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Dokumentenidentifikation DE69612636T2 09.08.2001
EP-Veröffentlichungsnummer 0732561
Titel Hammerklopfvorrichtung mit einzelnem Schlag und Verfahren zur Reinigung von Rohreinheiten
Anmelder Foster Wheeler Energy Corp., Clinton, N.J., US
Erfinder Eisinger, L. Frantisek, Demarest, New Jersey 07627, US
Vertreter Patentanwälte Reichel und Reichel, 60322 Frankfurt
DE-Aktenzeichen 69612636
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 21.02.1996
EP-Aktenzeichen 963011713
EP-Offenlegungsdatum 18.09.1996
EP date of grant 02.05.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.08.2001
IPC-Hauptklasse F28G 7/00

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Hammerklopfvorrichtung, welche die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 umfaßt. Eine derartige Vorrichtung ist dazu geeignet, einzelne mechanische Stöße auf Rohrscharen oder Rohreinheiten abzugeben, um äußere angesammelte Abscheidungen periodisch von Rohrscharen, wie beispielsweise von Dampfkesselrohrscharen, zu entfernen. Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung.

Eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren sind beispielsweise aus US-A-5315966 bekannt.

Das Reinigen der äußeren Oberflächen von Wäremaustauscherröhren, wie beispielsweise von Dampfkesselröhren, von angesammelter Asche und anderen Abscheidungen wurde bisher durch Verwendung verschiedener Rohrklopfmittel oder Rohrklopfvorrichtungen durchgeführt. Derartige Klopfvorrichtungen bestehen gewöhnlich aus einer Reihe von Hämmern, die auf einen Stab oder auf ein Sammelrohr schlagen, welche mit den zu reinigenden Rohren verbunden sind. Derartige Schläge oder Klopfstöße der Hämmer rufen Vibrationen der Rohre hervor, was zu einer Reinigungswirkung für die Rohre führt, indem Abscheidungen, die sich auf den Rohren angesammelt haben, im wesentlichen entfernt werden. Zum Beklopfen der Sammelrohre, um die Rohre hinreichend zu rütteln und dadurch eine angemessene Reinigungswirkung zu erzielen, ist ein verhältnismäßig großer Energieaufwand erforderlich. Eine typische maximale Beschleunigung, die auf die Sammelrohre ausgeübt wird, liegt im Bereich von bis 200 g (etwa 2000 m x s&supmin;²), was zu einer maximalen Beschleunigung der Rohre von 25 g bis 100 g (etwa 250 bis 1000 m x s&supmin;² > führt, wie sie je nach der Art der Abscheidungen auf den Rohren zum gründlichen Reinigen erforderlich ist.

Das Beklopfen der Rohre wird normalerweise in mehreren Klopfzyklen durchgeführt, so daß innerhalb eines Zyklus mehrere Sammelrohre, die nahe beieinander und typischerweise parallel zueinander angeordnet sind, nacheinander beklopft werden, beispielsweise in der Reihenfolge 1, 2,3....n usw., wobei n die Gesamtzahl der Sammelrohre und bzw. oder Klopfstäbe ist. Jedes Sammelrohr/jeder Klopfstab wird von einem Hammer beklopft, weshalb die erforderliche Anzahl der Hämmer gleich der Anzahl der Sammelrohre/Klopfstäbe ist, die bei einer Wärmeaustauschereinrichtung vorhanden sind. Bei einer typischen Hammerklopfvorrichtung sind alle Hämmer mit einer gemeinsamen Welle verbunden und werden von dieser angetrieben, wobei ihr Abstand voneinander dem Abstand der Sammelrohre entspricht. Das Aufschlagen der Hämmer auf die Sammelrohre wird typischerweise zu bestimmten Zeitabständen erfolgen gelassen, so daß keine zwei Hämmer gleichzeitig auf die Sammelrohre aufschlagen; dies geschieht aus Gründen von dynamischen Wechselwirkungseffekten, durch die die Wirksamkeit der Reinigung durch das Aufklopfen auf die Sammelleitungen verringert werden könnte. Typische Beispiele für derartige mechanische Hammerklopfvorrichtungen sind aus USPS 3 835 817 von Tuomaala und USPS 5 315 966 von Gamache et al bekannt.

Bei einer typischen Hammerklopfvorrichtung sind die Hämmer drehbar an einer gemeinsamen Welle befestigt, und, wenn die Hämmer in ihre oberste Stellung gedreht worden sind, fallen sie aufgrund der Schwerkraft auf das Sammelrohr/die Klopfstäbe. Typischerweise drehen sich die Hämmer von einer nahen, aufrechten (oberen) Stellung in ihre unterste senkrechte Stellung und schlagen mit Hilfe eines Schlagstiels, der an dem Sammelrohr/dem Klopfstab befestigt ist, horizontal auf das Sammelrohr. Nach dem Aufschlagen prallt der Hammer gewöhnlich zurück und schlägt unmittelbar danach erneut auf das Sammelrohr, prallt wiederum zurück und schlägt erneut auf das Sammelrohr usw., bis die Schlagenergie allmählich aufgebraucht ist. Der Hammer schlägt typischerweise 3, 4 und mehr Male in sehr kurzen Zeitabständen auf das Sammelrohr, bevor er weggedreht und für die nächste Reihe von Schlägen auf das Sammelrohr nach oben geführt wird. Weil jedoch die Reinigungswirkung für das Rohr durch derartiges Beklopfen der Sammelrohre hauptsächlich durch den ersten großen Stoß des Hammers gegen das Sammelrohr und nicht durch die darauf folgenden wiederholten kleineren Stöße bewirkt wird, sind diese normalerweise für ein wirksames Reinigen der Rohre unzweckmäßig und verbesserte Hammerklopfvorrichtungen wünschenswert.

Gegenstand der Erfindung ist eine Hammerklopfvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1. Die Vorrichtung wird dazu verwendet, Rohre von Wärmeaustauschereinheiten, wie beispielsweise von Dampfkesseln, zu beklopfen und an der Außenseite zu reinigen; dabei werden die üblichen zusätzlichen wiederholten kleineren Stöße durch den Klopfhammer, die dem ersten Hauptstoß gegen das Sammelrohr folgen, eliminiert. Durch entsprechende Untersuchungen ist gefunden worden, daß derartige zusätzliche kleinere Stöße der Hämmer auf Rohrscharen, die aufgrund des wiederholten Zurückprallens des Klopfhammers erfolgen, sogar schädlich für das Rohrreinigungsverfahren sind und die Rohrreinigungswirksamkeit verringern. Der erste hauptsächliche Hammerstoß führt erwünschtermaßen zu Vibrationen in dem Sammelrohr des Wärmeaustauschers und Versetzt dabei die Rohre in Schwingungen, so daß eine Reinigung erfolgt. Danach stören die darauf folgenden kleineren Stöße des Klopfhammers, wenn sie nicht auf ein Minimum herabgedrückt oder vorzugsweise völlig eliminiert werden, die erwünschte Vibrationsbewegung, die bereits aufgrund des ersten hauptsächlichen Hammerstoßes im Gange ist, nur und verringern diese oder beenden diese Bewegungen sogar ganz, wodurch der Zweck der Vibration aufgrund des ersten Stoßes im wesentlichen neutralisiert und sogar beseitigt wird. Die nachfolgenden unkontrollierten Hammerstöße verringern somit in unerwünschter Weise die Wirksamkeit der Rohrreinigung durch eine Hammerklopfvorrichtung und müssen daher beseitigt werden.

Die Hammerklopfvorrichtung gemäß der Erfindung besteht aus einer langgestreckten drehbaren Welle mit einer Anzahl von radialen Armen, die im Abstand voneinander längs der Welle mit aufeinanderfolgend ansteigendem Umfangswinkel starr befestigt sind, wobei eine Klopfhammereinheit einen langgestreckten Stab umfaßt, der schwenkbar an dem radialen Arm befestigt ist. An jedem radialen Arm ist eine Federeinrichtung, wie beispielsweise eine Druckfeder, eine Torsionsfeder oder eine Blattfeder, starr befestigt, so daß ein Ende der Einrichtung gegen den Hammerstab drücken kann. Die Federeinrichtung wird derart betrieben, daß sie die nachfolgenden Schwingbewegungen des Klopfhammers in Richtung des ersten Hauptstoßes gegen ein Stoßglied der Rohreinheit stört und hemmt, jedoch nicht die nachfolgenden Zurückprallbewegungen des Hammers stört. Die Lage des Berührungspunktes zwischen der Federeinrichtung und dem Hammerstab läßt sich durch ein Abstandhalterglied einstellen, das die gewünschte Federsteife der Federeinrichtung gegenüber dem Hammerstab festlegt. Für das richtige Funktionieren der Federeinrichtung ist die Federcharakteristik (Federsteife), gemessen am Punkt des Hammeraufschlages, eine Funktion des Hammergewichtes und der Armlänge. Für die Federsteife ist ein Bereich von zwischen 100 lb/in und 500 lb/in (1,2 und 5,8 kg x m&supmin;¹) geeignet.

Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zum Reinigen der äußeren Oberflächen von Rohrscharen von angesammelten Abscheidungen durch Verwendung der Hammerklopfvorrichtung, wie in Anspruch 8 angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert, worin bedeuten:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Wärmeaustauscher- Rohreinheit mit einem gemeinsamen Sammelrohr und einem Schlagstiel, der an dem unteren Ende der Rohreinheit starr befestigt ist;

Fig. 2 eine schematische Ansicht der Anordnung der unteren Sammelrohre von mehreren Wärmeaustauschern, wobei die einzelnen zu stoßenden Sammelrohre dem jeweils dazu gehörenden Klopfhammer zugeordnet und die Hämmer mit unterschiedlichen Winkeln schwenkbar an einer gemeinsamen, langgestreckten, drehbaren Welle gemäß der Erfindung befestigt sind;

Fig. 3 einen Längsschnitt eines einzelnen Klopfhammers und seine Anordnung an der drehbaren Antriebswelle;

Fig. 4a eine schematische Ansicht des Klopfhammerstiels und des Hammerarms mit seiner daran montierten Federeinrichtung in der Stellung kurz vor dem Aufschlag des Hammers auf einen Schlagstiel des Sammelrohres gemäß der Erfindung;

Fig. 4b die Darstellung des Klopfhammers und der Federeinrichtung in der Stellung, in der der Hammer gerade seinen Stoß gegen den Schlagstiel des Sammelrohrs ausübt;

Fig. 4c die Darstellung des Klopfhammers in einer Stellung nach dem Zurückprallen anschließend an den ersten Stoß auf den Schlagstiel des Sammelrohrs;

Fig. 4d die Ansicht des Hammers in der Stellung der üblichen Stoßwiederholungsbewegung, die jedoch durch die Federeinrichtung aufgehalten und wodurch der Hammer daran gehindert wird, nach dem Zurückprallen wiederholt auf den Schlagstiel des Sammelrohrs aufzutreffen;

Fig. 5a, 5b, 5c und 5d die Ansicht nützlicher alternativer Anordnungen der Federeinrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 6 und 6a einen mehr ins einzelne gehenden Aufriß einer Wärmesaustausch-Rohreinheit und einer Hammerklopfvorrichtung für einen Dampfkessel.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, weist eine Wärmeaustausch- Rohreinheit 10 eine Anzahl von Rohren 11 auf, die jeweils an ihrem unteren Ende mit einem Sammelrohr 12 verbunden sind, das einen Schlagstiel 13 aufweist, der entweder starr mit dem Sammelrohr an einem Ende des Sammelrohrs verbunden ist, oder der von außen geführt ist und in Kontakt mit dem Sammelrohr steht. Der Schlagstiel 13 ist derart angeordnet, daß er an einem Ende 13a (Fig. 3) durch einen Klopfhammer 14 gestoßen wird. Wie dargestellt, ist eine Anzahl von Sammelrohren 12 und Schlagstielen 13 vorgesehen, die entsprechenden Klopfhämmern 14 zugeordnet sind, welche auf jeweils einen Schlagstiel des Sammelrohrs ausgerichtet sind. Die Klopfhämmer 14 weisen jeweils einen langgestreckten Stab 15 auf, der schwenkbar bei 16 an einem radialen Arm 18 angebracht ist, wobei die Klopfhämmer längs einer langgestreckten, drehbaren Welle 20 im Abstand voneinander verteilt sind. Wie in Fig. 2 dargestellt, erstreckt sich jeder radiale Arm 18 von der Welle 20 aus radial nach außen, wobei jeder folgende radiale Arm um einen Umfangswinkel α von 20 bis 60º weiter als der vorhergehende Arm 18 an der Welle angeordnet ist. Die drehbare Welle 20 wird von mindestens zwei feststehenden Lagern 22 gehaltert und von einer Getriebemotoreinheit 23 in Drehbewegung versetzt.

Wie im einzelnen näher in Fig. 3 erläutert, ist die langgestreckte, drehbare Welle 20 in den Lagern 22 gehaltert, die jeweils starr durch geeignete Befestigungsmittel 25, wie Bolzen, starr auf eine feststehende Halterung 24 montiert sind. Aus dieser Konstruktion ergibt sich, daß, wenn die Welle in den Lagern 22 in Drehbewegung versetzt wird, jeder Klopfhammer 14 zusammen mit seinem langgestreckten Stab 15 durch seinen radialen Arm 18 auf eine Stellung oberhalb der Wellenachse gehoben wird. Wenn die Welle 20 weiter gedreht wird, fällt dann der Klopfhammer 40 rasch durch seine Schwerkraft von der obersten Stellung 14a auf seine unterste Stellung, in der er mit hoher Aufprallgeschwindigkeit den Schlagstiel 13 des Sammelrohrs trifft. Es ist ersichtlich, daß, wenn der Hammer 14 fällt, seine Drehgeschwindigkeit die Drehgeschwindigkeit des radialen Armes, der an der Welle 20 angebracht ist, übersteigt. Ein derartiger Aufprall des Hammers erzeugt innerhalb des Sammelrohrs 12 und der Anzahl von Rohren 11 Vibrationen, so daß angesammelte Abscheidungen, wie beispielsweise Asche und Krusten, von den Rohren wirksam gelöst und entfernt werden.

Der Betrieb der Hammerklopfvorrichtung mit Einzelschlag gemäß der Erfindung ist allgemein durch die Fig. 4a bis 4d dargestellt. Wie in Fig. 4a gezeigt, wird der Klopfhammer 14 an seinem langgestreckten Stab 15, der bei 16 schwenkbar an dem radialen Arm 18 befestigt ist, um die Welle 20 herum gedreht und schwingt in Richtung auf den Schlagstiel 13 des unteren Sammelrohrs 12. Eine Federeinrichtung 26 ist bei 27 starr an dem radialen Arm 18 befestigt und drückt mit ihrem äußeren Ende 28 gegen den langgestreckten Stab 15. Wie in Fig. 4b dargestellt, ist der Klopfhammer 14 mit Hilfe seiner Schwerkraft rasch gefallen und hat den Schlagstiel 13 des Sammelrohr getroffen, wobei der Hammerstab 15 die Federeinrichtung 26 anfänglich zusammengedrückt oder abgebogen hat, während der radiale Arm 18 durch die sich drehende Welle 20 lediglich ein kleines Stück weiter gedreht worden ist. Fig. 4c zeigt, wie der Klopfhammer 14 und sein langgestreckter Stab 15 nach dem anfänglichen Auftreffen auf den Schlagstiel 13 des Sammelrohrs zurückgeprallt sind, so daß der langgestreckte Stab 15 mit dem äußeren Ende 28 der Federeinrichtung 26 wieder außer Kontakt getreten ist. Schließlich zeigt Fig. 4d, wie die wiederholte Klopfbewegung des Hammers 14 gegen den Schlagstiel 13 des Sammelrohrs von der Federeinrichtung 26 gemäß der Erfindung unterbunden wird, so daß der Hammer nicht wiederholt und unerwünscht nach dem Zurückprallen, wie es in Fig. 4c dargestellt ist, gegen den Schlagstiel 13 des unteren Sammelrohrs 12 schlägt.

Die gewünschte Federkonstante für die Federeinrichtung 26 ist mit dem Hammergewicht und der Geschwindigkeit und Kraft des Anfangsstoßes gegen den Schlagstiel 13 des Sammelrohrs verknüpft. Während des anfänglichen Hauptstoßes des Klopfhamrners 14 wird die Federeinrichtung 26 anfänglich durch den Hammerstab 15 abgebogen. Im Anschluß an das erste Zurückprallen des Hammers 14 gemäß Fig. 4c muß jedoch die Federsteife der Einrichtung 26 ausreichen, um danach weitere Stöße des Hammers gegen den Schlagstiel 13 des Wärmeaustauscher-Sammelrohrs zu verhindern. Bei einer Hammerlänge von 10-20" (0,25 bis 0,5 m) und einem Hammereinheitsgewicht von 20 bis 40 lbs. (9 bis 18 kg) ist eine Federsteife von 100 bis 500 lbs./in. (1, 2 bis 5,8 kg x m&supmin;¹) bezogen auf den Aufschlagpunkt des Hammers auf den Schlagstiel, ausreichend, um nachfolgende nach dem anfänglichen großen Stoß gegen den Schlagstiel 13 des Sammelrohrs nachfolgende Stöße des Klopfhammers 14 zu dämpfen und praktisch zu unterbinden.

Verschiedene alternative Federeinrichtungen, die für die Erfindung verwendbar sind, sind im einzelnen in den Fig. 5a, 5b und 5c dargestellt. Fig. 5a zeigt einen Hammer 30 und seinen langgestreckten Stab 31, die in Kombination mit einer Blattfeder 36 eingesetzt werden. Der Hammerstab 31 ist bei 32 schwenkbar an dem drehbaren radialen Arm 34 befestigt. Die Blattfeder 36 ist durch geeignete Befestigungsmittel 35, wie Schrauben, starr an dem radialen Arm 34 befestigt, und die Feder wird durch den Abstandhalter 37 anfänglich abgebogen oder geladen, so daß sie eine variable Kraft gegen den Hammerstab 31 ausübt, um seine Bewegung in der Richtung des Pfeiles 40 auf die Feder zu zu hemmen.

Fig. 5b zeigt eine Anordnung ähnlich der von Fig. 5a mit der Abweichung, daß die Blattfeder 38, die an dem radialen Arm 34 angebracht ist, in einer praktisch starren Ausführung vorliegt und eine Spiraldruckfeder 42 zusammen mit einem Abstandhalterelement 43 vorgesehen ist. Die Federsteife der Blattfeder 36 und der Druckfeder 42 werden so gewählt, daß der Hammer 30 daran gehindert wird, gegen das offene Ende des Schlagstiels 13 nachfolgende Stöße auszuüben.

Eine weitere alternative Anordnung ist in den Fig. 5c und 5d dargestellt, bei denen der Hammerstab 31 durch einen langgestreckten Bolzen 44 schwenkbar an dem radialen Arm 34 befestigt ist, An diesem langgestreckten Bolzen 44 ist außerdem ein L-förmiges Hemmglied 46 schwenkbar befestigt und mit dem radialen Arm 34 mit einer Spiral- oder Torsionsfeder 48 verbunden, so daß die Feder die Bewegung des Hammers 30 in Richtung des Pfeiles 40 hemmt. Wie oben erläutert, wird die Federsteife der Torsionsfeder 48 derart ausgewählt, daß sie praktisch verhindert, daß der Hammer 30 wiederholt auf den Schlagstiel 13 auftrifft.

Wie in Fig. 6 gezeigt, umfaßt eine Dampfkesseleinheit 50 eine Vielzahl von senkrechten Rohren 51, die innerhalb eines Gehäuses 55 an eine obere Wasserdampftrommel 52 und an ein unteres Sammelrohr 54 angeschlossen sind. An mindestens einem Ende des unteren Sammelrohrs 54 ist ein Klopfschlagstiel 53 angebracht oder steht in Kontakt mit diesem Ende. Innerhalb eines Gehäuses 56 ist eine Hammerklopfeinrichtung für einmaliges Aufschlagen mit dem Klopfstiel 53 ausgerichtet. Die drehbare Welle und die Lager für die Welle sind außerhalb der Dampfkesselwände 55 angeordnet und das einzige Element, das die Dampfkesselwände durchdringt, ist der Schlagstiel 53, der unmittelbar in Kontakt mit den zu beklopfenden Sammelrohren 54 steht.

Wie im einzelnen weiter in Fig. 6a gezeigt, stößt der Klopfhammer 30 auf den Schlagstiel 53, der an dem unteren Sammelrohr 54 befestigt ist oder mit diesem in Kontakt steht. Wenn der Stiel mit dem Sammelrohr in Kontakt steht, kann gewünschtenfalls der Schlagstiel 53 mit einer Spiralfeder 57, die um den Stiel 53 herum angeordnet ist, vorgespannt sein, so daß nachfolgende Stöße zurückgewiesen und damit unwirksam gemacht werden.

Während des Betriebes ist die drehbare Welle mit den Klopfhämmern normalerweise feststehend, wird jedoch nur während des Beklopfens der Rohre betrieben. Während des Beklopfens rotiert die Welle mit konstanter Geschwindigkeit in einem Bereich von 0,5 bis 2 U/min je nach Zahl und Abstand der Hämmer, die an der Welle befestigt sind. Für 12 oder 16 Klopfhämmer beträgt der Umfangsabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Hämmern in einer typischen Anordnung 30 bzw. 22,5º. Das Rohrreinigungsverfahren besteht aus einer Anzahl von Reinigungszyklen, so daß während jedes Reinigungszyklus jedes Sammelrohr beklopft oder gestoßen wird. Die Anzahl von Beklopfungen bzw. Stößen je Sammelrohr ist eine Funktion des Typs der Abscheidungen, die von den Rohren entfernt werden müssen. Bei einem Reinigungszyklus werden typischerweise 5 bis 15 Stöße je Sammelrohr ausgeübt. Die Häufigkeit der Reinigungszyklen wird nach dem aktuellen Bedarf zum Reinigen von Röhren für eine bestimmte Wärmeaustauscher-Einrichtung ermittelt.

Die Schlagstiele für die Sammelrohre, welche innerhalb der Dampfkesselwände hohen Temperaturen ausgesetzt sind, werden aus hochfesten, hochtragfähigen Metallen, wie Hastelloy oder ähnlichen, ausgeführt. Es ist wichtig, die Kontaktbelastungen von den Stößen auf den Stiel des Sammelrohrs auf einen Wert unterhalb der Streckgrenze des Metalls zu begrenzen. Teile, die außerhalb der Dampfkesselwände verwendet werden, können aufs Kohlenstoffstahl hergestellt werden, da sie keinen hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Das Kriterium für die Kontakt- oder Stoßoberflächen ist, daß die maximalen Kontaktbelastungen nicht etwa 80% der Streckspannung oder Fließspannung der sich berührenden Materialien bei der Betriebstemperatur überschreiten dürfen.

Die Erfindung wird im folgenden durch das Beispiel näher erläutert, ohne daß sie dadurch begrenzt wird.

Beispiel

Eine Hammerklopfvorrichtung weist eine Anzahl von Hämmern auf, die schwenkbar an einer langgestreckten, drehbaren Welle angebracht sind. Die Hämmer sind jeweils schwenkbar an radialen Armen angebracht, die längs der Welle im Abstand voneinander verteilt sind, wobei die radialen Arme mit steigenden Umfangswinkeln von 20º bis 60º, bezogen auf den angrenzenden radialen Arm, angeordnet sind. Wichtige physikalische und Betriebseigenschaften einer typischen Hammerklopfvorrichtung sind die folgenden:

Es versteht sich, daß, wenn der Klopfhammer durch die Drehung des radialen Arms mit Hilfe der drehbaren Welle gehoben wird, er vermöge seiner Schwerkraft rasch von seiner obersten Position herunterfällt und dabei mit hoher Geschwindigkeit gegen das Ende des Schlagstiels des Sammelrohrs stößt und dann von dem Sammelrohr zurückprallt, wobei Vibrationen in der Vielzahl von Rohren, die an das Sammelrohr angeschlossen sind, erzeugt werden. Jedoch bewegt sich der Hammer nach seinem ersten Zurückprallen gegen die hemmende Wirkung der Federeinrichtung, die es praktisch verhindert, daß der Hammer wiederholt den Stiel des Sammelrohrs trifft und in unerwünschter Weise die Vibrationen, die in den Rohren hervorgerufen worden sind, beeinträchtigt und auf ein Minimum verringert.


Anspruch[de]

1. Hammerklopfvorrichtung zum Beklopfen und Rütteln von Wärmeaustauscherrohren (11) zur Reinigung ihrer äußeren Oberflächen, wobei die Vorrichtung

eine langgestreckte, drehbare Welle (20), die mindestens von 2 Lagern gehaltert wird,

ein Mittel (23) zum Drehen der Welle (20) und eine Anzahl radialer Arme (18) umfaßt, die im Abstand voneinander starr mit der Welle (20) verbunden sind, wobei jeder Arm (18) im wesentlichen rechtwinklig zu der Welle (20) starr an ihr mit aufeinanderfolgend ansteigendem Umfangswinkel, bezogen auf den vorhergehenden, benachbarten Arm (18), befestigt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung außerdem aufweist:

eine Klopfhammereinheit (14, 15), die schwenkbar an jedem radialen Arm (18) an seinem äußeren Ende befestigt ist, und eine Federeinrichtung (26), die an jedem radialen Arm (18) derart befestigt ist, daß sie mit der Hammereinheit (14, 15) in Berührung tritt und auf sie eine hemmende Kraft gegenüber den Klopfbewegungen der Hammereinheit (14, 15) in Bezug auf den radialen Arm (18) ausübt,

wodurch beim Rotieren der Welle (20) die Klopfhämmer (14) gegen ein exponiertes Ende eines Schlagstiels (13), welcher an einem Sammelrohr (12) einer rohrförmigen Wärmeaustauschereinheit (10) befestigt ist oder mit diesem in Berührung steht, schlagen können und wiederholte Schläge eines Klopfhammers (14) gegen den Schlagstiel (13) durch die Federeinrichtung (26) im wesentlichen verhindert werden.

2. Hammerklopfvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die radialen Arme (18) von der Welle (20) radial nach außen mit um 20º bis 60º ansteigendem Umfangswinkel, bezogen auf den vorangehenden, benachbarten Arm (18), angeordnet sind.

5. Hammerklopfvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede der Federeinrichtungen (26) an einem Ende starr an dem radialen Arm (18) befestigt ist und das andere Ende der Federeinrichtung (26) auf einen langgestreckten Stab (15) der Hammereinheit (14, 15) derart einwirkt, daß sie nach dem ersten Schlag des Hammers (14) jeden weiteren Schlagkontakt des Hammers (14) mit dem zu schlagenden Sammelrohr (13) praktisch verhindert.

4. Hammerklopfvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Klopfhammereinheit (14, 15) ein Gesamtgewicht von 20 bis 40 Pfund (9 bis 18 kg) und eine Länge von 10 bis 20" (0,25 bis 0,5 m) aufweist.

5. Hammerklopfvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die drehbare Welle (20) 6 bis 18 radiale Arme (18) und Klopfhämmer (14, 15) im Abstand voneinander längs der Welle aufweist und jeder der aufeinanderfolgenden radialen Arme (18) in einem Umfangswinkel angeordnet ist, der 60º bis 20º größer ist als der des vorhergehenden radialen Arms (18).

6. Hammerklopfvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die drehbare Welle (20) und die Klopfhämmer (14, 15) innerhalb eines Gehäuses am unteren Ende eines Wasserdampfboilers angeordnet sind.

7. Hammerklopfvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Federvorrichtung eine Blattfedervorrichtung (26) ist, die starr an jedem radialen Arm (18) befestigt ist derart, daß sie mit jeder Hammereinheit (14, 15) in Berührung steht und eine hemmende Kraft auf deren Klopfbewegungen ausübt, so daß sie nach dem ersten Schlag des Hammers nachfolgende Schlagkontakte des Hammers (15) mit dem Stiel (13) des Sammelrohres im wesentlichen verhindert.

8. Verfahren zum Reinigen der äußeren Oberflächen von Rohrscharen (10) durch Verwendung einer Hammerklopfvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß man (a) eine Anzahl von Klopfhammern (14) vorsieht, die schwenkbar an einer langgestreckten, drehbaren Welle (20) über die Länge der Welle (20) befestigt sind, wobei die Hämmer (14) jeweils schwenkbar an radialen Armen (18) befestigt sind, die ihrerseits starr an der Welle (20) mit jeweils ansteigendem Umfangswinkel befestigt sind;

(b) die Welle (20) in Drehung versetzt und die Klopfhämmer (14) auf ihre oberste Stellung empor hebt, von wo sie zufolge der Schwerkraft nach unten fallen und jeweils gegen einen Schlagstiel (13) einer Wärmeaustauschereinheit (10) aus einer Anzahl von Rohren (11) stoßen und die Rohre (11) der Wärmeaustauschereinheit (10) rütteln, so daß Abscheidungen an der Außenoberfläche der Rohre (11) entfernt werden; und

(c) die Kopfhämmer (14) an nachfolgenden Stößen gegen den Schlagstiel (13) hindert.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei man die Welle (20) mit 0,5 bis 2 Umdrehungen/min. rotieren läßt, so daß jeder Hammer (14) auf einen Sammelrohrstiel (13) zum Erzeugen von Rüttelbewegungen bei den Rohren (11) auftrifft.

10. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei man die drehbare Welle (20) diskontinuierlich zur Erzeugung von 5 bis 15 Stößen je Schlagstiel (13) betreibt.







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