JPH02187596A - 流体の循環する管の清掃方法および清掃装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流体の循環する管の清掃方法および清掃装置
に関する。

〔従来技術と問題点〕

公知のように、流体中の懸濁物質および溶解物質、特に
水溶液中の炭酸カルシウムまたは炭化水素中に熱クラッ
キングによって形成されるコークスはこれらの流体の流
通する導管の内側面に堆積する傾向を有する。これは特
に熱交換管の場合であって、そのクリンカ形成を遅らせ
または防止するのでなければ、その効率が急速に低下す
る。

もちろん、これらの管を間欠的に清掃する事ができるが
、そのためには熱交換器を停止させ、または熱交換器の
部品の少なくとも一部を取り外して管の清掃後に再び装
着する必要があり、これらの作業は時間とコストがかか
る。

熱交換管の内部に配置されるこの型の装置は業界公知で
あって、例えばドイツ特許第４５７．５７２号を挙げる
事ができる。この特許は、回転するように機械的連結手
段によって保持された金属コイルバネ型の可動要素を記
載している。

このように実際上、熱交換管の内部に例えばコイル状の
可動要素を配置し、この可動要素が流体によって回転駆
動され、またこの可動要素が管の内側面の接触しあるい
は接触しないで、その運動によってクリンカ成形を防止
しまた／あるいはクリンカを清掃して、熱伝導効率を改
良する。

すなわち、先行のフランス特願第 ２　５６９．８２９号において、出願人（コンパ二一フ
ランセーズ・ド・ラフイナーシュ）は、クリンカ形成を
防止し熱伝導を改良するために熱交換管の内部に配置さ
れる機械的装置を提案し、この装置は少なくとも１つの
可動要素と、この可動要素の少なくとも１つの交流部材
とを含み、前記可動要素は不変形性であって、前記熱交
換管内部を循環する流体によって連続的に回転させられ
る構造を有し、また前記鉤留部材は前記可動要素を熱交
換管の軸線回りに自由に回転させる機械的連結手段を成
す。　この装置の可動要素はコイル形状を有し、例えば
コイル状に巻取られた金属線から成る。この特許には、
前記の可動要素を自由に回転させるための種々の機械的
枢着子役が記載されている。

またこのような可動要素を配置保持する他の装置が同じ
くコンパ二一フランセーズ・ドーラフィナージュ名義の
フランス特願第２．６１２，２６７号に記載されている
。この特許は、管内部を流体の作用によって回転駆動さ
れる可動要素の末端を配置保持する装置をさせに詳細に
記載し、この装置は、一方においては弾性的に変形する
剛性部材から成る一体的軸受部材を含み、この軸受部材
は一定間隔に相互に離間された少なくとも２本の脚を有
し、これらの脚が前記管の解放末端の中に押しばめされ
て管の内側面に弾性的に当接して前記軸受部材を前記管
に強く連結させ、また他方において管の末端の軸線に沿
って軸受に対して回転自在に取り付けられたジャーナル
を含み、このジャーナルが前記回転可動要素に連結され
る。

前記のような可動要素の配置保持装置を備えた熱交換管
清掃システムは、管内部を循環する液体が比較的多量の
、しかし低硬度の、また管の内側面に対する固着度の低
いクリンカ堆積を生じる液状炭化水素である場合には特
に効果的な事が明らかとなった。

しかし多くの熱交換器においては、はるかに硬質で管の
内側面に強く固着する体積物を生じる流体を使用する。

これは特に最も通常の流体、すなわち主として炭酸カル
シウムから成るスケ゛−ルの堆積を生じる水の場合であ
る。

前記の管清掃装置について出願人の実施したテストは、
管中を循環する液体が炭酸塩を含有する水の場合には使
用不能である事を示した。実際上、これらの装置の可動
要素は管内側面に堆積したスケールと接触して固定され
る傾向があり、その効力を完全に失う。可動要素が水に
よって回転駆動されなくなると、管の内側面にスケール
が堆積し続け、管の熱伝導特性が急速に劣化し、その清
掃のために定期的に取り外す必要がある。

従って出願人は、熱交換管の内部を循環する液体がスケ
ールを生じる液体である場合にスケールの堆積を防止す
るため、先に提案した装置の改良を研究した。

〔発明の目的および効果〕

従って本発明の目的は、熱交換管の内部を循環する液体
がその内側面にスケールあるいは強く固着する硬質物質
を堆積させる液体である場合にこのスケール堆積を防止
し、このようにして定期的に水管束を清掃のために取り
外す必要をなくす方法および装置を提案するにある。

本発明の他の目的は、管内部を循環する液体によって回
転駆動される可動要素を使用する型の方法および装置に
おいて、可動要素が管内側面のスケールまたはその他の
硬質堆積物と接触して固定される危険のない方法および
装置を提案するにある。

本発明の他の目的は、熱伝導率を改良するこの型の方法
および装置を提供するにある。

そのため、本発明の目的は流体の循環する管の内部にお
いて、前記の流体によって可動要素を連続的に回転駆動
し、この可動要素の一端が機械的連結手段によって管の
末端に対して鉤留されてこの可動要素を管の軸線回りに
自由に回転させるように成された管の内部の連続的清掃
法において、前記可動要素は管の内側面をかき落とすた
めの少なくとも１つの作動稜部を備え、この稜部は可動
要素の回転中に、管の横断面において管軸線から最も離
間した可動要素部分を成すように配置される流体循環管
の清掃方法にある。

本発明の他の目的は、流体によって回転駆動される形状
の可動要素と、この可動要素を管の軸線回りに自由に回
転させるように可動要素の末端を管の末端に対して鉤留
する機械的連結手段とを含む流体の循環する管の連続的
清掃装置において、前記可動要素は管の内側面をかき落
とすための少なくとも１つの作動稜部を備え、この稜部
は可動要素の回転中に、管の横断面において管軸線から
最も離間した可動要素部分を成すように配置される流体
循環管の清掃装置を提供するにある。

実際に出願人は、可動要素のこの単数または複数の作動
稜部による管の内側面の連続的かき落とし作用がこの内
側面上のスケールまたは硬質材料の堆積を防止し、この
ような堆積が発生する場合にはこれを内側面から剥離し
て流体によって同伴除去する事を確認した。この明細書
において、作動稜部とは可動要素の多角形断面の突出隅
部を意味する。

前記の特願に記載のように、可動要素はコイル状に巻取
られた連続長子方部材から成り、本発明によれば、この
可動要素の断面は管の内側面をかき落とすように配置さ
れた少なくとも１つの稜部を有する。この断面は多角形
とし、例えば三角形、長方形、台形またはその他とする
事ができる。

簡単であるが故に好ましい実施態様は、薄い金属バンド
、すなわち平坦な長方形断面を有する金属バンドをコイ
ル状に巻取って構成される。業界において入手可能であ
るが故に好ましい他の実施態様は、半円形または円弧状
の断面の金属バンドをコイル状に巻取って構成される。

もちろん本発明は前記の実施態様に限定されるものでは
ない。

本発明の装置の機械的連結部分は前記の特願に記載のも
のとし、または他の任意の型とするり１ができるが、フ
ランス特願第２，６１２，２６７号のシステムが好まし
い。

また出願人は、下記の実施例から明らかなように、前記
の装置がこれを備えた管の内側面上のスケール堆積を防
止しまたは減少するのみならず、これらの管が熱交換器
中に使用される際に、この装置が循環液に対して加える
運動と、管の熱伝導壁体上の液体層を絶えず行進する事
とにより、熱量の伝導率を著しく増大する事を確認した
。

従って本発明の目的は、前記の方法および装置の熱交換
管中の利点を含む。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明す
る。

第１図と第２図に図示の装置は下記を含むニーはぼＵ形
断面の軸受を成す部材１゜その両脚２は底部３から拡張
し、その先端から突起４が突設され、これらの脚を熱交
換管１０の中に押し込む事ができる。

一ジャーナル５゜このジャーナルは半球形側面を有する
頭部６と、軸受１の底部３の開口８に係合した軸部７と
を有し、この軸部７の末端はフック９状に湾曲されてい
る。

一管１０の中に配置されたコイル状可動要素１１゜この
可動要素１１は管１０の中においてその内部を循環する
流体によって回転駆動されて、管内側面の連続的清掃を
成し、この要素１１の管状の末端１２は軸部７のフック
状湾曲部９に鉤留されている。

このようにして部材１はジャーナル５と可動要素１１の
軸受を成し、従ってジャーナル５と可動要素１１が管１
０の中を循環する流体の応力によって自由に回転する事
ができる。場合によっては、ジャーナル５の頭部６と軸
受１の底部３との間に減摩性座金１６を配置する事がで
きる。

本発明のこの実施態様において、可動要素１１は長方形
断面の薄い金属バンドから成り（第３図および第４図）
、管１０の内側面の連続清掃のためにこの断面の少なく
とも１つの稜部１３が常に管１０の内側面に隣接配置さ
れる。可動要素１１の平坦な形状の故に、管１０内部を
循環する流体によって容易に回転駆動され、またその稜
部１３は管１０の軸線から最も遠く、すなわち管の内側
面に最も近いので、規則的に内側面に隣接して回転５〆
動されて、そのかき落とし作用と流体の乱流作用とによ
って清掃を保証する。

また第５図に図示のように、可動要素１１は台形断面を
有する事ができ、その稜部１４は管の内側面に隣接配置
されて、優れたかき落として作用を生じ、またその空力
形状により、循環流体によって容易に回転駆動される。

また第６図に図示のように、可動要素１１は半円筒形断
面を有し、その稜部１５が管１ｏの内側面に隣接配置さ
れる事ができる。このような金属半円筒体は金属工業か
ら入手され、従ってｒ＋Ｊ動要素１１をこの形状に製作
する事は容易である。

もちろん可動要素はコイル以外の形状、例えば特願第２
，５６９，８２８号に記載の形状のいずれかを取る事が
できるが、本発明の装置を備える管の内側面に常に隣接
する稜部を有しなければならない。

もちろん本発明は溶解物質を含有する水量外の流体、例
えば亜鉄酸塩などの懸濁物質を含有する水、または非常
に硬い堆積物を形成する尿素ベースの液体混合物あるい
は炭化水素の循環する管の清掃にも使用される。また本
発明は場合によっては多相混合物にも使用される。

出願人は本発明の目的たる装置の動作態様について詳細
には説明しなかったが、出願人は本発明の趣旨の範囲を
限定するつもりはないが可動要素の回転に際して、この
可動要素と管との動的接触を保証する単数または複数の
稜部の断面形状の作用によって管の内側面がかき落とさ
れるものと考える。スケールまたは硬質物質から生じる
堆積物はこのかき落し作用によって管の内側面から剥離
され、流体の流れによって除去されるので、堆積物が成
長しない。驚くべき事に出願人は本発明の装置が熱交換
器管内部の硬質物質の堆積を防止しまたは減少させるの
みならず、他の条件を同一と゛して熱交換率を著しく改
良する事を発見した。これは特に本発明の方法と装置の
利点を成すものであって下記の説明から明らかとなろう
。

実施例１ 長さ０．８ｍ、内径１５龍の管の中に、本発明の装置の
可動要素として２．５ｎ＋ｍＸ１ｍ＋ｓの長方形断面を
有するバネ鋼帯をその断面の小辺が管内部において放射
方向に配置されるように規則的コイル状に巻いたコイル
を使用した。

コイルの外径は１０　ａｒｍ　ｓそのピッチは１７關で
あった。

コイルの固定手段として第２図に図示の型の装置を使用
した。

管の中に流体としてスケールを生じる水を０．５ｍ／ｈ
の流量で循環させ、この管に本発明の清掃装置を備えま
たは備えなかった。

下記の事実が検証された。３週間の作動後に、清掃装置
を備えない管の内側面は平均厚さ約１　＋ｎのスケール
層によって被覆され、これに対して、清掃装置を備えた
管の内側面は同一の作動条件と作動期間で、平均厚さ０
．２ａ＋ｍ以下のスケール層によって被覆されていた。

実施例２ 長さ６ｍ、内径１５ｍｍの管の中に、実施例１と同様の
可動要素を配置した。

管の中に石油製品（灯油）を１ｍ／ｓの速度で循環させ
た。

管外部に管と同心に配置された二重外皮の中に、加熱用
流体を循環させて、管壁体を通しての流体との熱交換に
より灯油温度を上昇させた。

同一条件において、灯油の管入口温度（Ｔ１）と管出口
温度（Ｔ２）を測定して下記の結果を得た。

一装置を備えた管　Ｔ−Ｔ−７−Ｔ、　−３１，４℃−
装置を備えない管　Ｔ−７２−ＴＩ−２７，８℃これら
の結果は、全熱伝導係数の１９％の上昇と、内部熱伝導
係数の約１００％の増大とに対応する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の清掃装置を備えた熱交換管の断面図、
第２図は第１図の清掃装置の部分的分解斜視図、第３図
は第１図の■−■線に沿った断面図、第４図は第１図の
装置の可動要素の拡大断面図、第５図と第６図は可動要
素の変形断面を示す第４図と類似の断面図である。 １・・・軸受、２・・・脚、３・・・ジャーナル、１０
・・・管、１１・・・コイル、１３，１４．１５・・・
コイル断面の稜部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体の循環する管（１０）の内部において、前記の
   流体によって可動要素（１１）を連続的に回転駆動し、
   この可動要素（１１）の一端（１２）が機械的連結手段
   （１、５）によって管（１０）の末端に対して鉤留され
   てこの可動要素（１１）を管（１０）の軸線回りに自由
   に回転させるように成された管（１０）の内部の連続的
   清掃法において、前記可動要素（１１）は管の内側面を
   かき落とすための少なくとも１つの作動稜部（１３）を
   備え、この稜部（１３）は可動要素（１１）の回転中に
   、管（１０）の横断面において管軸線から最も離間した
   可動要素部分を成すように配置される事を特徴とする流
   体の循環する管の清掃方法。 ２、流体によって回転駆動される形状の可動要素（１１
   ）と、この可動要素（１１）を管（１０）の軸線回りに
   自由に回転させるように可動要素（１１）の末端（１２
   ）を管（１０）の末端に対して鉤留する機械的連結手段
   （１、５）とを含む流体の循環する管の連続的清掃装置
   において、前記可動要素（１１）は管の内側面をかき落
   とすための少なくとも１つの作動稜部（１３）を備え、
   この稜部（１３）は可動要素（１１）の回転中に、管（
   １０）の横断面において管軸線から最も離間した可動要
   素部分を成すように配置される事を特徴とする流体の循
   環する管の清掃装置。 ３、可動要素（１１）はコイル形状を有する事を特徴と
   する請求項２に記載の清掃装置。 ４、可動要素（１１）は長方形横断面を有する事を特徴
   とする請求項１または２記載の清掃装置。 ５、可動要素（１１）はコイル状に巻取られた平坦な金
   属バンドによって構成される事を特徴とする請求項４に
   記載の清掃装置。 ６、バンドは、その横断面の一方の小辺が放射方向に向
   けられるように巻取られる事を特徴とする請求項５に記
   載の清掃装置。 ７、可動要素（１１）は台形断面を有する事を特徴とす
   る請求項１乃至３のいずれか１項に記載の清掃装置。 ８、可動要素（１１）は半円形または円弧状断面を有す
   る事を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載
   の清掃装置。