DD248520A5

DD248520A5 - Vorrichtung zum spuelen eines leitungssystems

Info

Publication number: DD248520A5
Application number: DD86292703A
Authority: DD
Inventors: Goeran Sundholm
Original assignee: ��@��k��
Priority date: 1985-07-22
Filing date: 1986-07-21
Publication date: 1987-08-12
Also published as: GB2199915B; EP0267908A1; NO871142L; BE905120A; NO871142D0; KR870700417A; ES2000710A6; FI76935C; FI76936C; JPH0753268B2; WO1987000455A1; AU6137286A; NO169823B; DE3623951A1; EP0267908B1; FI852846A0; JPS63500293A; NO169823C; CN1009805B; US4874002A

Abstract

Es ist eine Spuelvorrichtung zum Reinigen eines Leitungssystems vorgesehen, mit der ein wirksames Reinigen erreicht werden kann, und zwar ohne die Verwendung einer bezueglich des normalen Durchflusses durch das Leitungssystem stark ueberdimensionierten Ausruestung. Es wird hierzu eine Pumpe mit einem Betriebsdruck, der wesentlich hoeher als der Druckabfall in dem Leitungssystem bei einer turbulenten Durchstroemung ist, in Kombination mit wenigstens einem Fluessigkeitsdruckspeicher verwendet. Der Spuelkreis enthaelt zumindest ein Absperrventil, das beim Erreichen des vorgesehenen Maximaldrucks geoeffnet wird, wodurch ein kraeftiger Stroemungsimpuls durch das Rohrleitungssystem laeuft. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spülen eines Leitungssystems.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Vor der Aufnahme des normalen Betriebes müssen Leitungssysteme (für Hydraulik und Schmierung) innen von verunreinigenden Partikeln gereinigt werden, die nach der Herstellung und dem Zusammenbau zurückbleiben, weil sonst die Partikel während des normalen Betriebs später Beschädigungen verursachen können. Die Reinigung wird durch Spülen, einem aufwendigen und zeitintensiven Vorgang, bewirkt. Um ein befriedigendes Ergebnis zu erzielen, ist es entsprechend der allgemeinen Auffassung notwendig, die Spülung mit einer Durchströmung vorzunehmen, die näherungsweise doppelt so groß wie die nominelle Durchströmung des Leitungssystems ist und vorzugsweise außerdem bei denselben Temperaturen wie im Normalbetrieb erfolgt, um eine turbulente Strömung zu erhalten, wobei die Reynolds's-Zahl etwa 3000 beträgt. Von der Spülvorrichtung und hauptsächlich von ihrer Hydraulikpumpe wird deshalb etwa die doppelte Pumpenleistung gefordert, verglichen mit dem, was im Normalbetrieb erforderlich ist. Bei großen Leitungssystemen führt diese Forderung zu unvernünftig hohen Kosten, da die „überdimensionierte" Spülvorrichtung nur einmal verwendet wird. Aus diesem Grund wurden derartige Leitungssysteme in den meisten Fällen ungenügend gespült, was zur Folge hat, daß die in dem Leitungssystem verbliebenen Verunreinigungen anschließend, und zwar häufig sehr bald, ernsthafte Beschädigungen verursachen. _T

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die durch mangelhafte Spülung verursachten Schaden zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Spülvorrichtung zu schaffen, die bei niedrigen Kosten ein wirksames Spülen eines Leitungssystems ermöglicht.

Bei der erfindungsgemäßen Spülvorrichtung ist der Betriebsdruck der Pumpeneinrichtung wesentlich höher als derjenige, der * '--^—ι.-ui_ii:_ j—.ι „;*, ,„„„„„,„„ Kai Aar nnmineiifm Durnhströmunasrate zu überwinden, wobei zwischen

während der Spülkreislauf ein Absperrventil enthält, das so angeordnet ist, daß es intermittierend zu öffnen ist, um eine kräftige pulsierende Strömung in dem Leitungssystem zu bewirken.

Die Vorrichtung kann als komplette Spülvorrichtung mit einer eigenen Pumpe und einem eigenen Tank ausgeführt sein. Alternativ kann auch der an dem Leitungssystem vorhandene Tank für die Hydraulikflüssigkeit verwendet werden, während das Aggregat eine Pumpe, (einen) Flüssigkeitsdruckspeicher und Filtermittel umfaßt.

Die Flüssigkeitspumpenmittel können vorteilhaft von dem für den Normalbetrieb des Leitungssystems vorgesehenen Hydraulikaggregat gebildet sein.

Vorteilhaft ist es, wenn eine Vielzahl von Flüssigkeitsdruckspeichern parallelgeschaltet ist und dem Rohrsystem ein Ventil nachgeschaltet ist.

Dem Rohrsystem kann ein Ventil vorgeschaltet sein, es kann auch vorteilhaft sein, daß dem Rohrsystem Ventile vor- und nachgeschaltet sind.

Dann ist zweckmäßig, daß das dem Rohrsystem nachgeschaltete Ventil im Sinne eines schnellen Unterbrechens des kräftigen Strömungsimpulses ausgelegt ist, derart, daß in dem Rohrsystem Druckspitzen entstehen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorteilhaft sein, daß die Flüssigkeitspumpeinrichtung eine zusätzliche parallel schaltbare Pumpe umfaßt, deren Ausgangsdruck zumindest im wesentlichen dem nominellen Betriebsdruck des Leitungssystems entspricht.

Durch Verwendung desselben Hydraulikaggregats, das für den Normalbetrieb des Leitungssystems vorgesehen ist, ist es möglich, die beweglichen Teile bzw. zusätzlichen Teile weiter zu verringern. Die verbleibenden beweglichen Teile sind eine Flüssigkeitsdruckspeichereinheit sowie eine Filtereinheit, die in einer Einrichtung kombiniert sein können. Diese Einheiten können mittels biegsamer Schläuche zwischen dem Hydraulikaggregat und der wegführenden Leitung des Leitungssystems sowie zwischen dem Hydraulikaggregat und der Zuleitung des Leitungssystems angeschlossen sein. Falls mehrere zu- und wegführende Leitungen vorhanden sind, können sie entweder miteinander verbunden werden oder getrennt gespült werden. Zum Spülen wird die normale Filterpatrone des Hydraulikaggregats entfernt und durch eine gesonderte Filtereinheit mit größerer Kapazität ersetzt.

Ausführungsbeispiel

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung stark schematisiert dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: ein Ausführungsbeispiel einer vollständigen Spülvorrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 2: ein Ausführungsbeispiel, bei dem das für den Normalbetrieb des Rohrleitungssystems vorgesehene Hydraulikaggregat

verwendet wird und Fig. 3: ein mit Ausnahme der Steuerung den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 entsprechendes Ausführungsbeispiel der Spülvorrichtung gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 1 eine Grundeinheit der Vorrichtung. Eine zu spülende Rohranordnung oder ein Leitungssystem ist durch eine Linie schematisch veranschaulicht.

Die Grundeinheit 1 des Gerätes weist einen Antriebsmotor 3 für zwei hydraulische Pumpen 4 und 5 auf, von denen jede mit einem Sicherheitsventil 6 bzw. 7 versehen ist. Wegführende Leitungen (Druckleitungen) der Pumpen 4 und 5 sind mit 8 und 9 bezeichnet, in denen übliche Absperrventile 10 und 11 liegen. Die wegführende Leitung des Rohrsystems 2 beginnt an einer Verbindungsstelle 12, während die rückführende Leitung des Rohrsystems 2 an einer Verbindungsstelle 13 endet. 14 bezeichnet ein übliches Absperrventil, während 15 und 15a jeweils Ventile sind, die mittels Steuerventilen 16 und 16a (über ein Zwischenventil 17 bzw. 17a zur Einstellung der Betätigungsgeschwindigkeit in Richtung auf die Offenstellung der Steuerventile 16 und 16a) offen oder geschlossen gehalten sind. Bei 18 handelt es sich um ein Filter, wobei im Verstopfungszustand des Filters 18 die Flüssigkeit aus der Anordnung durch ein zu dem Filter 18 parallelliegendes Ventil 20 in einen Tank 19 zurückfließt.

Mit den wegführenden Leitungen 8 und 9 der Pumpen 4 und 5 ist wenigstens ein Flüssigkeitsdruckspeicher 21 verbunden, der eine Flüssigkeit aufnehmende Kammer 22, einen unter einem vorbestimmten Anfangsdruck stehenden Gasraum 23, beispielsweise 10 bar, sowie eine bewegliche Membrane 24 enthält, die die beiden Kammern voneinander trennt. Die Bezugszeichen 13a, 14a, 18a und 20a bezeichnen Bauelemente einer Filterleitung, die zu der Filterleitung mit den Bauelementen 13,14,18 und 20 parallelliegt, jedoch kein Sperrventil enthält, das dem Ventil 15 entspricht.

Bei der nominellen Durchströmungsrate beträgt der Druckabfall in bestehenden Leitungssystemen typischerweise etwa 10 bar. Die Pumpe 4 arbeitet mit einem wesentlich höheren Druck, beispielsweise 50 bar, hat jedoch eine verhältnismäßig geringe Förderrate, die bei etwa 20% der nominellen Strömungsrate (etwa 2000 l/min) des Rohrsystems 2 liegt. Derart ausgelegte Pumpen sind zu akzeptablen Preisen auf dem Markt verfügbar.

Die Wirkungsweise der Spülvorrichtung aus Fig. 1 ist nachstehend beschrieben.

Wenn der Spülvorgang gestartet wird, befindet sich das Steuerventil 16a in der anderen als der in Fig. 1 gezeigten Stellung und hält deswegen das Ventil 15a infolge des Druckes der Pumpen 4 und 5 geschlossen. Wenn das Ventil 15a abgesperrt ist, wird der Flüssigkeitsdruckspeicher 21 mit Flüssigkeit aufgefüllt, bis der Flüssigkeitsdruck in dem Speicher gleich dem Betriebsdruck der Pumpen 4 und 5, in diesem Falle etwa 50 bar, ist. In diesem Zustand wird das Ventil 15a geöffnet, woraufhin sich der Flüssigkeitsdruckspeicher 21 mit der unter Druck stehenden Flüssigkeit entleert, und zwar im wesentlichen in 1 bis 2 Sekunden, wobei ein kräftiger Flüssigkeitsimpuls durch das Rohrsystem 2 strömt. Das Absperrventil 14 ist geschlossen, d. h., das Ventil 15 befindet sich nicht in dem Strömungskreislauf, und die Flüssigkeitsströmung gelangt deswegen durch das Filter 18. Nachdem sich der Speicher entleert hat und der Strömungsimpuls abgeklungen ist, wird das Ventil 15a erneut geschlossen, und der Druck beginnt sich zu erhöhen. Die Vorrichtung kann auf diese Weise so lange betrieben werden, wie es notwendig ist, um den größten Teil der Verunreinigungen aus dem Rohrsystem 2 herauszuspülen.

Nach dieser ersten Stufe wird das Absperrventil 14 geöffnet und das Absperrventil 14a geschlossen; das Ventil 15 wird in der Offenstellung gehalten. Abgesehen von dem Umstand, daß nun das Ventil 15 die Funktion des Ventils 15a übernommen hat, ist die Betriebsweise im Prinzip dieselbe wie vorher. Durch schnelles Schließen des Ventils 15 und der dadurch bedingten plötzlichen

Unterbrechung des kräftigen Strömungsimpulses entsteht in dem Rohrsystem 2 eine Druckspitze, die etwa drei- bis viermal so hoch wie der Druck der Pumpe 4 ist (beispielsweise bis zu etwa 200 bar). Das Ventil 15 kann so ausgeführt sein, daß es während jedes Strömungsimpulses mehrmals öffnet und schließt. Mittels des Zwischenventils 17 ist die Druckspitze einstellbar. Die Steuerelemente 16 und 16a können magnetbetätigte Ventile sein, die durch einstellbare Zeitschalter gesteuert sind. Die Zeit, die erforderlich ist, um einen Druck von 50 bar zu erreichen, kann mit Hilfe eines Überlaufventils bestimmt werden. Wenn ein unter 50 bar liegender Druck als ausreichend angesehen wird, kann die entsprechende Zeit, nach der dieser Druck erreicht wird, mittels eines Manometers bestimmt werden. Die Zeit für das Entleeren des Flüssigkeitsdruckspeichers 21 kann mittels eines Manometers in Verbindung mit den Zwischenventilen 17 und 17a zur Einstellung der Öffnungsgeschwindigkeit der Ventile 15 und 15a ermittelt werden.

Die Zeitschalter (die in der Zeichnung nicht veranschaulicht sind) für die Steuerventile 16 und 16a sind entsprechend den so ermittelten Zeiten eingestellt, so daß die Steuerventile 16 und 16a während den entsprechenden Stufen des Spülvorganges die Ventile 15 und 15a selbsttätig öffnen und schließen. Die Dauer des Vorganges kann in Abhängigkeit von den Abmessungen des Leitungssystems und dem erforderlichen Reinigungsgrad stark variieren, und zwar etwa zwischen einer Stunde und einer Woche. Die hier betrachteten Leitungssysteme weisen oft ein großes Volumen, beispielsweise etwa 4000 Liter auf. Während der gerade beschriebenen zweiten Stufe kann eine beträchtliche Erhöhung des Flüssigkeitsvolumens in dem Spülimpuls erreicht werden. Die existierenden Flüssigkeitsdruckspeicher 21 haben üblicherweise ein Volumen von etwa 35 Litern, wovon etwa 20 Liter das effektive Volumen darstellen. Durch Verwendung dreier parallelgeschalteter Speicher wird eine Flüssigkeitsmenge von etwa 60 Litern für den kräftigen Spülimpuls verfügbar. Bevor das Ventil 15 geöffnet und der Flüssigkeitsdruckspeicher 21 entleert wird, wird das gesamte Leitungssystem 2 mit dem dem Betriebsdruck der Pumpe 4 entsprechenden Druck gefüllt, wobei angenommen wird, daß der Druck in diesem Falle bei etwa 50 bar liegt. Trotz des Umstandes, daß Flüssigkeiten im allgemeinen als inkompressibel angesehen werden, zeigen sie doch eine gewisse Kompressibilität, die bei etwa 1 % pro 100 bar liegt. Wenn das Volumen des Rohrleitungssystems 2 4000 Liter beträgt, bedeutet dies eine Vergrößerung der Flüssigkeitsmenge in dem Leitungssystem 2 um etwa 20 Liter, wobei diese Volumenerhöhung aktiv an dem Spülimpuls beteiligt ist und bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ein Drittel des Volumens des Flüssigkeitsdruckspeichers 21 ausmacht.

Nachstehend ist auf der Basis der vorerwähnten Dimensionierungen des Rohrsystems 2 der Pumpe 4 sowie des Flüssigkeitsdruckspeichers 21 ein praktisches Beispiel für die Strömungswerte beim Spülen gegeben. Wenn das Ventil 15 geöffnet wird, werden die Flüssigkeitsdruckspeicher 21 mit einer Druckdifferenz von etwa 40 bar während einer Zeit von 1 bis 2 Sekunden entleert. Derartige Speicher ergeben üblicherweise eine Strömungsmenge von je etwa 900 l/min, entsprechend Fig. 1, zusammen etwa 2700 l/min. Infolge der Kompression der Flüssigkeit innerhalb des Rohrleitungssystems 2 ergibt sich zusätzlich eine Erhöhung um etwa 30%, d. h. etwa 900 l/min und infolge des Förderns der Pumpe 4 nochmals um 350 l/min. Der gesamte Strömungsimpuls erreicht deshalb etwa 4000 l/min. Der Strömungsimpuls kann beispielsweise durch Erhöhung des Volumens der Flüssigkeitsdruckspeicher 21 weiter gesteigert werden.

Obwohl die Anordnung des Ventils 15 hinter dem Rohrsystem 2 bestimmte Vorteile aufweist, sollte beachtet werden, daß infolge dieser Anordnung die Spülflüssigkeit mit den Verunreinigungen durch das Ventil 15 strömt und eine Gefahr für das Ventil besteht, eventuell verstopft bzw. verklemmt zu werden. Dies ist der Grund, weshalb das Ventil 15 während des Herausspülens des größten Teils der Verunreinigungen in der ersten, vorher beschriebenen Stufe umgangen wird.

Der Zweck der Druckspitzen, die während der zweiten Stufe des Spülvorganges den nominellen Arbeitsdruck des Rohrsystems 2 erreichen, besteht darin, schnell die Rohrwandungen des Leitungssystems auszudehnen und sich zusammenziehen zu lassen, um Verunreinigungsteilchen in der Größe von 1 bis 25 μηη „wedge" von der Oberflächenstruktur zu entfernen. Abweichend kann der Nominaldruck auch durch die Verwendung einer getrennten Pumpe, wie der Pumpe 5 in der Fig. 1, erreicht werden, wobei das Ventil 25 geöffnet ist, um das Sicherheitsventil 6 und die Pumpe 4 zu entlasten.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist vereinfacht insofern, als es eine Hydraulikvorrichtung 50 verwendet, die für den Normalbetrieb des hier lediglich durch Linien schematisch angedeuteten Leitungssystems vorgesehen ist. Ein Vorteil dieses Ausführungsbeispieles nach Fig. 2 besteht darin, daß die beweglichen Teile auf eine Flüssigkeitsdruck-Speichereinheit 53 (Speicherstation) und eine Filtereinheit 54 beschränkt sind.

Die Speichereinheit 53 enthält drei Flüssigkeitsdruckspeicher 55, von denen jeder, wie in Fig. 1, eine Kammer für die Flüssigkeit, eine Kammer für das unter einem vorbestimmten Anfangsdruck stehende Gas sowie eine flexible Membran aufweist, die diese Kammern voneinander trennen. Bei 56 ist ein Ventil gezeigt, das in derselben Weise wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, mittels Steuerventilen 57 und 58 in der offenen oder der geschlossenen Stellung gehalten wird. Die Filtereinheit 54 enthält zwei zueinander parallelliegende Filter 59, so daß ein Austausch ohne Unterbrechung des Spülvorganges möglich ist. Die Hydraulikvorrichtung 50, die Speichereinheit 53, das Rohrleitungssystem 51; 52 sowie die Filtereinheit 54 können mittels flexibler Leitungen (Schläuche) 60, 61, 62 und 63 miteinander verbunden sein.

Die Betriebsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 ist im Prinzip dieselbe wie die des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1. Somit kann ein zusätzliches Absperrventil, ähnlich dem Ventil 56, vor den Filtern 59 angeordnet sein. Grundsätzlich können das Ventil 15a aus Fig. 1 und das Ventil 56 aus Fig. 2 weggelassen werden, wenn entsprechende Ventile vor den Filtern vorgesehen werden. Das Ausführungsbeispiel von Fig. 3 arbeitet grundsätzlich in derselben Weise wie die Ausführungsbeispiele der Fig. 1 und 2, ausgenommen die Steuerung des Absperrventils. Wenn der Druck in einer Pumpendruckleitung 40 und in einem Flüssigkeitsdruckspeicher 41 auf den Grenzwert eines Ventils 42, beispielsweise 50 bar, ansteigt, öffnet das Ventil 42, und die Strömung gelangt durch das Ventil 42 hindurch. Hierdurch fällt der Druck in einer Leitung 43, was ein Öffnen eines Ventils 44 zur Folge hat, und es strömt ein Spülimpuls in die Druckleitung 45 des Leitungssystems ebenso wie die Strömung von der Pumpe. Wenn der Druck indem Flüssigkeitsdruckspeicher 41 gefallen ist, beispielsweise um 30 %, schließt das Ventil 42, und der Druck beginnt erneut zu steigen, weshalb auch das Ventil 44 schließt. Der Betrieb setzt sich in dieser Weise fort, bis ein Absperrventil 46 geöffnet wird und das Aufladen beendet. Mit dem Bezugszeichen 47 ist ein Pilotdruckentlastungsventil bezeichnet, um das Ventil 44 zu sperren, damit der Flüssigkeitsdruckspeicher 41 gegen Überdruck gesichert ist.

Zusätzlich zu einem anfänglichen Spülen kann die neue Vorrichtung natürlich ebenso für während des normalen Betriebs verunreinigte Rohrleitungssysteme verwendet werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Spülen eines Leitungssystems, mit einer Flüssigkeitspumpeinrichtung, deren Betriebsdruck wesentlich höher ist als derjenige Druck, der erforderlich ist, um den Druckabfall in dem Rohrleitungssystem bei einer turbulenten Strömung zu überwinden, gekennzeichnet durch wenigstens einen Flüssigkeitsdruckspeicher (21; 41; 55), der zwischen der Flüssigkeitspumpeinrichtung (4; 50) und der Zuleitung des Rohrsystems liegt, sowie wenigstens ein Ventil (15; 15a; 44; 46), das in dem Spülkreislauf liegt und zum Erzeugen eines kräftigen Strömungsimpulses in dem Rohrsystem intermittierend zu öffnen ist.

2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß an die wegführende Leitung des Leitungssystems (2; 51) Filtermittel (18; 18a; 59) angeschlossen sind.

3. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Flüssigkeitspumpenmittel (4; 50) von dem für den Normalbetrieb des Leitungssystems (2; 51) vorgesehenen Hydraulikaggregat (50) gebildet sind.

4. Vorrichtung nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß eine Vielzahl von Flüssigkeitsdruckspeichern (21; 41; 55) parallelgeschaltet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß dem Rohrsystem (2; 51) ein Ventil (15) nachgeschaltet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß dem Rohrsystem (2; 51) ein Ventil (15a; 44; 56) vorgeschaltet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß Ventile (15; 15a) dem Rohrsystem (2; 51) vor- und nachgeschaltet sind.

8. Vorrichtung nach Punkt 5 oder 7, gekennzeichnet dadurch, daß das dem Rohrsystem (51) nachgeschaltete Ventil (15a) im Sinne eines schnellen Unterbrechens des kräftigen Strömungsimpulses ausgelegt ist, derart, daß in dem Rohrsystem (2) Druckspitzen entstehen.

9. Vorrichtung nach Punkt 1 und 5 oder 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Flüssigkeitspumpeinrichtung eine zusätzliche parallel schaitbare Pumpe (5) umfaßt, deren Ausgangsdruck zumindest im wesentlichen dem nominellen Betriebsdruck des Leitungssystems (2; 51) entspricht.