CN1099581C - 用以清理流体传导管道内部的清理系统及其辅助装置 - Google Patents

Abstract

一种清理系统，用以清理流体传导管道(14)的内部。清理系统具有：多个球体(26)，球体用流经系统的流体带动；分离装置(28)，用以从管道(14)下游的流体中分出球体(26)；收集装置(60)，用以收集分离装置(28)下游的球体；存储装置(62)，用以存储一定容量的注射流体；一压缩机(64)，用以定期地将压缩空气送入存储装置(62)，使部分定量的注射流体流经收集装置(60)带着某些球体(26)流向管道(14)上游。

Description

用以清理流体传导管道内部 的清理系统及其辅助装置

本发明涉及用球体清理冷凝器和其他各式热交换器管道内部的系统。本发明还涉及用以从这类系统由带有球体的流动流体中分出球体的装置。本发明且涉及具有一压缩机用以将一定容量的液体注入液体传导系统的装置。

用球体清理流体传导管道内部积层或任何其他积污的系统属已知技术。这种系统一般具有分离装置和球体循环装置。分离装置位于流体传导管道下游和球体循环装置之间，用以在球体每次经过管道后从在系统内环流的流体中分出球体以便将其送往球体循环装置。球体循环装置位于从球体循环装置接受球体的分离装置和流体传导管道上游侧之间，用以将球体在流体正压下射入管道上游侧以便球体经由管道进行循环。

普通的清理系统已知具有很多缺点。首先，分离装置不便于将球体送往球体循环装置，因而影响清理系统的总效率。其次，球体循环装置用连续运转的泵使球体环行如美国专利3,882,939和Kintner的美国专利4,234,993所述，因而是费用既高，又经常需停机维修。而有的球体循环装置又采用机械作动的喷射器将球体射向管道上游侧如Ben-Dosa的美国专利4,865,121所述，因而极易发生故障，因为球体往往在喷射器和分离器筛子之间卡住，这也经常要求停机维修。再者，大量的传导流体，一般为水，是作为废水予以排放的。

US 4620589公开了一种清理热交换器的管的装置，包括一外壳，其中有两筛网形成漏斗形部，上游有压力介质管，下游有一双层管及清洁体出口管及锁装置。通过拆下锁装置与清洁体出口管之间的接头可加进或取出清洁体。这种清理装置操作仍不方便，影响清理系统的总效率。

本发明的目的是解决现有技术的上述问题，提供一种用在清理系统中分离出清洁体的分离装置，以及清理管道的清理系统，其操作方便、系统的总效率高、费用低。

为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种分离装置，用以分出多个经由流体传导管道循环的球体，管道具有一上游侧和一下游侧，分离作用产生于管道的下游侧，按照本发明，分离装置具有：(a)一导管，具有：一入口，与管道下游侧作流动连通；一球体出口，与一球体循环装置连接，用以使很多球体向管道上游侧环流；一流体出口，与管道上游侧连接；(b)一大体一上成筒形的筛子，大体上在入口和导管内球体出口之间沿长度方向延伸，用以在流体从入口连续地流向流体出口时在导管内收集多个球体。

作为本发明的另一特点，入口的截面面积大体上等于一管道出口集管箱颈部的截面面积。

作为本发明的又一特点，筛子的截面面积大体上等于一管道出口集管箱颈部的截面面积。

作为本发明的又一特点，筛子的总开孔面积至少约为其截面面积的五倍。

作为本发明的又一特点，筛子的总开孔面积至少约为一管道出口集管箱颈部截面面积的五倍。

作为本发明的又一特点，球体出口大体上位于筛子的中心。

作为本发明的又一特点，装置还具有用以在流体出口附近减少在流体流动中产生涡流的机构。

作为本发明的又一特点，装置还具有用以在球体出口附近减少在流体流动中产生涡流的机构。

作为本发明的又一特点，装置还具有用以促使很多球体朝向球体出口移动的机构。

作为本发明的又一特点，装置还具有用以约束很多球体的运动而减少很多球体偏离球体出口轴线的机构。

作为本发明的又一特点，筛子具有一无开孔的部分。

作为本发明的又一特点，筛子从入口向球体出口收缩。

作为本发明的又一特点，筛子具有一紧腰部分。

作为本发明的又一特点，装置还具有一从球体出口向入口延伸的插入体。

作为本发明的又一特点，装置还具有一与第一分离装置平行的第二分离装置，第二分离装置具有一导管和一大体上在入口和球体出口之间延伸的大体上成筒形的筛子，导管具有一与管道下游侧作流动连通的入口、一与球体循环装置入口连接的球体出口和一与一流体出口管线连接的流体出口。

作为本发明的又一特点，第二分离装置的入口大体上与第一分离装置的入口相对设置。

作为本发明的又一特点，装置还具有第一和第二阀，分别位于第一和第二流体出口上。

图1a为本发明流体传导管道清理系统优选实施例的简图，其中，球体存储在球体循环装置内以便将其射向流体传导管道的上游；

图1b为图1a清系统的简图，其中，球体散布在整个流体传导管道中，以便在清理系统的分离装置内聚集；

图1c为图1a清理系统的简图，其中，球体存储在分离装置内，以便送往清理系统的循环装置；

图2为图1清理系统改型后的简图，改型后可以存储全部用以将球体从分离装置带入球体循环装置的冷却流体；

图3a-3q为图1清理系统分离装置改进和改型后的简图，球体易于从中排出；

图4为一本发明新型分离装置的简图，具有平行的两组分离装置；

图5a、5b为本发明流体传导管道清理系统第二实施例的简图，其中，图5a示出其球体循环装置操作前的状态，图5b示出其球体循环装置操作一定时间后的状态；

图6a、6b为本发明流体传导管道清理系统第三实施例的简图，其中，图6a示出其球体循环装置操作前的状态，图6b示出其球体循环装置操作一定时间后的状态；

图7a、7b为注射装置优选实施例注射前和注射后的简图，用以将一定容量的液体从液体源注入液体传导系统。

本发明为一清理系统及其辅助装置，采用球体来清理冷凝器和其他各式热交换器的流体传导管道。

对本发明清理系统及其辅助装置的操作原理通过以下参照附图所作说明可取得更好的了解。

图1a-1c为本发明清理系统10在不同操作阶段的简图，用以清理凝器12。冷凝器12具有流体传导管道14，冷却液体，如水，经过流体传导管道使流经冷凝器管道14之间空间的流体(如蒸汽或致冷气体)冷凝。通过泵20对冷却流体在闭路内作循环泵送，闭路包括位于冷凝器12上游侧面与冷凝器12入口集管箱16连接的入口导管22、冷凝器管道14和位于冷凝器12下游侧而与冷凝器12出口集管箱18连接的出口导管24。

一般来说，清理系统10包括三个组成部分：多个球体26，用以经由冷凝器管道14作强制循环而清除已产生的细菌和结垢；分离装置28；和球体循环装置30。分离装置28位于冷凝器12下游侧和球体循环装置30之间。分离装置28用以在球体26每次经过冷凝器管道14后将球体26从在系统10内环流的流体中分出。分离装置28通过导管32将球体26送到球体循环装置30中。球体循环装置30位于用以从球体循环装置接受球体26的分离装置28和冷凝器12上游侧之间。球体循环装置30用以通过导管34将球体26射向冷凝器12的上游侧。

导管32、34分别具有单向常关阀36、38。单向阀36在将球体26从分离装置28送往球体循环装置时开启，单向阀38在由球体循环装置30将球体26射向冷凝器12上游时开启。此外，导管32、34分别具有常开阀40、42，在维护和修理球体循环装置30时定期关闭。

分离装置28具有以其入口46与冷凝器12下游侧连接的旁路导管44、与出口导管24连接的流体出口48和用以通过导管32将球体26送往球体循环装置30的球体出口50。出口导管24具有阀52，入口46具有阀54，流体出口48具有用以控制通过分离装置28流体流量的阀56。一般来说，阀52是关闭的，阀54、56是开启的，使冷凝器12下游的流体流经分离装置28而不直接流向出口导管24。阀52的开启和阀54-56的关闭是定期进行的，以便中断分离装置28的操作而进行清理和其他维修工作。

分离装置28还具有一般为筒形的筛58，大体上在旁路导管44内从入口46到球休出口50沿长度方向延伸，使球体26在其间限制在大体上关闭的容积内。在筛58的区域内，球体26在流体从冷凝器12的下游侧通过旁路导管44流向出口导管24时大体上作缓慢的椭圆形运动(如图中A所示)。

现就从分离装置28中将球体26完全排空而送往球体球体循环装置30所采用具体优选设计的特点说明如下。为取得从筛58中完全排空球体26的条件对分离装置28所采用的另外一些改进则在以下按图3a-3q另作说明。首先，冷凝器管道14的出口集管箱颈部18a、入口46和筛58的截面面积大体上是相同的，因而使从冷凝器12通过分离装置28流向出口导管24的流体作大体上平稳的层流。其次，最好使横断筛壁平面上的压差尽可能接尽于零，从而使球体26在筛58区域内移动时不致压靠筛58壁体而在筛内作自由环行。这种压差在使筛58开孔总面积至少约五倍于其截面面积的情况下就完全可以得出。但，如果冷凝器管道14的出口集管箱颈部18a、入口46和筛58的截面面积并不相同，则筛58开孔总面积应至少约五倍于一般决定着流量的冷凝器管道14出口集管箱颈部18a的截面面积。必须指出，筛子的总开孔面积定义为筛孔的总面积。第三，最好将球体出口50设于筛58的中心，以便在球体导管32内的主导压力降到出口导管24内主导压力以下时产生一强强烈旋涡，因而使球体26从分离装置28中全部排空。

一般来说，球体循环装置30具有四个组成部分。首先是用以收集球体26以备特其射入入口导管22的收集器60。收集器60与用以从分离装置28接受球体26的导管32和用以将球体26射向冷凝器12上游的导管34连接。收集器60最好具有足够的存储容积以使全部球体26进入循环。其次是气密罐62，用以存储一定容量的注射流体，以便将流体经由收集器60的放出而将存在其中的球体26带往管导1 4的正上游。罐62可通过收集器60的放出口或从单独的流体源(未示出)充以流体，最好具有足够的存储容量以便将存在收集器60中的全部球体射入流体的主通道中。第三是压缩机64，用以通过带阀68的空气管66供送压缩空气以提高罐62内的主导压力而放出定量注射流体。第四是减压器70，用以降低罐62内的压力而使清理系统10作好下一次球体26循环的准备。减压器70可以是一阀或一泵。一般来说，减压阀70向排放口71排放。压缩机64、阀68和减压阀70可通过定时器(未示出)按一定程序操作或在需清理冷凝器12时对其作手动操作。

在本发明的优选实施例中，最好将收集器60和罐62组合在一单个的箱体72内，箱体具有一开口74，球体26通过此开口进出。收集器60具有筛76，用以从由管道32通过开口74进入的冷却流体中分出球体26予以存储以备再循环。罐62具有一收集盘78和一管80，收集盘用以收集由筛76流出的冷却流体，管子从收集盘上向下垂挂。箱体72还可设一观察玻璃82以便观察球体26的收集和放出和一排放阀84以便清理和维修。收集器60和罐62也可以作分体设置。

如图2所示，本发明的另一特点是，对球体循环装置30可予以改型，使将球体26带入此装置的即非全部也是大部分的冷却流体得以进入循环而不致使其中一部分作为废液从排放口71排出。在这种情况下，罐62的存储容量可予加大，使其具有足够的容量以存储全部将球体26带入收集器60的冷却流体。就特定的装置来说，也可设置第二个罐86而通过接管88接受来自罐62的溢流。在这种情况下，压缩机64通过装有阀92的空气管线90和与罐86连接的减压阀94供送压缩空气。球体循环装置30最好具有传感器96a、96b，用以限定在球体循环装置30内冷却流体的量大和量小容量。

现按附图1a-1c说明清理系统10的操作循环。如图1a所示，球体26在将其射向管道14上游之前存储在收集器60内，如图1b所示，球体26在通过分离装置28分出之前散布在整个冷凝器12中，如图1c所示，球体26在将其送往球体循环装置30之前存储在分离装置28内。

通过开启阀68，关闭阀70并启动压缩机64而使压缩空气通过送风管66进入罐62可使收集器60内的球体26在流体压力推动下射向冷凝器12的上游。对罐62的主导压力进行调节，使其中一定容量的注射流体通过管子80和球体收集器60流动，从而带动球体26。在从球体循环装置30放出球体26时，罐62内的主导压力大于冷凝器12内冷却流体下游压力而使单向阀36关闭，同时大于在冷凝器12内冷却流体上游压力而使单向阀38开启。在注射球体26后阀68关闭而减压阀70开启，使在流经冷凝器12的冷却流体和罐62内的主导压力之间形成促使单向阀38关闭的压差。

在将球体26射向冷凝器12上游某处后，球体就被迫随着清理系统10内冷却流体主流穿过冷凝器12大体上作顺时针方向环流。球体26穿过冷凝器管道14而在分离器装置28筛58内聚集。球体26在冷却流体从冷凝器12下游侧通过旁路导管44流向出口导管24时大体上在筛58的区域内作缓慢的椭圆形运动如A所示。

在一般足以使即非全部也是大部球体26聚集在筛58内的一定时间后，启动球体循环装置30而使罐62内主导压力突然下降到出口导管24内主导管压力以下。这一突然降压使通过分离装置28的冷却流体流动突然转向，使大部分冷却流体不再通过流体出口48沿出口导管24放出而是通过球体出口50沿导管32放出。因此，球体26不再在筛58内作缓慢的运动而是由冷却流体的强烈旋涡将球体26通过球体出口50带往球体循环装置30，从而从筛58中排空球体26。

在从筛58中排空球体26后，调节罐62内压力，使流经分离装置28的冷却流体重又经过流体出口48流向出口导管24。在使带动球体26的冷却流体通过筛76放出而存入罐62时，球体26就由筛76将其聚集在收集器60内，必要时可使罐62从单独的源头充满冷却流体，使在罐内存储足够容量的注射流体以便将全部存在罐60内的球体射入入口导管22。根据覆盖层和其他物体在冷凝器管道14内沉积的速度，定期地进行上述循环。

如图3a-3g所示，在分离装置28中，采取了进一步的改进以便从筛58中排出全部球体26。在图3a-3c所示对分离装置28所作改进中使流体出口48靠近球体出口50而在图3d、3g所示对分离装置28所作改进中使流体出口48靠近入口46。一般来说，使流体出口48靠近球体出口50较好，因为流体通过流体出口48的流动促使球体26靠近球体出口50，因而便于排空球体。但，在某些安装中在空间上不能满足这种布置的要求，因而就使流体出口48近入口46。

一般来说，改进在于取得以下这些作用。首先，减少由于流体流经流体出口48引起的涡流，特别是在球体出口50的附近。其次，促使球体26靠近球体出口50，使由球体导管32内的压降所造成的旋涡增加对球体26的拉力。第三，由球体导管32内的压降所造成的旋涡大体上可直接作用在球体26上，因而增加了对球体26的拉力。最后，约束球体26的运动而降低球体26偏离球体出口50轴线的程度，因而增加由导管32内的压降产生的旋涡拉力。

如图3a-3c所示，在靠近筛58端头和球体出口50附近设置无孔区98可使筛58适宜于减弱球体50附近的涡流。无孔区98大体上可作从半  槽形(图3a)到整圆筒形(图3b)的延伸。也可以不对筛子58作变通处理而可使分离装置28具有漏斗形插入体100(图3c)，以其窄口朝向球体出口50以其宽口朝向入口46。筛58和插入体100构成大体上延续的壁体，在入口46和球体出口50之间为球体26构成一定的约束条件。插入体100约束球体26的椭圆形运动，使旋涡的拉力比较集中，以便通过球体出口50排空球体26。

如图3d、3e所示，使筛子58上用以减弱涡流的无孔区102靠近流体出口48，从而将球体26所受干扰减少到最低程度。在分离装置28内可设置从球体出口50向入口46延伸的插入体104以引导由导管32内的压降所产生的旋涡拉力使球体26更易于从分离装置28中排出。

如图3f-3g所示，对筛58进行改型，使其成为收缩形筛106或带有紧腰部分110的筛108。筛106缩小球体26朝向球体出口50的分散程度，使由导管32内的压降所造成的旋涡增大其对球体26的拉力。相反，筛108在球体通过紧腰部分110后使球体26保持在球体出口50附近，这里，旋涡很容易从分离装置28中排空球体。

如图4所示，分离装置112具有两组分离装置112a、112b。分离装置112a、112b的结构与分离装置28相似，因此，对同类构件采用相同编号。以下为明显起见，使入口46a与入口46b大体上彼此相对，分离装置112还具有阀114a-114b，分别位于流体出口48a、48b。

现就分离装置112的操作进行说明。在正常的操作中，阀114a-114b开启，使流经冷凝器管道12的冷却流体大体上分成两等份经由分离装置112a、112b流向出口导管24。因此，球体26在由球体循环装置30射出经过冷凝器管道14后大体上分成两等份进入两分离装置112a-112b。为清楚起见，聚集在分离装置112a内的球体26示为球体26a而聚集在分离装置112b内的球体26示为球体26b。

在球体26聚集后，阀114A、114b中之一暂时关闭，例如阀114a关闭，以使从分离装置112a的排空球体26a。关闭阀114a使原有流经分离装置112a的流体转向而使全部流经冷凝器12的流体流经分离装置112b，从而使球体26a大体上停留在筛58a区域内。球体26a的停留使其易于在启动球体循环装置30使球体导管32a中主导压力低于入口46a内主导压力而使流经分离装置112a并造成强烈旋涡的情况下进行排空。在排空球体26a后，阀114a开启，阀1146暂时关闭，从而使球体26b同样地从分离装置112b中排空。在排空球体26b后，阀114b重新开启而使分离装置112恢复其正常操作。

图5a、5b示出清理系统的第二实施例116，其中采用通过导管34与收集器60连通的文氏管装置118，用以将球体26抽入位于冷凝器管道14上游的入口导管22。文氏管装置118具有位于入口管122和出口管124之间的旁路导管120，旁路导管具有狭窄段126，使入口导管22上常开阀128的关闭造成流体转向而流经旁路导管120，从而使流经狭窄段126的高速流体从收集器60中抽入球体26。必须指出，即使在阀128开启时，流体仍流经文氏管装置118，但，由于入口导管22的直径大于狭窄126的直径，在入口集管箱16内并无明显的压降。收集器60最好具有在致动器132控制下的可转动的筛130，使其取第一操作状态以便留住和收集球体26，取第二操作状态以便在阀128关闭时放出球体26。

图6a6b示出清理系统的第三实施例134，其中，收集器60在泵20上游与入口导管22连通以便在导管34中的阀136开启时将球体26抽入导管内。收集器60最好具有在致动器132控制下的可转动的筛130，使其取第一操作状态以便留住和收集球体26，取第二操作状态以便在阀136开启时放出球体26。

图7a7b示出本发明液体注射装置200的优选实施例，用以将一定容量的液体从一液体源202注入液体传导系统204。可以理解，液体注射装置200为液体循环装置30的变型实施方案，从液体源202取得的流入液体传导系统204的液体可以是单相的或多相的，这取决于液体注射装置200的具体工作情况。

装置200一般具有：一罐206，用以存储取自液体源202一定容量的液体；一压缩机208，用以将罐206中某些或全部容体注入系统204。罐206最好具有入口210和出口214，来自液体源202的液体沿入口管线212通过此入口流入罐内，沿出口管线216通往系统204的液体通过此出口从罐内流出。液体单相阀218、220分别装在入口管线212和出口管线216上，用以使液体从液体源202流向系统204。单向阀218和220也可以是电磁阀。

压缩机208提供压缩流体，一般为压缩空气，通过空气管线222罐206的空气入口224连接。空气管线222装有阀226和减压阀228，分别用以从压缩机208供送压缩空气和从罐206排出空气而控制罐206内的主导压力。单向阀218合220、阀226以及减压阀228可用多种方式进行操作而使液体从罐206定期注入系统204。这些方式包括按一定程序、对应于检测罐206内液体水位所用传感器230a和230b的信号或手动。

现对装置200的一种操作循环按图7a，7b进行说明，其中图7a示出大体上排空的罐206而图7b示出大体上充满液体待注入系统204的罐206。液体从液体源202沿入口管线212通过开启的单向阀218流动而存入罐206。一般，阀226是关闭的而减压阀228是开启的，使罐206内的主导压力为大气压。使罐206内的液体容量增大直至液体水位到达传感器230a如图7b所示。传感器230a经触发传出信号以开启阀226而关闭减压阀228，从而使罐206和压缩机208之间连通。压缩机208将压缩空气供送给罐206，使罐206由主导压力足以关闭阀216而切断从液体源202的供液，并将定量液体通过出口214沿出口管线216向系统204输送。在大体上使罐206排空后，其中液位就到达传感器230b如图7a所示。传感器230b经触发使减压阀224开启，使阀222关闭而降低罐206内主导压力，从而使装置200作好下次液体注射的准备。

这里就本发明有限的一些实施例进行了说明，可以理解，还可对本发明作出很多变更、修改和其他的应用。

Claims (17)

1.一种分离装置，用以分出多个经由流体传导管道循环的球体，管道具有一上游侧和一下游侧，分离作用产生于管道下游侧，其特征在于分离装置具有：

(a)一导管，具有：一入口，与管道下游侧作流动连通；一球体出口，与一球体循环装置连接，用以使很多球体向管道上游侧环流；一个第一流体出口，与管道上游侧连接；

(b)一个筒形的筛子，在所述导管内在所述入口和所述球体出口之间沿长度方向延伸，用以在导管内收集多个球体，所述的球体出口设在主冷却系统流道的外面；和

(c)连接所述的球体出口和所述的循环装置的管道，所述的管道设在冷却系统流道的外面。

2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述入口的截面面积大体上等于一管道出口集管箱颈部的截面面积。

3.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述筛子的截面面积大体上等于一管道出口集管箱颈部的截面面积。

4.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述筛子的总开孔面积至少约为其截面面积的五倍。

5.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述筛子的总开孔面积至少约为一管道出口集管箱颈部截面面积的五倍。

6.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述球体出口大体上位于所述筛子的中心。

7.按权利要求1所述的装置，其特征在于，还具有用以在所述流体出口附近减少在流体流动中产生涡流的机构。

8.按权利要求1所述的装置，其特征在于，还具有用以在所述球体出口附近减少在流体流动中产生涡流的机构。

9.按权利要求1所述的装置，其特征在于，还具有促使所述很多球体朝向所述球体出口移动的机构。

10.按权利要求1所述的装置，其特征在于，还具有用以约束所述很多球体的运动而减少所述很多球体偏离所述球体出口轴线的机构。

11.按权利要求8所述的装置，其特征在于，所述筛子具有一无开孔的部分。

12.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述筛子从所述入口向所述球体出口收缩。

13.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述筛子具有一紧腰部分。

14.按权利要求8所述的装置，其特征在于，还具有一从所述球体出口向所述入口延伸的插入体。

15.按权利要求1所述的装置，其特征在于，还具有一与所述第一分离装置平行的第二分离装置，所述第二分离装置具有一与管道下游侧作流动连通的入口，一与所述球体循环装置的入口连接的球体出口和一与一流体出口管线连接的第二流体出口，和一延伸在所述的入口和所述的球体出口之间的筛。

16.按权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第二分离装置的所述入口大体上与所述第一分离装置的所述入口相对设置。

17.按权利要求15所述的装置，其特征在于，还具有第一和第二阀，分别位于所述第一和第二流体出口上。

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