспечивается образование активных турбулентных вихрей, охватывающих выходные участки шарикозадерживающих решеток 3. В результате на этих участках возникает знакопеременный перепад давлений, препятствующий задержке и прижатию шариков к решеткам 3. При выходе за пределы указанного интервала с увеличением угла β возрастает гидравлическое сопротивление ШУУ, а при уменьшении - снижается эффект турбулизации с увеличением вероятности затора шариков. Наличие смотровых открывающихся лючков 18, 19 позволяет осуществлять визуальный контроль за прохождением шариков и в случае необходимости устранять заторы шариков вручную. Конструкция шарикозадерживающих решеток 3 согласно полезной модели обеспечивает простоту их сборки при изготовлении и ремонте. Накладки 13, прикрывающие торцы шарикозадерживающих пластин 10 на участках примыкания шарикозадерживающих решеток 3 к корпусу 2 ШУУ со стороны входа в него воды, предотвращают застревание шариков на этих участках и дополнительный износ шариков, не связанный с их функциональным назначением. Выполнение боковых стенок 6 короба 5 перфорированными способствует надежному подводу шариков к трубопроводу 7 их отсоса. Наличие стабилизирующей пластины 16 уменьшает вихреобразование под козырьком 14, что приводит к ликвидации зависания шариков под указанным козырьком.
Источники информации:
1. Патент RU 39943, 7 F28G 1/12, 2004.