Vorrichtung zum Reinigen von Wärmetauscher-Röhren und Verfahren zum Betrieb einer derartigen Vorrichtung

Abstract

 Bei der Reinigung der Röhren von Wärmetauschern mittels vom Kühlwasser mitgeführter Schwammgummikugeln ist dem Wärmetauscher ein zylindrisches Gehäuse vorgeschaltet, in dem durch mehrere, um eine senkrechte Achse rotierende Trennwände mehrere Kammern gebildet sind, die durch eine horizontale Siebplatte in eine obere Kammergruppe zur Aufnahme der Kugeln une eine untere Kammergruppe unterteilt sind. Dabei sind jeweils zwei einander ge genüberleigende Kühlwasserzu- und -abieitungsstutzen im Bereich der unteren Kammergruppe und zwei gleichartige Kühlwasserstutzen im Bereich der oberen Kammergruppe, die mit den Wärmetauscher-Röhren in Verbindung stehen, vorgesehen. Um auch einen diskontinuierlichen Reinigungsbetrieb unter Stillsetzung der Kugeln ohne Unterbrechung der Kühlwasserströmung zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Gehäuseinnenraum (2) durch drei, jeweils um 120° versetzte Trennwände (4,5,6) in drei gleich große Kammern (7,8,9) unterteilt ist, deren jede Querschnittsfläche angenähert die gleiche Größe wie die Querschnittsfläche eines der Kühiwasserstutzen (11...14) aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Wärmetauscher-Röhren mittels elastischer, kugelförmiger Körper, insbesondere Kugeln aus Zellgummi, bestehend aus einem zylindrischen Gehäuse, in dem durch mehrere, um eine senkrechte Achse rotierende Trennwände Kammern gebildet sind, die durch eine horizontale Siebplatte in eine obere Kammergruppe zur Aufnahme der Kugeln und eine untere Kammergruppe unterteilt sind, sowie mit zwei, einander gegenüberliegenden Kühlwasserzu- und -ableitungsstutzen im Bereich der unteren Kammergruppe sowie zwei gleichartigen Kühlwasserstutzen im Bereich der oberen Kammergruppe, die mit den Wärmetauscher-Röhren in Verbindung stehen.

[0002] Es ist bekannt, bei großen Wärmetauscheranlagen, wie beispielsweise Kondensatoren von Dampfkraftwerken, die Kühlwasserrohre kontinuierlich zu reinigen, indem im Kreislauf mit dem Kühlwasser Reinigungskörper in Form von Zellgummikugeln, deren Durchmesser etwas größer als der der Kühlwasserrohre ist, durch die Kühlwasserrohre gefördert werden. Damit werden Ablagerungen in den Rohren sicher verhindert. Eine derartige Reinigung ist jedoch auch bei kleineren Wärmetauschern, beispielsweise für Klimaanlagen oder für das Heizwasser bei Wärmepumpen, bei denen relativ unsauberes Rohwasser in Form von Flußwasser, Salzwasser oder Grundwasser verwendet wird, sehr zweckmäßig. Damit kann dann ein kontinuierlicher Betrieb sichergestellt werden, ohne daß von Zeit zu Zeit die Wärmetauscher abgestellt und - meist von Hand - gereinigt werden müssen. In ungünstigen Fällen ist dabei sogar ein Ausbau der Wärmetauscher erforderlich.

[0003] Für Meerwasserentsalzungsanlagen ist dabei aus der jap. Patentschrift 1.049.909 eine Vorrichtung bekannt, wie sie eingangs beschrieben ist. Dabei sind innerhalb des Gehäuses durch sechs Trennwände sechs gleichgroße Kammer gebildet. Die durch die Siebplatte abgeteilte untere Kammergruppe dient zur Zu- und Ableitung des Kühlwassers zum und vom Reinigungssystem sowie zur Abscheidung und Wiederabführung von Verunreinigungen aus dem Kühlwasser, während vom oberen Kammersystem aus die Reinigungskugeln mit dem Kühlwasser den Wärmetauscher-Röhren zugeführt und aus diesen wieder aufgefangen werden.

[0004] Mit dieser Vorrichtung ist jedoch nur ein ständiger Umlauf der Kugeln möglich. Soll eine Reinigung jedoch nur diskontinuierlich in bestimmten Zeitabständen erfolgen, so würden bei der bekannten Vorrichtung bei einem Anhalten der Trennwände zumindest ein erheblicher Teil der Kugeln stets in der Wasserströmung liegen und dabei mit der Zeit bleibend verformt oder zerrieben. Es ist nicht möglich, alle Kugeln gleichzeitig in einer oder mehreren Kammern zu sammeln, die aus der Wasserströmung in eine abgeschlossene, von strömenden Wasser nicht beaufschlagte Stellung gedreht werden kann. Dies ist aber dann unbedingt erforderlich, wenn man die Kugeln aus dem Gerät entnehmen und gegen neue austauschen will, ohne daß die gesamte Wasserströmung abgesperrt werden muß. Außerdem besteht bei der bekannten. Vorrichtung die Gefahr, daß bei Betrieb mit vermindertem Durchsatz wegen der starken Absenkung der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Gehäuses die Kugeln nur unzureichend oder garnicht mit dem Kühlwasserstrom ausgetragen werden. Schließlich ist zur Abdichtung der einzelnen Kammern gegeneinander ein sehr aufwendiges Dichtungssystem mit Sperrwasser unter erhöhtem Druck vorgesehen. Einmal wird auch bei sehr engen Dichtspalten eine sehr große Sperrwassermenge benötigt, die einen erheblichen Teil des eigentlichen Kühlwassers ausmachen kann, und außerdem steht von Verschmutzungen freies Sperrwasser in diesen Mengen nur selten zur Verfügung.

[0005] Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der auch ein diskontinuierlicher Betrieb unter Stillsetzung der Kugeln in einer von der Strömung nicht beaufschlagten Kammer und damit auch ein Auswechseln der Kugeln ohne Abschalten der Kühlwasserströmung möglich ist. Ferner soll auch bei vermindertem oder stark schwankenden Durchsatz ein sicherer Kugeltransport gewährleistet sein sowie auch eine vom Kugelumlauf getrennte Reinigung des zugeführten Kühlwassers und Austrag der Verunreinigungen. Darüberhinaus soll ein einfaches und betriebssicheres Dichtungssystem ohne Sperrwasser geschaffen werden.

[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe ist ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Gehäuseinnenraum durch drei, jeweils um 120 versetzte Trennwände in drei gleich große Kammern unterteilt ist, deren jede Querschnittsfläche angenähert die gleiche Größe wie die Querschnittsfläche eines Kühlwasserstutzens äufweist.

[0007] Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Durchmesser eines Kühlwasserstutzens maximal der Länge einer Sehne am Gehäuse- ümfang mit einem Zentriwinkel von 60⁰ entspricht.

[0008] Mit einer derartigen Ausbildung und Anordnung ist sichergestellt, daß Kühlwasserzu- und-abfluß bei jeder Stellung der Trennwände sicher voneinander abgetrennt sind, daß die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Gehäuses nicht wesentlich gegenüber der in den Zu- und Ableitungen absinkt und daß stets eine Kammer vorhanden ist, die keine Verbindung zu der Zuleitung und der Ableitung aufweist, so daß in ihr in Ruhephasen die Kugeln gesammelt werden können.

[0009] In Weiterbildung der Erfindung ist zur zusätzlicher Abdichtung der Kammern gegeneinander vorgesehen, daß die Trennwände im Bereich der Gehäusewandung und im Bereich des Gehäusedeckels und -bodens mit einer umlaufenden, mechanischen Dichtung versehen sind. Diese Dichtung kann dabei aus einem elastischen Band bestehen, das in Drehrichtung gesehen auf der jeweiligen Rückseite der Trennwände befestigt ist und dessen freies Ende gegen die Drehrichtung abgebogen an der Gehäusewandung anliegt. Diese Dichtung kann jedoch auch auf der jeweiligen Vorderseite der Trennwände befestigt sein und mit ihrem freien Ende gegen die Drehrichtung abgebogen in den,Spalt zwischen Trennwandkante und Gehäuseinnenwandung ragen und an der Gehäusewandung anliegen.

[0010] Die Dichtung selbst kann aus einem elastischen Kunststoff oder Elastomer oder aber aus einem elastischem Stahlband mit einer Gleitschicht an der Dichtkante bestehen.

[0011] Um zu verhindert, daß Kugeln, die sich im Wandbereich des Gehäuses befinden, in den Dichtspalt hineingezogen und wegen ihrer Elastizität zusammengedrückt und in die nachfolgende Kammer befördert werden, ist es ferner zweckmäßig, wenn in Drehrichtung gesehen auf der jeweiligen Vorderseite der Trennwände ein den Dichtungsspalt weitgehend überdeckender, in Drehrichtung geneigter Abweiser aus starrem Material angeordnet ist. Dabei sollte der Abstand der Abweiser-Außenkante von der Gehäuseinnenwandung maximal ein Drittel des jeweiligen Halbmessers der Kugeln betragen.

[0012] Zur zusätzlichen Abschirmung der Dichtungsbereiche, in denen sich die meisten Kugeln befinden, und auch zur Abschirmung der Außenkante der Siebplatte ist es ferner zweckmäßig, wenn in Höhe dieser im wesentlichen quer zu den Trennwänden verlaufenden Siebplatte ein umlaufender Ring mit geringem Abstand zur Gehäuseinnenwandung angeordnet ist. Der Ring sollte maximal die Höhe der Gehäusewandung zwischen den oberen und den unteren Kühlwasserstutzen aufweisen, um nicht den Strömungsquerschnitt zu vermindern.

[0013] Neben der bekannten, ebenen Ausbildung der Siebplatte ist es besonders vorteilhaft, die Siebplatte angenähert kegelförmig auszubilden und mit der Spitze nach oben anzuordnen. Dadurch werden Verunreinigungen im Kühlwasser leichter von der Gehäusewandung ferngehalten. Es ist aber auch möglich, daß die Siebplatte aus drei einzelnen, ebenen Teilsieben besteht, die in den einzelnen Kammern schräg nach oben verlaufend pyramidenförmig angeordnet sind.

[0014] Bei allen.Ausbildungsformen der Siebplatte sollte der umlaufende Ring auf die Außenkante der Siebplatte aufgesetzt sein.

[0015] Um zu erreichen, daß alle Kugeln in einer Kammer außerhalb der Strömung gesammelt werden und um dazu die Stellung der Trennwände zu erfassen, ist zweckmäßigerweise ein Näherungsschalter vorgesehen, der in Wirkverbindung mit einer Trennwand in einer derartigen Stellung derselben steht, bei der eine der Kammern sowohl vom zuströmenden als auch vom abströmenden Kühlwasser abgeschlossen ist.

[0016] Für eine weitere Steuerung der Trennwandstellungen kann um 60 versetzt zum ersten Näherungsschalter ein zweiter Näherungsschalter angeordnet sein.

[0017] Mit einer derartigen Anordnung ist erfindungsgemäß ein Verfahren zum diskontinuierlichen Betrieb der Vorrichtung möglich, bei dem durch Drehen der Trennwände in Schritten von jeweils 120⁰ jeweils eine Ruhe- auf eine Betriebsstellung aufeinanderfolgt derart, daß die Kugeln aus der mit dem oberen Kühlwasseraustrittsstutzen in Verbindung stehenden Kammer ausgetragen und nach Durchlauf durch die Wärmetauscher-Röhren in die gegenüberliegende, mit dem oberen Kühlwassereintrittsstützen in Verbindung stehenden Kammer aufgefangen und nach Drehen um weitere 120° in eine mit keiner der Kühlwasserstutzen in Verbindung stehende Kammer in Ruhelage gehalten werden.

[0018] Ein weiteres, erfindungsgemäßes Verfahren zum kontinierlichen Betrieb einer derartigen Vorrichtung ist gekennzeichnet durch kontinuierliches Drehen der Trennwände, Fangen der Kugeln durch Stoppen der Drehung in Stellung einer Trennwand am ersten Näherungsschalter und Stillsetzen in Ruhestellung durch Anfahren des zweiten Näherungsschalters.

[0019] Wesentlich bei einer solchen Reinigungsvorrichtung ist ferner, daß die Kugeln auch während der Aufrechterhaltung der Kühlwasserströmung ausgewechselt werden können. Erfindungsgemäß wird dazu an der die Kugeln enthaltenden Ruhekammer eine Druckdifferenz zum Ausspülen der Kugeln erzeugt. Dazu wird in die Ruhekammer Kühlwasser höheren Druckes eingeleitet und die Kugeln werden mit dem Kühlwasser zu einer Stelle niederen Druckes ausgespült.

[0020] Für dieses Ausspülverfahren ist eine Anordnung zweckmäßig, bei der der obere Kühlwasseraustrittsstutzen und die Ruhekammer über eine absperrbare Bypaßleitung sowie die Ruhekammer und der obere Kühlwassereintrittsstutzen über eine weitere, eine beiderseits absperrbare Kugelschleusefür die Kugeln enthaltende Abführungsleitung miteinander.

[0021] in Verbindung stehen. Dabei sollte die Bypaßleitung an der der tiefsten Stelle der Ruhekammer einmünden, während die Abführungsleitung an einer oberen Stelle der Ruhekammer ausmünden sollte.

[0022] Die Kugelschleuse kann zweckmäßigerweise eine Auffangkammer für zu entnehmende Kugeln und eine Aufgabekammer für einzusetzende Kugeln aufweisen, wobei beide Kammern durch eine siebartige Trennung strömungsmäßig miteinander verbunden sind.

[0023] Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 eine Gesamtschaltung der Reinigungsanlage mit einem Längsschnitt durch die Vorrichtung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung entsprechend der Schnittlinie II - II nach Fig. 1;

Fig. ₃ eine Trennwand mit Dichtung und Abstreifer e_nt-sprechend der Schnittlinie III-III nach Fig.1;

Fig. 4 eine andere Ausführungsform von Dichtung und Abstreifer im Querschnitt;

Fig. 5 eine weitere Gestaltung von Dichtung und Abstreifer;

Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht einer Trennwandecke;

Fig.7A - C die Betriebsweise der Vorrichtung mit nur einem Annäherungsschalter;

Fig.BA- D die diskontinuierliche Betriebsweise der Vorrichtung mit zwei Annäherungsschaltern;

Fig. 9A - D die kontinuierliche Betriebsweise;

Fig.10A u.B eine Anordnung zum Austausch der Kugeln in Seitenansicht und in Aufsicht und

Fig. 11 eine Trennwandstellung zum Kugelaustrag.

[0024] Wie aus Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, weist die Reinigungsvorrichtung 1 ein zylindrisches Gehäuse 2 auf, in dessen Innern um eine Längsachse 3 rotierend drei radiale Trennwände 4, 5 und 6 jeweils um 120⁰ zueinander versetzt angeordnet sind. Dadurch werden drei voneinander getrennte Kammern 7,8 und 9 gebildet. Etwa im Bereich der mittleren Höhe des Gehäuses 2 ist quer zu den Trennwänden 4, 5 und 6 eine in etwa kegelförmige Siebplatte 10 mit ihrer Spitze nach oben angeordnet, die die durch die Trennwände gebildeten Kammern in eine obere Kammergruppe 7a, 8a und 9a und in eine untere Kammergruppe 7b, 8b und 9b unterteilt.

[0025] In Höhe der unteren Kammergruppe 7b, 8b und 9b weist das Gehäuse 2 einander gegenüberliegend einen Kühlwasserzuführungsstutzen 11 und einen Kühlwasserabführungsstutzen 12 auf, während im Bereich der oberen Kammergruppe 7a, 8a und 9a ebenfalls einander gegenüberliegend ein Kühlwasserableitungsstutzen 13 und ein Kühlwasserrückleitungsstutzen 14 vorgesehen sindo

[0026] Das Kühlwasser für den schematisch angedeuteten Wärmetauscher 15 strömt nun von einer nicht näher dargestellten Kühlwasserquelle in die untere Kammer 7b und von hier über die Siebplatte 10 in die obere Kammer 7a, wobei Verunreinigungen 19 auf der Unterseite der Siebplatte 10 zurückgehalten werden. In der oberen Kammer 7a nimmt das Kühlwasser die Reinigungskugeln 20 mit und strömt von hier über den Kühlwasserableitungsstutzen 13 in die Eintrittskammer 17 des Wärmetauschers 15. Beim Durchströmen durch die Röhren 16 werden durch die elastischen Kugeln 20 etwa vorhandene Ablagerungen mitgenommen bzw. eine Ablagerung an den Innenwandungen der Röhren überhaupt vermieden. Danach verläßt das Kühlwasser den Wärmetauscher 15 über die Austrittskammer 18 und strömt über den Kühlwasserrückleitungsstutzen 14 in die obere Kammer 9a. Hier werden beim Abwärtsströmen des Kühlwassers in die untere Kammer 9b die Kugeln 20 durch die Siebplatte 10 zurückgehalten. Durch Drehen der Trennwände 5, 6 und_7 zusammen mit der. Siebplatte 10 beispielsweise im Uhrzeigersinn gelangen die Kugeln 20 dann wieder in die kalte Kühlwasserströmung 21 und von dort erneut in den Wärmetauscher 15, während Kühlwasserverunreini.gungen 19 unterhalb des Siebes 10 in die Kammer 9b gedreht und von hier mit dem aufgewärmten, über den Kühlwasserabführungsstutzen 12 ablaufenden Kühlwasser ausgetragen werden.

[0027] Wie auch aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, weisen die Kühlwasserstutzen 11 bis 14 sowie die Kammern 7, 8 und 9 jeweils ungefähr gleichen freien Querschnitt für das durchströmende Kühlwasser auf. Damit wird sichergestellt, daß die Strömungsgeschwindigkeit in den Zu- und Ableitungen und in den Kammern selbst nicht wesentlich unterschiedlich, sondern annähernd konstant ist. Damit wird gewährleistet, daß auch bei schwachen Belastungen des Wärmetauschers und dadurch bedingtem geringerem Kühlwasserdurchsatz und damit auch geringerer Strömungsgeschwindigkeit die Reinigungskugeln stets sicher vom Kühlwasser mitgenommen und nicht wegen zu geringer Strömung in der oberen Kammer 7a liegengelassen werden.

[0028] Dies kann in etwa auch dadurch erreicht werden, daß der Durchmesser eines Kühlwasserzuführungsstutzen - z.B. 11 - maximal einem Zentriwinkel von 60⁰ am Gehäuseumfang bzw. einer entsprechende Sehne entspricht. Somit ist gewährleistet, daß bei entsprechender Stellung der Trennwände, . wie das z. Bsp. aus Fig. 2 zu ersehen ist, stets eine Kammer ohne Kühlwasserdurchfluß vorhanden ist, die auch weder mit.der Kühlwasserabführung noch mit der Kühlwasserzuführung in Verbindung steht.

[0029] Zur Abdichtung der einzelnen Kammern gegeneinander und um eine sichere Abdichtung des zufließenden Kühlwassers gegen das abfließende sicherzustellen, weisen die Trennwände zusätzliche Dichtungen 25 gegenüber der Ghäuseinnenwandung sowie gegen den Gehäusedeckel 26 und den Gehäuseboden 27 auf. Verschiedene Ausführungsformen der Dichtungen sind in den Fig. 3 bis 6 gezeigt.

[0030] Nach Fig. 3 ist auf der Rückseite der Trennwand 4 ein elastisches Dichtungsband 28 - beispielsweise aus einem flexiblem Kunststoff oder Gummi oder einem anderen Elastomer - mittels eines Haltebleches 29 durch Verschraubung oder eine ähnliche Halterung befestigt. Das freie Ende 30 dieser Dichtung 28 ist gegen die Drehrichtung der Trennwand abgebogen und liegt schleifend an der Gehäuseinnenwandung 2 an. Diese Dichtung kann dabei in nicht dargestellter Weise auch aus einem flexiblen Stahlblech bestehen, dessen Dichtkante eine Gleitschicht, beispielsweise in Form von PTFE, aufweist.

[0031] Wie aus der Fig. ersichtlich, muß.die Trennwand aus Fertigungsgründen in einem gewissen Abstand vor der Gehäuseinnenwandung enden. Dadurch besteht die Gefahr, daß die relatiu weichen Reinigungskugeln aus Zellgummi in den Spalt 31 gezogen werden und in die nächste Kammer gelangen. Um dies zu verhindern, ist auf der Vorderseite der Trennwand - in Drehrichtung gesehen - ein den Dichtungsspalt 31 weitgehend überdeckender Abweiser. 32 aus starrem Material angeordnet, dessen außenliegendes Ende 33 im Bereich des .Dichtungsspaltes 31 in Drehrichtung geneigt ist. Damit wird - wie in der Fig. dargestellt - sicher verhindert, daß Kugeln 20 in den Spalt 31 hineingezogen werden. Zweckmäßigerweise beträgt der verbleibende Außenabstand a des Abweisers 32 maximal ein Drittel des jeweiligen Halbmessers r der Kugel 20.

[0032] Ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Überbrückung der Spalte ist in der Fig. 4 dargestellt. Dabei ist die Dichtung 35 länger und dünner, wobei auch die Halterung 36 bis fast zum Ende des Dichtungsstreifens 35 geführt ist, um die notwendige Stabilität sicherzustellen. Der gegenüberliegende Abweiser 37 ist an seinem vorderen Ende kontinuierlich gebogen, um ein sanftes Fangen und Ableiten der Kugeln zu ermöglichen.

[0033] Nach dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind Dichtungsband 38 und Abweiser 39 auf derselben Seite der Trennwand - und zwar in Drehrichtung gesehen auf der Vorderseite - angeordnet, wobei der Abweiser 39 gleichzeitig als Halterung für das Dichtungsband 38 dient. Das freie Ende 40 des Dichtungsbandes 38 ist dabei ebenfalls entgegen der Drehrichtung abgebogen und ragt in den Spalt zwischen Trennwandkante und Gehäuseinnenwandung.

[0034] Aus Fig. 6 schließlich ist zu ersehen, daß an den Trennwandecken 4 Abweiser 33 und Dichtungskante 30 scharfkantig im rechten Winkel um diese Ecken herumgeführt sind, um auch in diesem Bereich eine sichere Abdichtung zu gewährleisten.

[0035] Um jedoch in dem Bereich, in dem sich der größte Teil der Kugeln befindet, nämlich unmittelbar oberhalb des Siebkörpers 10, ganz sicher ein Einklemmen der Kugeln 20 zu verhindern, ist als zusätzliche Sicherheit in Höhe dieser Siebplatte 10 ein umlaufender Ring 41 angeordnet, wie das aus Fig. 1 und 2 zu ersehen ist. Dieser Ring 41 ist zweckmäßigerweise auf die Außenkante der Siebplatte 10 mit geringem Abstand zur Gehäuseinnenwandung aufgesetzt und weist maximal die Höhe der Gehäusewandung zwischen den untern und den oberen Kühlwasserstutzen 11 bzw. 12 und 13 bzw. 14 auf, um zu vermeiden, daß der freie Strömungsquerschnitt im Bereich der Stutzen eingeschränkt wird. Die Reinigungskugeln 2o werden somit weitgehend innerhalb des Bereiches dieses Ringes 41 gehalten und kommen somit praktisch kaum mit der Gehäusewandung in Berührung, sondern werden im allgemeinen direkt oberhalb des Ringes 41 über den Stutzen 13 ausgetragen.

[0036] Im folgenden seien anhand der Fig. 7 bis 9 verschiedene erfindungsgemäße Betriebsweisen und Schaltungsarten der Reinigungsvorrichtung erläutert. Wesentlich ist dabei, daß jeweils nach einer Reinigungsphase, die entsprechend den Anforderungen unterschiedlich lange dauern kann, die Reinigungskugeln innerhalb der Vorrichtung in eine Ruhelage gebracht werden können, ohne daß dabei der Kreislauf und die Wirkung des Kühlwassers unterbrochen oder behindert wird. Auch soll es - wie noch später erläutert werden wird - möglich sein, die Kugeln in dieser Ruhephase ohne Störung des Gesamtbetriebes auszuwechseln.

[0037] In den Fig. 7A - C ist ein Schnitt durch die obere Kammergruppe etwa entsprechend der Schnittlinie II - II nach Fig. 1 gezeigt. Die Trennwände 4, 5 und 6 haben eine solche Stellung eingenommen, daß eine sichere Trennung des abströmenden Kühlwassers über den Stutzen 13 vom zuströmenden Kühlwasser über den Stutzen 14 sichergestellt ist. Außerdem ist eine Kammer - jetzt Ba - ganz vom Kühlwasserstrom abgeschlossen. Um dabei die Stellung der Trennwände anzeigen und diese auch in dieser oder einer äquivalenten Stellung anhalten zu können, ist an einer Stelle, den die Trennwände hierbei gerade einnehmen - nach der Fig. um 90^o versetzt zur Achse des Stutzens 13 - ein Näherungsschalter 45 angeordnet, der ein Signal beispielsweise an ein Zählwerk abgibt, durch das dann auch die Drehung in der gewünschten Position gestoppt werden kann.

[0038] Nach Fig. 7A seien die Kugeln zunächst mit dem Kühlwasser aus der Kammer 9a ausgespült worden und werden gerade mit dem zurückkommenden Kühlwasser hinter dem Stutzen 14 in der Kammer 7a aufgefangen und gesammelt. Nach einer vorgegebenen Zeit werden die Trennwände in Drehung versetzt, bis die nächste-Trennwand 6 den Näherungsschalter 45 erreicht und dort gestoppt wird. Nach diesem 120^0-Schritt hat die Kammer 7a mit den Kugeln 20 die Position entsprechend Fig. 7B erreicht, womit die Kugeln 20 aus dem strömenden Kühlwasser heraus in die Ruhestellung gefahren sind, während die eigentliche Kühlung des Wärmetauschers ungehindert weiterlaufen kann.

[0039] Wenn nun wieder ein Reinigungszyklus erforderlich ist, erfolgt ein weiterer 120°-Schritt der Trennwände, wodurch eine Position entsprechend Fig. 7C erreicht wird. Die Kammer 7a steht jetzt in Verbindung mit dem Kühlwasseraustrittsstutzen 13, so daß die Kugeln 20 durch das von unten zuströmende Kühlwasser erfaßt und in den zu reinigenden Wärmetauscher ausgetragen werden. Anschließend werden sie über den Stutzen 14 in der jetzt gegenüberliegenden Kammer 8a wieder gefangen und können dann von hier wieder der Ruhestellung zugeführt werden.

[0040] Da bei dieser Schaltung jeweils Ruhe- und Betriebsstellung aufeinanderfolgen, kann nur mit einem Schrittzähler festgestellt werden, in welcher Kammer bzw. in welcher Stellung sich die Kugeln gerade befinden, also z.B.
Zähler 1,2,1,2,1,2,1,2,1 ( mit "1" als Ruhestellung) oder: 1,2,3,4,5,6,7, (Ruhestellung: ungerade Ziffern) Wenn jedoch eine Störung auftritt, wie z.B. ein Netzausfall, kann der Zählerinhalt verloren gehen, so daß nicht mehr bekannt ist, in welcher Position sich die Kugeln gerade befinden.

[0041] Dieser Nachteil kann durch Anordnung eines weiteren, um 60° zum ersten versetzt angeordneten Näherungsschalter behoben werden. Dazu sind nach Fig.8A-D beispielsweise ein Schalter 46 im Winkel von 270 zur.Achse des Austrittsstutzens 13 und ein weiterer Näherungsschalter 47 im Winkel von 330° angeordnet. Ausgehend von der Ruheposition entsprechend Fig. BA, in der die Kugeln 20 in der Kammer 7a unter Ansteuerung des. Näherungsschalters 47 gehalten sind, werden die Kugeln nach Drehen der Trennwände in eine Position entsprechend Fig. 8B in den Kreislauf abgegeben. Danach können mehrere 120°-Schritte für eine längere Reinigungsphase gefahren werden. 'Zur Vorbereitung der Ruheposition werden die Trennwände in einer Stellung entsprechend Fig. 8C angehalten, bis alle Kugeln wieder gefangen sind. Anschließend fährt die untere Trennwand 5 den Näherungsschalter 47 an, so daß damit wieder die Ruheposition entsprechend Fig. 8A erreicht ist.

[0042] Eine ähnliche Schaltung ist in den Fig. 9A - D gezeigt, wobei hier jedoch eine kontinuierliche Reinigung über einen längeren Zeitraum möglich ist. Ausgehend von der Ruheposition nach Fig. 9A werden entsprechend Fig. 9B die Trennwände kontinuierlich gedreht, so daß die Kugeln laufend von der rechten Auffangkammer in die linke Abströmkammer befördert werden. Zum Fangen der Kugeln werden die Trennwände dann wieder in einer Position entsprechend Fig. 9C angehalten uns anschließend in die Ruheposition entsprechend Fi-g. 9D gefahren.

[0043] Der Vorteil der Schaltung nach den Fig. 8A - D und 9A - D besteht darin, daß unabhängig von einer vorhergehenden Stellung oder Betriebsweise die Kugeln bei Anfahren des Näherungsschalters 46 durch eine beliebige Trennwand stets gefangen und bei anschließendem Anfahren des Näherungsschalters 47 diese Kugeln in die Ruheposition gefahren werden.

[0044] Nach längerem Betrieb der Reinigungsvorrichtung und Einsatz der Kugeln ist es erforderlich, die Kugeln herauszunehmen und durch neue zu ersetzen. Dabei soll der Austausch der Kugeln erfolgen, ohne daß der Kühlwasserstrom unterbrochen wird. Prinzipiell wäre es dazu möglich, im Bereich der vorderen Ruhekammer in der Gehäusewandung eine Klappe anzubringen, wozu jedoch die Trennwände 4, 5 und 6 vollständig abdichten müßten, da sonst beim Auswechseln der Kugeln Wasser aus dieser Kammer austreten würde.

[0045] Zweckmäßiger.ist daher in Weiterbildung der Erfindung eine Anordnung, wie sie anhand der Fig. 10 A und B beschrieben wird. Danach wird grundsätzlich an die Ruhekammer die erhöhte Druckdifferenz zwischen dem austretenden und dem rückfließenden Kühlwasser angelegt, wodurch die Kugeln in eine Kugelschleuse ausgeschwemmt werden.

[0046] Im Einzelnen ist dazu vom Kühlwasseraustrittsstutzen 13 eine mit einem Absperrschieber 51 versehene Bypaßleitung 50 in die Ruhekammer 7a geführt, wo sie an einem möglichst tiefen Punkt im Bereich des Siebfußes oder darunter einmündet. Von einer höheren Stelle der Ruhekammer 7a geht dann eine Abführungsleitung 52 aus, die an einer Stelle niederen Druckes - beispielsweise in den Kühlwasserrückführungsstutzen 14 - in das System zurückmündet. In dieser Abführungsleitung 52 ist die eigentliche Kugelschleuse_l53 angeordnet, die beiderseits durch Absperrschieber 54 und 55 abgetrennt werden kann. Diese Kugelschleuse 53 selbst ist durch eine siebartige Trennwand 56 in eine Auffangkammer 57 und eine Aufgabekammer 58 unterteilt.

[0047] Bei einer erforderlichen Entnahme der Kugeln werden zunächst die Absperrschieber 51, 54 und 55 geöffnet. Dadurch strömt Wasser höheren Druckes aus dem Austrittsstutzen 13 'in die Ruhekammer 7a und schwemmt die Kugeln 20 über die Abführungsleitung 52 in die Auffangkammer 57 der Kugelschleuse 53. Nach Absperren der Schieber 51, 54 und 55 können dann die Kugeln aus der Auffangkammer 57 entnommen und neue Kugeln in die Aufgabekammer 58 eingesetzt werden. Nach Öffnen aller Schieber werden die Kugeln in den Rückführungsstutzen 14 ausgeschwemmt und gelangen so zurück in den Kreislauf.

[0048] Anstelle einer gesonderten Bypaßleitung 50 mit einem Absperrschieber 51 ist es aber auch möglich, einen entsprechenden Bypaß direkt in der Gehäusewandung 2 vorzusehen, wie das in Fig. 10A und B gestrichelt durch den Kanal 60 angedeutet ist. Dazu kann das Gehäuse einen rinnenförmige Ausbuchtung aufweisen, die allein einen Strömungsbypaß um die Trennwand 5 herstellt und ermöglicht, daß Hochdruckwasser aus dem Stutzen 13 in die Ruhekammer 7a gelangt. Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung einer Druckdifferenz in der Ruhekammer 7a ist in Fig. 11 erläutert. Danach werden die Trennwände um einen geringen Betrag - maximal etwa 10° - in Drehrichtung aus ihrer Ruheposition gedreht, so daß sich an der Trennwand 5 ein schmaler Spalt 61 zum Kühlwasseraustrittsstutzen 13 ergibt. Damit kann entlang des Pfeiles 62 Wasser höheren Druckes in die Ruhekammer 7a einströmen und somit ein Austragen der Kugeln 20 in die Abführungsleitung 52 bewirken. Dieses Weiterdrehen der Trennwände kann dabei von Hand oder auch automatisch mittels eines weiteren Näherungsschalters erfolgen.

[0049] Mit der beschriebenen Vorrichtung und den angegebenen Betriebsweisen ist als eine Reinigungsanlage geschaffen, mit der in Wärmetauscherkreisläufen nicht nur das Kühlmedium - was nicht nur Wasser sein kann - sondern auch der Wärmetauscher gereinigt und vorhandene Verunreinigungen auch aus dem Kühlmedium unabhängig von der Wärmetauscherreinigung abgeführt werden können.

[0050] Mit dem erfindungsgemäßen 3-Kammer-Prinzip ergibt sich die niedrigst mögliche Kammerzahl, die eine dauernde Abdichtung des zufließenden gegen das abfließende Medium gewährleistet; die Vorrichtung hat dadurch die kleinstmögliche Abmessung, da stets 2 x 1/3 der gesamten Querschnittsfläche vom Medium durchströmt wird, so daß auch _ stets eine ausreichende Geschwindigkeit in den Kammern vorhanden ist, um die Kugeln sicher auszutragen und durch den-Wärmetauscher zu transportieren. Gleichzeitig ergibt sich eine Trennwandstellung mit einer Ruhekammer, die nicht vom Medium durchflossen wird und in der alle Kugeln in der Ruhephase gesammelt und gefangen werden können, ohne daß dabei die Kühlung des Wärmetauschers unterbrochen würde. Damit werden die Kugeln nicht ständig dem Kühlwasserstrom ausgesetzt, wodurch ihre Lebensdauer und ihre volle Einsatzfähigkeit verlängert werden. Aus dieser Ruhekammer können die Kugeln dann auch ohne Unterbrechung des Kühlwasserkreislaufes herausgespült, entnommen und gegen neue Kugeln ausgetauscht werden.

[0051] Die dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen nur einige Ausgestaltungsmöglichkeiten des erfinderischen Grundprinzips; so ist es beispielsweise auch möglich, daß die Vorrichtung in horizontaler Anordnung betrieben wird, ohne daß sich an der Wirkungsweise etwas ändert.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Reinigen von Wärmetauscher-Röhren mittels elastischer, kugelförmiger Körper, insbesondere Kugeln aus Zellgummi, bestehend aus einem zylindrischen Gehäuse, in dem durch mehrere, um eine senkrechte Achse rotierende Trennwände mehrere Kammern gebildet sind, die durch eine horizontale Siebplatte in eine obere Kammergruppe zur Aufnahme der Kugeln und eine untere Kammergruppe unterteilt sind, sowie mit zwei einander gegenüberliegenden Kühlwasserzu- und -ableitungsstutzen im Bereich der unteren Kammergruppe und zwei gleichartigen Kühlwasserstutzen im Bereich der oberen Kammergruppe, die mit den Wärmetauscher-Röhren in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet , daß der Gehäuseinnenraum durch drei, jeweils um 120 versetzte Trennwände (4,5,6) in drei gleich große Kammern (7,8,9) unterteilt ist, deren jede Querschnittsfläche angenähert die gleiche Größe wie die Querschnittsfläche eines der Kühlwasserstutzen (11...14) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser eines Kühlwasserstutzens (11...14) maximal der Länge einer Sehne am Gehäuseumfang mit einem Zentriwinkel von 60° entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (4,5,6) im Bereich der Gehäusewandung (2) und im Bereich des Gehäusedeckels (26) und Gehäuse-. bodens (27) mit einer umlaufenden, mechanischen Dichtung (28;35;38) versehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung aus einem elastischem Band (28;35) besteht, das in Drehrichtung gesehen auf der jeweiligen Rückseite der Trennwände (4,5,6) befestigt ist und dessen freies Ende (30) gegen die Drehrichtung abgebogen an der Gehäusewandung (2) anliegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung aus einem elastischem Band (38) besteht, das in Drehrichtung auf der jeweiligen Vorderseite der Trennwände (4,5,6) befestigt ist und dessen freies Ende (40) gegen die Drehrichtung abgebogen in den Spalt (31) zwischen Trennwandkante (4) ragt und an der Gehäusewandung (2) anliegt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (28;35;38) aus einem elastischem Kunststoff oder Elastomer besteht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung aus einem elastischem Stahlblech mit einer Gleitschicht an der Dichtkante besteht.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Drehrichtung gesehen auf der jeweiligen Vorderseite der Trennwände (4,5, 6) ein den Dichtungsspalt (31) weitgehend überdeckender, in Drehrichtung geneigter Abweiser (32;37;39) aus einem starren Material für die Kugeln (20) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) der Abweiser-Außenkante (33) von der Gehäuseinnenwandung (2) maximal ein Drittel des jeweiligen Halbmessers (r) der Kugeln (20) beträgt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Dichtung (30) und Abweiser (33) scharfkantig um die außenliegenden Ecken der Trennwände (4,5,6) herumgeführt sind.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in Höhe der quer zu den Trennwänden (4,5,6) verlaufenden Siebplatte (10) ein umlaufender Ring (41) mit geringem Abstand zur Gehäuseinnenwandung angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (41) maximal die Höhe der Gehäusewandung zwischen den unteren und den oberen Kühlwasserstutzen (11,12;13,14) aufweist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die SiEbplatte (10) angenähert kegelförmig ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelförmige Siebplatte (10) mit der Spitze nach oben angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebplatte aus drei einzelnen, ebenen Teilsieben besteht, die in den einzelnen Kammern schräg nach oben pyramidenförmig angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Ring (41) auf die Außenkante der Siebplatte (10) aufgesetzt ist.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Näherungsschalter (45;47) vorgesehen ist, der in Wirkverbindung mit einer Trennwand in einer derartigen Stellung derselben steht, bei der eine der Kammern (7a;8a;9a) sowohl vom zuströmenden als auch vom abströmenden Kühlwasser abgeschlossen ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß um 60⁰ versetzt zum ersten Näherungsschalter (47) ein zweiter Näherungsschalter (46) zur Erfassung einer Trennwandannäherung angeordnet ist.

19.Verfahpenzum diskontinuierlichen Betrieb einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16 und Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß durch Drehen der Trennwände in Schritten um jeweils 120 jeweils eine Ruheauf eine Betriebsstellung aufeinanderfolgt derart, daß die Kugeln aus der mit dem oberen Kühlwasseraustrittsstutzen in Verbindung stehenden Kammer ausgetragen und nach Durchlauf durch die Wärmetauscher-Röhren in der gegenüberliegenden, mit dem oberen Kühlwassereintrittsstutzen in Verbindung stehenden Kammer aufgefangen und nach Drehen um 120° in eine mit keiner der Kühlwasserstutzen in Verbindung stehenden Kammer in Ruhelage gehalten werden.

20. Verfahren zum diskontinuierlichen Betrieb einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16 und Anspruch 18, gekennzeichnet dusch Drehen der Trennwände in jeweils 120°-Schritten bezogen auf den zweiten Näherungsschalter zum Umlauf der Kugeln, Anhalten der Drehung zum Fangen der Kugeln in der mit dem oberen Kühlwassereintrittsstutzen in Verbindung stehenden Kammer und Stillsetzen in Ruhestellung durch Anfahren des ersten Näherungsschalters.

21. Verfahren zum kontinuierlichen Betrieb einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 und Anspruch 18, gekennzeichnet durch kontinuierliches Drehen der Trennwände, Fangen der Kugeln durch Stoppen der Drehung in Stellung einer Trennwand am zweiten Näherungsschalter und Stillsetzen in Ruhestellung durch Anfahren des ersten Näherungsschalters.

22. Verfahren zum Auswechseln der Kugeln in einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in der die Kugeln enthaltenden Ruhekammer eine Druckdifferenz zum Ausspülen der Kugeln erzeugt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ruhekammer Kühlwasser höheren Druckes eingeleitet und die Kugeln mit dem Kühlwasser zu einer Stelle niederen Druckes ausgespült werden.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die die Ruhekammer (7a) gegen den Kühlwasseraustrittsstutzen (13) absperrende Trennwand (5) um eine Spaltbreite von nicht größer als 10° in den Öffnungswinkel des Kühlwasseraustrittsstutzens (13) hineingedreht wird derart, daß ein Teilstrom des austretenden Kühlwassers höheren Druckes in die Ruhekammer (7a) übertritt.

25. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Kühlwasseraustrittsstutzen (13) und die Ruhekammer (7a) über eine absperrbare Bypassleitung (50) sowie die Ruhekammer (7a) und der obere Kühlwassereintrittsstutzen (14) über eine Abführungsleitung (52), die eine beiderseits absperrbare Kugelschleuse (53) enthält, miteinander in Verbindung stehen.

26. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaßleitung (50) vom Kühlwasseraustrittsstutzen (13) an der tiefsten Stelle der Ruhekammer (7a) einmündet.

27. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelschleuse (53) eine Auffangkammer (57) für zu entnehmende Kugeln (20) und eine Aufgabekammer (58) für einzusetzende Kugeln (20) aufweist, wobei beide Kammern (57,58) durch eine siebartige Trennwand (56) voneinander abgetrennt sind.

28. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassleitung durch eine in die Gehäusewandung (2) eingelassene, nach innen offene Rinne (60) gebildet ist.

Zeichnung