ОЧИСТНОЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ ОТ ТВЕРДЫХ ОТЛОЖЕНИЙ Российский патент 1995 года по МПК F28G1/16 

Изобретение относится к очистке внутренней поверхности трубопроводов и может быть использовано для очистки теплотехнического оборудования электростанций и станций теплоснабжения, в частности трубчатки конденсаторов и парогенераторов от твердых солевых отложений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является очистной элемент для очистки внутренней поверхности труб от твердых отложений, выполненный в виде сферического тела из материала с заданными очищающими свойствами. Для придания телу очистного элемента повышенных очищающих свойств в тело очистного элемента введено инородное вещество, придающее ему анизотропные свойства, в частности грузик, выполненный из более плотного материала, чем тело очистного элемента, например из свинца. Последний вследствие своих физических свойств выполняет ряд функций, повышающих работоспособность очистного элемента. В частности, повышенная плотность свинца используется для придания телу очистного элемента гравитационной асимметрии, а низкая твердость для того, чтобы при возможном разрушении очистного элемента свинцовый грузик не мог создать в контуре аварийной ситуации [1]
Однако, как при этом показывает опыт, даже при плотности очистных шариков, равной плотности жидкого теплоносителя, равномерность распределения твердых сферических элементов в жидкой компоненте при движении смеси через трубчатку теплообменника нарушается. Это происходит по гидродинамическим причинам, согласно которым при перемещении твердых шариков с жидкой средой последние преодолевают препятствие в виде дистанционирующей решетки по кратчайшей траектории. Т. е. очищающее действие очистных элементов системы шариковой очистки явно профилировано. Вследствие этого периферийные трубки теплообменника остаются вне зоны действия очистки.

Целью изобретения является повышение эффективности действия очистки устройств с развитой системой трубчатки, а также улучшение функционирования системы шариковой очистки.

Для достижения этой цели в очистном элементе для очистки внутренней поверхности труб от твердых отложений в виде сферического тела из материала с введенной в него анизотропной начинкой из инородного вещества, придающей телу очистного элемента анизотропные свойства, указанная анизотропная начинка выполнена из ферромагнитного вещества. Кроме того, упомянутая начинка выполнена из порошкообразного материала, который для дополнительного улучшения очищающей способности очистного элемента распределен в его поверхностном слое. Ферромагнитное вещество начинки имеет высокую коэрцитивную силу, а тело очистного элемента намагничено.

По данным, которыми располагают авторы, им не известны источники информации, в которых был бы раскрыт комплекс признаков, указанных в отличительной части формулы изобретения, с достижением поставленной цели. С другой стороны, указанные отличительные признаки в совокупности с ограничительными не являются тривиальными, поскольку прямым образом не следуют из достигнутого уровня техники. Вследствие этого есть основания считать, что предлагаемое техническое решение соответствует критериям, предъявляемым к изобретению.

На фиг. 1-3 изображены варианты предлагаемого очистного элемента; на фиг. 4 часть контура теплообменника, поясняющая работу очистных элементов в системе очистки его трубчатки.

Очистной элемент представляет собой сферической формы тело (шарики) 1 (фиг. 1-3) из упругого материала, например из полиэтилена, с введенным в него анизотропным наполнителем из ферромагнитного вещества 2. Последнее может быть выполнено в виде грузика из ферромагнитного вещества (фиг. 1) и отформовано из порошкообразного материала. Для выравнивания удельного веса очистного элемента с плотностью жидкого носителя (воды) в его теле, по аналогии с прототипом, может быть образована одна или же несколько полостей 3 (фиг. 2). Кроме того, порошкообразная ферромагнитная добавка может быть распределена в поверхностном слое 4 (фиг. 3). При этом вещество ферромагнитного наполнителя во всех вариантах может иметь высокую коэрцитивную силу, а тело очистного элемента намагничено.

Работоспособность предлагаемого очистного элемента основана на том, что благодаря приданию его телу ферромагнитных свойств, появляется возможность внешнего управления его перемещением в контуре, а также работой его в очищаемом им оборудовании. Выполнение ферромагнитного наполнителя тела очистного элемента из ферромагнетика с высокой коэрцитивной силой с последующим намагничиванием позволяет это качество реализовать в большей мере, а кроме того обеспечить пульсирующий (толчкообразный) режим очистки со сложной динамикой взаимодействия очистного элемента с очищаемой поверхностью трубопровода.

Управление перемещением очистных элементов в контуре можно осуществлять с помощью системы передвигающихся или переключающихся электромагнитов или же с помощью перемещающегося по корпусу теплообменного аппарата постоянного магнита. Задание режима проведения очистки может быть осуществлено с помощью других электромагнитов, расположенных в зоне трубчатки и работающих в импульсном режиме.

В качестве примера на фиг. 4 изображен теплообменник 5 с трубчаткой 6, снабженный системами распределяющих 7 и 8 и управляющих режимов очистки 9 и 10 электромагнитов. Стрелками показано направление потока теплоносителя в теплообменнике с заданной концентрацией очистных шариков 1 в нем. При включении электромагнита 7 очистные шарики из потока 11 теплоносителя направляются в зону верхних трубок теплообменника. Одновременное включение электромагнитов 7 и 8 дает возможность притягивать шарики во всю периферийную зону теплообменника. Выключение электромагнитов убирает действующую на шарики отклоняющую силу и очистные шарики при этом движутся в теплообменном устройстве лишь под воздействием гидродинамических сил потока, в результате чего работа их в этом случае не отличается от прототипа. При включении электромагнитов изменением тока можно подобрать режим их действия таким, что очистные шарики будут распределены по всей трубчатке равномерно. Дополнительное включение одного или обоих электромагнитов 9 и 10 в импульсном режиме придает шарикам пульсирующий режим перемещения их по трубкам. При этом усиливается их взаимодействие со стенками трубчатки, интенсифицируется процесс очистки. Очевидно, что действие магнитного поля электромагнитов на предварительно намагниченные очистные элементы усилит взаимодействие их с магнитным полем электромагнитов, увеличив этим возможности управления режимом очистки. Кроме того, при использовании трубчатки из ферромагнитного металла, например из стали, очищающее действие намагниченного очистного элемента будет значительно усилено и без включения поля электромагнита. Принесет соответствующий эффект и дополнительное омагничивание воды, приводящее к снижению образования накипи на трубках.

Выполнение ферромагнитной начинки из порошкообразного материала предотвращает возникновение аварийных ситуаций при непредвиденном разрушении тела очистного элемента, поскольку в отличие от прототипа, свинцовая начинка которого имеет необходимую для этого пластичность, ферромагнитные материалы имеют твердость, в ряде случаев препятствующую использованию их в данном качестве. Сформированный же из достаточно мелкого гранулированного материала (порошка) вкладыш при взаимодействии с элементами контура, например с лопастями перекачивающих жидкость насосов, рассыпается на исходные составляющие без всякого вреда для последних.

Вариант выполнения очистного элемента с ферромагнитной начинкой, распределенной в поверхностном слое (фиг. 3), дает возможность ферромагнетику выполнять и другую функцию, а именно сформировать в нем твердые вкрапления, необходимые для усиленного воздействия скрайбированием на поверхностный слой твердых отложений, интенсифицировав этим процесс очистки.

Начинка может быть изготовлена из любого порошкового ферромагнитного материала, например из никелевых опилок, обладающих достаточной для выполнения этой задачи механической твердостью, или же в случае магнитотвердого вещества из порошкового материала системы Fe-Co-V.

Использование изобретения повысит эффективность действия очистки, поскольку придание очистным элементам магнитных свойств даст возможность воздействовать как на перемещение очистных элементов в очищаемом контуре, направляя их в наиболее уязвимые на предмет образования солевых отложений места, а также скорректировать неблагоприятный фактор распределения гидродинамических сил, так и усиливать взаимодействие очистного элемента с очищаемой поверхностью труб и интенсифицировать процесс очистки.

Распределение ферромагнитной начинки в теле очистного элемента при этом может быть таким, что останутся все преимущества прототипа, а очистной элемент все же приобретет новые свойства.

В частности, дополнительное омагничивание очистных элементов существенно усилит взаимодействие их с трубами, изготовленными из ферромагнитного материала, например из стали, которое осуществляется за счет их совместного взаимодействия.

Кроме того, на работу всего оборудования окажет соответствующий эффект и дополнительное омагничивание воды, которое по известному эффекту очевидно снизит образование на трубчатке и других элементах новых порций солевых отложений.

Изобретение позволяет повысить эффективность действия очистки устройства с развитой системой трубчатки, а также улучшить функционирование шариковой системы очистки. Очистной элемент представляет собой сферическое тело из материала с очищающими свойствами с введенной в него начинкой, придающей телу очистного элемента анизотропные свойства. Анизотропная начинка выполнена из ферромагнитного вещества. Кроме того, указанная начинка может быть выполнена из порошкообразного материала. Последний может быть распределен в поверхностном слое очистного элемента. Ферромагнитное вещество может иметь высокую коэрцитивную силу и тело очистного элемента может быть намагничено. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ОЧИСТНОЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ ОТ ТВЕРДЫХ ОТЛОЖЕНИЙ, выполненный в виде сферического тела из материала с введенным в него анизотропным наполнителем из инородного вещества, отличающийся тем, что анизотропный наполнитель выполнен из ферромагнитного материала. 2. Очистной элемент по п.1, отличающийся тем, что материал выполнен в виде порошкообразного вещества. 3. Очистной элемент по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что наполнитель распределен в поверхностном слое. 4. Очистной элемент по пп. 1 3, отличающийся тем, что материал выполнен из вещества с высокой коэрцитивной силой, а тело очистного элемента выполнено в виде магнита.