DE102007021011A1

DE102007021011A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Rohrinnenreinigung

Info

Publication number: DE102007021011A1
Application number: DE200710021011
Authority: DE
Inventors: Hans-Rudolf Himmen; Hans-Jürgen Dr. Reinhardt
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2007-05-04
Filing date: 2007-05-04
Publication date: 2008-11-06

Abstract

Ein erfindungsgemäßes Düsenelement zur Rohrinnenreinigung verwendet ein Medium aus Gas und Festkörperteilchen, wobei das Gas die Festkörperteilchen in einem Medienstrom in Förderrichtung auf eine zu reinigende Oberfläche befördert. Das Düsenelement weist ein Strömungsleitmittel zur Erzeugung einer Bewegungskomponente im Medienstrom quer zur Strömungsrichtung auf, sodass der Medienstrom in eine schraubenförmige Bewegung versetzt wird. Die schraubenförmige Bewegung wird durch Durchströmung einer schraubenförmigen Kontur des Strömungsleitmittels erzeugt. Dadurch verringert das erfindungsgemäße Düsenelement die kinetische Energie der auf die Verunreinigungen treffenden CO2-Pellets nur in geringem Maße. Die auf die CO2-Pellets wirkende Zentrifugalkraft bewirkt, dass die CO2-Pellets beim Verlassen des Rohrabschnitts kegelförmig nach außen abstrahlen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Düsenelement zur Rohrinnenreinigung mit einem Medium aus Gas und Festkörperteilchen, wobei bevorzugt Trockeneis-Pellets verwendet werden.
Konventionelle Reinigungsverfahren wie Sandstrahlen, Hochdruck-Wasserstrahlen oder chemische Methoden haben den Nachteil, dass die Reinigungsmittel aufgearbeitet werden müssen. Es fällt Sekundärabfall an, der zu entsorgen ist. Dagegen ist das Strahlreinigen mit Trockeneis-Pellets eine saubere und umweltfreundliche Alternative.
Bei der schonenden Reinigung von Oberflächen findet das Trockeneisstrahlen mit CO₂-Pellets ein weites Einsatzgebiet. Es gibt die verschiedensten Systeme zur Herstellung des CO₂-Pellet-Druckluftstromes, der dann mit an den jeweiligen Einsatzfall angepassten Düsen auf die zu reinigende Oberfläche gelenkt wird.
Zur Rohrinnenreinigung werden nach bisherigem Stand der Technik Düsen verwendet, an deren Austritt sich ein kegelförmiger Körper befindet, der die CO₂-Pellets in Richtung der Rohrinnenfläche ablenkt. Der rotationssymmetrische Kegelkörper ist über mindestens zwei Stege mit dem Düsenmantel verbunden.
Eine derartige Ausgestaltung der Düse hat folgende Probleme zur Folge:

– Bei der Strahlumlenkung am Kegelkörper geht ein erheblicher Teil der kinetischen Energie der CO₂-Pellets verloren.
– Am Kegelkörper werden bereits viele CO₂-Pellets zerstört, so dass sich der Anteil der auf die zu reinigende Rohrinnenfläche treffenden CO₂-Pellets verringert.
– Die Stege mit denen der Kegelkörper mit der Düse verbunden ist, erzeugen einen „Strahlschatten", d. h. in diesem Bereich wird die Rohrinnenwandung nicht von den CO₂-Pellets erreicht und somit nicht gereinigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Düsenelement und ein Verfahren zu schaffen, die eine effizientere Bestrahlung einer Rohrinnenwandung ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßes Düsenelement zur Rohrinnenreinigung verwendet ein Medium aus Gas und Festkörperteilchen, wobei das Gas die Festkörperteilchen in einem Medienstrom in Förderrichtung auf eine zu reinigende Oberfläche befördert. Das Düsenelement weist ein Strömungsleitmittel zur Erzeugung einer Bewegungskomponente im Medienstrom quer zur Strömungsrichtung auf, sodass der Medienstrom in eine schraubenförmige Bewegung versetzt wird.
Die schraubenförmige Bewegung wird durch Durchströmung einer schraubenförmigen Kontur des Strömungsleitmittels erzeugt. Dadurch verringert das erfindungsgemäße Düsenelement die kinetische Energie der auf die Verunreinigungen treffenden CO₂-Pellets nur in geringem Maße.
Die schraubenförmige Bewegung wird auf das Medium innerhalb einer bestimmten Strecke von vorzugsweise 2 cm–5 cm übertragen.
Die auf die CO₂-Pellets wirkende Zentrifugalkraft bewirkt, dass die CO₂-Pellets beim Verlassen des Rohrabschnitts kegelförmig nach außen abstrahlen.
Gegenüber dem Stand der Technik werden weniger CO₂-Pellets durch die Strömungsleitmittel zerstört. Somit stehen mehr CO₂-Pellets für die Abrasion der Verunreinigungen an der Rohrinnenfläche zur Verfügung.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Reinigen von Rohrinnenflächen, bei dem ein Medium aus Gas und Festkörperteilchen gegen eine Rohrinnenfläche zum Entfernen von Verschmutzungen gelenkt wird, wobei das Medium in eine schraubenförmige Bewegung versetzt wird, strahlen die Festkörperteilchen aufgrund der schraubenförmigen Bewegung radial nach außen ab. So entstehen keine Strahlschatten und es ist möglich die Rohrinnenfläche radial über den gesamten Umfang, in einer Bewegung, zu reinigen.
Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Strömungsleitmittel des Düsenelements als schraubenförmig verdrehte Platte ausgebildet. Das Düsenelement wird lediglich als Aufsatz auf einer herkömmlichen Lavaldüse befestigt. Dies hat den Vorteil, dass das Düsenelement einfach und billig herzustellen sowie leicht zu ersetzen ist.
In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Strömungsleitmittel des Düsenelements in Form von Leitblechen ausgebildet. Die Leitbleche ragen ein Stück von einer Innenwandung einer Hülse des Düsenelements nach innen. Somit ist der mittige Bereich des Düsenelements ohne jegliches Strömungshindernis. Die Leitbleche besitzen lediglich kurze Stirnkanten, an welche Festkörperteilchen prallen können. Die Geschwindigkeitsverteilung innerhalb des Medienstroms ist so, dass am Rand eine geringere und in der Mitte eine größere Strömungsgeschwindigkeit besteht. Die Leitbleche ragen nur in den Bereich relativ geringer Strömungsgeschwindigkeit, wodurch hier der Impuls mit dem die Festkörperteilchen auf die Stirnkanten auftreffen geringer ist, als bei der sich über den gesamten Strömungsquerschnitt erstreckenden Platte. Hierdurch ist die Störung des Medienflusses geringer.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden die Festkörperteilchen erst nach Erzeugung der schraubenförmigen Bewegung dem Gas zugemischt. Auf diese Weise werden die Festkörperteilchen gar nicht vom Strömungs leitmittel beschädigt und können vollständig zum Entfernen von Verunreinigungen verwendet werden. Die Strömungsgeschwindigkeit des Medienstroms wird kaum verändert und steht vollständig zur Abrasion zur Verfügung.
Durch die Vielzahl an Variationsmöglichkeiten bzgl. Breite, Länge, Ausbildung und Anordnung der schraubenförmigen Kontur lässt sich für die meisten Einsatzfälle ohne großen Aufwand eine optimale und kostengünstige Lösung finden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in:
1 ein erfindungsgemäßes Düsenelement in einer ersten Ausführungsform, in einer schematisch geschnittenen Darstellung,
2 eine Weiterführung des Düsenelements aus 1 in einer schematisch geschnittenen Darstellung,
3a, b das erfindungsgemäße Düsenelement in einer zweiten Ausführungsform in einer schematisch geschnittenen Vorderansicht und Seitenansicht,
4a, b das erfindungsgemäße Düsenelement in einer dritten Ausführungsform in einer schematisch geschnittenen Vorderansicht und Seitenansicht,
5 das erfindungsgemäße Düsenelement in einer vierten Ausführungsform in einer schematisch geschnittenen Seitenansicht.
Ein erfindungsgemäßes Düsenelement 1 dient zum Reinigen einer Rohrinnenwandung 2 eines Rohres 3 mittels eines Medienstroms 4 aus Gas 5, insbesondere Druckluft, und Festkörperteilchen. Die Festkörperteilchen sind cryogene Pellets, insbesondere CO₂-Pellets 6.
Das erfindungsgemäße Düsenelement 1 ist gemäß einer ersten Ausführungsform (1) als Düsenaufsatz 1 zum Aufsetzen auf eine herkömmliche Lavaldüse 7 ausgebildet. Eine Lavaldüse 7 ist eine Düse, deren Querschnitt sich ab dem Düseneingang 8 zunächst verengt und sich bis zum Düsenausgang 9 wieder aufweitet, wodurch ein durchströmendes Medium 10 auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt werden kann. Die Lavaldüse 7 weist einen Durchmesser von etwa 20 mm bis 60 mm auf und ist am Düseneingang 8 mit einem formstabilen Druckluftschlauch 11 verbunden.
Das Düsenelement 1 weist eine Hülse 12 auf. Im Innenbereich der Hülse 12 ist ein Strömungsleitmittels 13 angeordnet. Die Hülse 12 ist an einem Ende mit einem Befestigungsmittel 14 zum Verbinden mit dem Düsenausgang 9 einer Lavaldüse 7 versehen, wobei das Befestigungsmittel 14 ein Gewinde ist. Das Düsenelement 1 wird von einer Eingangsseite 15, an der die Lavaldüse 7 angeordnet ist, in Strömungsrichtung 16 zu einer Ausgangsseite 17 durchströmt, an der der Medienstrom 4 austritt. Die Hülse 12 ist ein aus Metall ausgebildetes Rohrstück und weist ein Länge von etwa 20 mm, einen Durchmesser von 20 mm bis 60 mm auf und besitzt eine Wandstärke von 2,5 mm bis 3 mm. Am Ende des Düselementes 1 ist ein als Innengewinde ausgebildetes Befestigungsmittel 14 vorgesehen, das mit einem an der Lavaldüse 7 vorgesehenen Außengewinde verbunden wird.
Die Hülse 12 nimmt einen Abschnitt 18 des Strömungsleitmittels 13 auf. Das Strömungsleitmittel 13 ist als schraubenförmig verdrehte Platte 19 ausgebildet, die eine Breite von etwa 16 mm bis 56 mm und eine Länge von etwa 30 mm bis 50 mm bei einer Dicke von etwa 1 mm bis 3 mm aufweist. Die schraubenförmig verdrehte Platte 19 ist über Schweißverbindungen 20 mit der Hülse 12 derart verbunden, dass eine Mittenachse 21 des Strömungsleitmittels 13 mit einer Mittenachse 21 der Hülse 12 fluchtet.
Die schraubenförmige Platte 19 ist um eine halbe Drehung (180°) verdreht. Vorzugsweise ist sie einfach (360°) oder mehrfach (z. B. dreifach, bis zu 1080°) verdreht. Die Verdrehung der Platte 19 kann auch derart erfolgen, dass die Platte 19 teilbereichsweise unterschiedliche Steigungen, d. h. unterschiedliche Winkel zwischen der Mit tenachse 21 und der Projektion der Berührungslinie der schraubenförmig verdrehten Platte 19 und der Hülse 12 auf die Mittenachse 21 aufweist. So kann an der Eingangseite 15 ein kleinerer Steigungswinkel als an der Ausgangsseite 17 der Hülse 12 vorgesehen sein, um die Drehbewegung sanft einzuleiten und möglichst wenig CO₂-Pellets 6 zu zerstören. Der Steigungswinkel liegt in etwa zwischen 25° und 85° insbesondere zwischen 45° und 75° und beträgt vorzugsweise in etwa 60°.
Ein offener Abschnitt 22 des Strömungsleitmittels 13 steht aus der Hülse 12 hervor. An diesem Abschnitt 22 treten die CO₂-Pellets 2 radial nach außen aus.
Das Düsenelement 1 kann auch derart ausgebildet sein, dass das Strömungsleitmittel 13 bündig mit der Hülse 12 abschließt. In diesem Fall treten die CO₂-Pellets 6 nach Verlassen der Hülse 12 radial nach außen aus.
Das Düsenelement 1 wird innerhalb eines zu reinigenden Rohres 3 angeordnet, um dessen Rohrinnenwandung 2 zu reinigen.
Das Medium 10 tritt in die Lavaldüse 7 ein und wird durch die Querschnittsverhältnisse der Lavaldüse 7 auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt.
An der Eingangsseite 15 des Düsenelements 1 teilt sich der Medienstrom 4 in etwa im Verhältnis 1:1 auf, d. h. eine Hälfte der CO₂-Pellets 6 strömt zusammen mit Druckluft entlang einer Seite 23 der schraubenförmig verdrehten Platte 14 und eine andere Hälfte strömt zusammen mit Druckluft entlang der anderen Seite 24 der schraubenförmig verdrehten Platte 19.
Die CO₂-Pellets 6 werden über das Strömungsleitmittel 13 und die Geschwindigkeit des Medienstroms 4 in eine Drehbewegung um die Mittenachse 21 versetzt. Ein kleinerer Steigungswinkel führt zu einer sanfteren Einleitung der Drehbewegung. Durch die sanfte Einleitung der Drehbewegung verringert sich die kinetische Energie der CO₂-Pellets 6 nur geringfügig. Zudem wirkt in der Drehbewegung die Zentrifugalkraft auf die CO₂-Pellets 6, die die CO₂-Pellets 6 im von der Hülse 12 ummantelten Abschnitt 18 radial nach außen in Richtung zur Innenwandung 25 der Hülse 12 drückt.
Lediglich in dem Bereich, in dem die CO₂-Pellets 6 auf eine Stirnkante 26 der schraubenförmig verdrehten Platte 19 treffen, kommt es zu einer geringfügigen Zerstörung von CO₂-Pellets 6.
An der Ausgangsseite der Hülse 12 strahlen die CO₂-Pellets 6 radial nach außen ab und prallen auf Verschmutzungen 27 der Rohrinnenwandung 2. Die CO₂-Pellets 6 treffen mit einer hohen Geschwindigkeit und in einem spitzen Winkel auf die Verschmutzungen 27 und entfernen diese. Der Winkel wird durch die Geschwindigkeit des Medienstroms 4, den Steigungswinkel des Strömungsleitmittels 13 und der hierdurch erzeugten Drehgeschwindigkeit des Medienstroms 4 beeinflusst.
Durch die tiefe Temperatur der CO₂-Pellets 6, die etwa –80°C bis –77°C beträgt, werden die Verschmutzungen 27 versprödet, was die rückstandsfreie Ablösung von der Rohrinnenwandung 2 erleichtert. Die kinetische Energie der CO₂-Pellets 6 bewirkt ein Zerstören der Schmutzschicht 27. Beim Auftreffen auf die Rohrinnenwandung 2 verdampfen die CO₂-Pellets 6 rückstandsfrei.
Die schraubenförmige Bewegung wird durch Durchströmung des Strömungsleitmittels 13 erzeugt. Dadurch verringert das erfindungsgemäße Düsenelement 1 die kinetische Energie der auf die Schmutzschicht 27 treffenden CO₂-Pellets 6 nur in geringem Maße.
Die auf die CO₂-Pellets 6 wirkende Zentrifugalkraft bewirkt, dass die CO₂-Pellets 6 beim Verlassen des Rohrabschnitts radial nach außen abstrahlen. Dadurch werden lediglich einige wenige CO₂-Pellets 6 zerstört. Somit stehen fast alle CO₂-Pellets 6 für die Abrasion der Verschmutzungen 27 an der Rohrinnenwandung 2 zur Verfügung. Zudem kommt es zu keinerlei Strahlschatten. Auf diese Weise ist es möglich, die Rohrinnenwandung 2 radial über den gesamten Umfang in einer einzigen Bewegung zu reinigen.
Im Betrieb wird der Düsenaufsatz 1 auf eine Lavaldüse 7 montiert. Am Düseneingang 8 der Lavaldüse 7 ist ein formstabiler Schlauch oder eine Lanze zum Zuführen des Mediums unter Druck angeordnet. Das Medium wird mit einem Druck von etwa 6 bar bis 12 bar und vorzugsweise von 8 bar bis 10 bar zugeführt.
Die Düsenaufsätze 1 sind sehr einfach und kostengünstig herzustellen. Daher können sie einfach und schnell ausgetauscht werden, wenn sie verschlissen sind.
Durch die Vielzahl an Variationsmöglichkeiten bezüglich Breite, Länge und Anzahl der Drehungen lässt sich für die meisten Einsatzfälle ohne großen Aufwand eine optimale Lösung finden.
In einer Weiterführung der ersten Ausführungsform des Düsenelements 1 (2) ist der ausgangsseitige Endbereich der schraubenförmig verdrehten Platte 19 in Strömungsrichtung 16 mit Schlitzen versehen und entgegen der Strömungsrichtung 16 aufgebogen um Rampen 28 auszubilden. Auf den Rampen 28 wird den CO₂-Pellets 6 noch ein zusätzlicher Impuls beim Verlassen des Strömungsleitmittels 13 gegeben, damit diese mit höherer Energie auf die Verschmutzungen 27 auftreffen.
Gemäß einer in 3a und 3b gezeigten zweiten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Düsenelement 1 als Düsenaufsatz 1 zum Aufsetzen auf eine herkömmliche Lavaldüse 7 ausgebildet.
Das Düsenelement 1 ist gemäß der ersten Ausführungsform mit einer Hülse 12 und Strömungsleitmittel 13 aufgebaut. Gleiche Teile werden mit den gleichen Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet.
Die Strömungsleitmittel 13 dieses Düsenelements 1 sind Leitbleche 29, die ebenso wie die Hülse 12 aus Metall ausgebildet sind. Die Leitbleche 29 sind gleichmäßig voneinander entlang des inneren Durchmessers der Innenwandung 25 der Hülse 12 angeordnet sind. Die Anzahl der Strömungsleitmittel 13 liegt zwischen 2 und 10 und beträgt vorzugsweise zwei bis sechs.
Die Leitbleche 29 sind derart ausgebildet, dass sie von der Innenwandung 25 der Hülse 12 nur ein Stück nach innen ragen, so dass ein mittiger Bereich der Hülse 12 frei von Strömungsleitmittel 29 ist. Die Leitbleche erstrecken sich vom Eingang 15 des Düsenelements über die gesamte Länge der Hülse 12 bis zum Ausgang 17. Für die Leitbleche 29 ist ein Steigungswinkel zwischen 25° und 85° insbesondere zwischen 45° und 75° und vorzugsweise von in etwa 60° vorgesehen.
Eine Schweißverbindung verbindet die Leitbleche 29 mit der Innenwandung 25 der Hülse 12. Die Hülse 12 ist ein aus Metall ausgebildetes Rohrstück und weist ein Länge von etwa 40 mm und einen Durchmesser von 20 mm bis 60 mm auf und besitzt eine Wandstärke von 2,5 mm bis 3 mm.
Am Ende des Düselementes 1 ist ein als Innengewinde ausgebildetes Befestigungsmittel 14 vorgesehen, das mit einem an der Lavaldüse 7 vorgesehenen Außengewinde verbunden wird.
Das Medium 10 tritt entsprechend der Strömungsrichtung 16 in den Düsenaufsatz 1 ein. Im Bereich der Leitbleche 29 wird das Medium 10 durch den Steigungswinkel der Leitbleche 19 in eine schraubenförmige Bewegung um die Mittenachse 21 versetzt. Diese Bewegung überträgt sich entlang der Strömungsrichtung 16 über die ganze Länge des Düsenelements 1 auf das gesamte Medium 10 bis hin zur Mittenachse 21. Durch die Zentrifugalbeschleunigung werden die CO₂-Pellets 6 in Richtung zur Innenwandung 25 der Hülse 12 gedrückt.
An der Ausgangsseite 17 strahlen die CO₂-Pellets 6 radial nach außen ab und prallen auf die Verschmutzungen 27 der Rohrinnenwandung 2. Die CO₂-Pellets 6 treffen mit einer hohen Geschwindigkeit und in einem spitzen Winkel auf die Verschmutzungen 27 und entfernen diese. Der Winkel mit dem die CO₂-Pellets 6 auf die Verschmutzungen 27 treffen wird durch den Steigungswinkel der Leitbleche 29 beeinflusst.
Das Düsenelement 1 ist gemäß einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Düsenaufsatz (4a, b) ausgebildet. Der Aufbau entspricht dem der ersten und zweiten Ausführungsform. Das Düsenelement ist mit einer Hülse 12 und Strömungsleitmittel 13 aufgebaut. Gleiche Teile werden mit den gleichen Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet.
Das Düsenelement 1 ist eine Hülse 12. Die Hülse 12 bildet das Strömungsleitmittel 13. Sie ist als schraubenförmig gedrehter Rohrabschnitt 30 ausgebildet. Zumindest die Innenwandung 25 der Hülse 12 weist hierdurch eine schraubenförmige Kontur auf.
Die Hülse 12 ist ein aus Metall ausgebildetes Rohrstück und weist ein Länge von etwa 50 mm bis 80 mm und einen Durchmesser von 20 mm bis 60 mm auf und besitzt eine Wandstärke von 2 mm bis 4 mm.
Das Medium 10 tritt entsprechend der Strömungsrichtung 16 in den Düsenaufsatz 1 ein. Im Bereich des schraubenförmigen gedrehten Rohrabschnitts 30 wird das Medium 10 durch Anströmung der schraubenförmigen Kontur des schraubenförmigen gedrehten Rohrabschnitts 30 in eine Drehbewegung versetzt. Diese Bewegung überträgt sich entlang der Strömungsrichtung 16 über die ganze Länge des Düsenelements 1 auf das gesamte Medium 11 bis hin zur Mittenachse 16. Durch die Zentrifugalbeschleunigung werden die CO₂-Pellets 6 in Richtung zur schraubenförmigen Kontur 30 auf der Innenwandung 25 der Hülse 12 gedrückt.
An der Ausgangsseite 17 strahlen die CO₂-Pellets 6 radial nach außen ab und prallen auf die Verschmutzungen 27 der Rohrinnenwandung 2. Die CO₂-Pellets 6 treffen mit einer hohen Geschwindigkeit und in einem spitzen Winkel auf die Verschmutzungen 27 und entfernen diese.
Die zweite und dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben gegenüber der ersten Ausführungsform den Vorteil, dass auf den Medienstrom 4 nur ein geringer Widerstand ausgeübt wird, weil die Stirnkanten der Leitbleche 29 von der Innenwandung 25 nur ein Stück nach innen ragen und dadurch dem Medienstrom 4 eine sehr geringe Stirnfläche bieten. Im mittigen Bereich der Hülse 12 wird der Medienstrom 4 hingegen gar nicht gebremst.
Das erfindungsgemäße Düsenelement 1 ist gemäß einer vierten Ausführungsform (5) als Düsenvorsatz 1 zum Einsetzen in Strömungsrichtung 16 vor die Lavaldüse 7 ausgebildet.
Das Düsenelement 1 umfasst eine Hülse 12. Die Ausgangsseite 17 des Düsenelements 1 wird mit der Eingangsseite 8 der Lavaldüse 7 verbunden. Die Eingangsseite 15 des Düsenelements 1 ist an den Druckluftschlauch 11 angeschlossen.
Um den Düsenvorsatz 1 mit der Lavaldüse 7 und dem Druckluftschlauch 11 zu Verbinden sind Befestigungsmittel 14 vorgesehen die als Schraubverbindung ausgebildet sind.
Im Bereich der Eingangsseite 15 weist das Düsenelement einen Strömungsabschnitt 31 auf in dem ein oder mehrere Strömungsleitmittel 13 mit schraubenförmiger Kontur gemäß den oben beschriebenen ersten drei Ausführungsformen angeordnet sind.
Durch die Anströmung der Strömungsleitmittel 13 wird die Druckluft in eine schraubenförmige Drehbewegung versetzt.
Das Strömungsleitmittel 13 kann im Strömungsabschnitt 31 eine Gasdüse 32 sein, die schräg zur Strömungsrichtung 16 angeordnet ist und etwa tangential in den Strömungsabschnitt 31 mündet. Durch tangentiales Einleiten eines Gasstroms 33 über die Gasdüse 32 wird die Druckluft in eine schraubenförmige Drehbewegung versetzt.
Im Bereich der Ausgangsseite 17 weist das Düsenelement 1 eine Mischkammer 34 auf, die über eine Zuführleitung 35 mit einem CO₂-Pellets-Vorratsbehälter 36 verbunden ist. Über die Zuführleitung 35 gelangen die CO₂-Pellets 6 aus dem CO₂-Pellets-Vorratsbehälter 36 in die Mischkammer 34.
Die Druckluft 5 strömt über den Druckluftschlauch 11 in den Strömungsabschnitt 31 wo sie durch Anströmung von einem oder mehreren Strömungsleitmitteln 13 in eine schraubenförmige Bewegung versetzt wird. Die sich schraubenförmig bewegende Luft strömt in die Mischkammer 34 ein, in der sie über die Zuführleitung 35 zugeführte CO₂-Pellets 6 aufnimmt und auf diese Weise das Medium 10 ausbildet.
Das Medium 10 strömt dann in Strömungsrichtung 16. In Folge der schraubenförmigen Drehbewegung bilden die CO₂-Pellets 6 des Medienstroms 4 ein schlauchartiges, sich drehendes Gebilde aus, dessen Durchmesser durch die Querschnittsverengung der Lavaldüse 7 vermindert wird. Durch die Verminderung des Durchmessers werden die CO₂-Pellets 6 aufgrund des Drehimpulserhaltungssatzes beschleunigt.
Die CO₂-Pellets 6 strahlen nach dem Austritt aus dem Düsenausgang 9 der Lavaldüse 7 radial nach außen auf die Verschmutzungen 27 der Rohrinnenwandung 2 ab. Die CO₂-Pellets 6 treffen mit einer hohen Geschwindigkeit und in einem spitzen Winkel auf die Verschmutzungen 27 und entfernen diese.
Der Vorteil der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegenüber den anderen Ausführungsformen liegt darin, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums 10 am Ausgang 9 der Lavaldüse 7 nicht von einem Strömungsleitmittel 29 beeinflusst wird. Die CO₂-Pellets 6 bleiben in ihrer Form und Größe vollständig erhalten, da sie in Strömungsrichtung 16 auf keinerlei Hindernisse in Form von Strömungsleitmitteln 13 treffen.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen des Düsenelements 1 als Düsenaufsatz und Düsenvorsatz können als Strömungsleitmittel 13 eine schraubenförmig verdrehte Platte 19, Leitbleche 29, einen schraubenförmig gedrehten Rohrabschnitt 30 und eine Gasdüse 33 aufweisen. Das Düsenelement 1 kann als Düse, insbesondere als Lavaldüse 7, ausgebildet sein, wobei die Strömungsleitmittel 13 sowohl vor und/oder auch nach der Engstelle der Lavaldüse 7 im Innenraum angeordnet sein können. Als Strömungsleitmittel 13 können dieselben Leitmittel wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen sein.
Die Ausführungsformen des Düsenelements 1 können auch in geeigneter Weise miteinander kombiniert werden, um universell für die verschiedensten Rohrinnenreinigungsanwendungen einsetzbar zu sein. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, mehrere Düsenelemente 1 miteinander zu kombinieren, d. h. es wird ein Düsenvorsatz 1 beispielsweise mit Leitblechen 29 mit einer Düse 1 mit schraubenförmiger Kontur 30 und einem Düsenvorsatz 1 mit verdrehtem Schraubenblech 19 kombiniert. Auf diese Weise kann die Schraubenförmige Drehbewegung sehr sanft eingeleitet werden, um den Geschwindigkeitsverlust des Medienstroms 4 möglichst gering zu halten und den CO₂-Pellets 6 beim Austritt aus dem Düsenausgang 9 einen zusätzlichen Impuls zu geben.
Es können auch mehrere Düsenelemente 1 als Vorsatz, Düse und Aufsatz auf verschiedenste Weise kombiniert werden. Folgende Kombinationen sind z. B. sinnvoll:

– Düsenvorsatz,
– Düsenvorsatz, Düse,
– Düsenvorsatz, Düse, Düsenaufsatz,
– Düsenvorsatz, Düsenaufsatz,
– Düse, Düsenaufsatz, und
– Düsenaufsatz.

Die Hülse 12 des Düsenelements 1 kann verschiedene Längen aufweisen und über verschiedene Befestigungsmittel 14 mit der Lavaldüse 7 verbunden sein. Die Befestigungsmittel 14 sind Schraubenverbindung, Bajonettverschluß oder ähnliche aus dem Stand der Technik bekannte Mittel zum Verbinden von Bauteilen.
Die Erfindung kann folgendermaßen kurz zusammengefasst werden:
Ein erfindungsgemäßes Düsenelement zur Rohrinnenreinigung verwendet ein Medium aus Gas und Festkörperteilchen, wobei das Gas die Festkörperteilchen in einem Medienstrom in Förderrichtung auf eine zu reinigende Oberfläche befördert. Das Düsenelement weist ein Strömungsleitmittel zur Erzeugung einer Bewegungskomponente im Medienstrom quer zur Strömungsrichtung auf, sodass der Medienstrom in eine schraubenförmige Bewegung versetzt wird. Die schraubenförmige Bewegung wird durch Durchströmung einer schraubenförmigen Kontur des Strömungsleitmittels erzeugt. Dadurch verringert das erfindungsgemäße Düsenelement die kinetische Energie der auf die Verunreinigungen treffenden CO₂-Pellets nur in geringem Maße. Die auf die CO₂-Pellets wirkende Zentrifugalkraft bewirkt, dass die CO₂-Pellets beim Verlassen des Rohrabschnitts kegelförmig nach außen abstrahlen.

1: Düsenelement
2: Rohrinnenwandung
3: Rohr
4: Medienstrom
5: Gas
6: CO₂-Pellets
7: Lavaldüse
8: Düseneingang von 8
9: Düsenausgang von 9
10: Medium
11: Druckluftschlauch
12: Hülse
13: Strömungsleitmittel
14: Befestigungsmittel
15: Eingangseite von 12
16: Strömungsrichtung
17: Ausgangsseite von 12
18: Abschnitt von 13
19: schraubenförmig verdrehte Platte
20: Schweißverbindung
21: Mittenachse
22: Abschnitt von 13
23: Seite von 19
24: Seite von 19
25: Innenwandung von 12
26: Stirnkante
27: Verschmutzungen
28: Rampen
29: Leitbleche
30: schraubenförmig gedrehter Rohrabschnitt
31: Strömungsabschnitt
32: Gasdüse
33: Gasstrom
34: Mischkammer
35: Zuführleitung
36: CO₂-Pellets-Vorratsbehälter

Claims

Düsenelement (1) zur Rohrinnenreinigung mit einem Medium (10) aus Gas (5) und Festkörperteilchen (6), wobei das Gas (5) die Festkörperteilchen (6) in einem Medienstrom (4) in Förderrichtung auf eine zu reinigende Rohrinnenwandung (2) befördert, gekennzeichnet durch ein Strömungsleitmittel (13) zur Erzeugung einer Bewegungskomponente im Medienstrom (4) quer zur Strömungsrichtung (16), sodass der Medienstrom (4) in eine schraubenförmige Bewegung versetzt wird.
Düsenelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenelement (1) ein Düsenaufsatz (1) zum Anordnen in Strömungsrichtung (16) nach einer Düse ist.
Düsenelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenelement (1) eine Düse ist.
Düsenelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenelement (1) ein Düsenvorsatz (1) zum Anordnen in Strömungsrichtung (16) vor einer Düse ist.
Düsenelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitmittel (13) mit einer schraubenförmigen Kontur ausgebildet ist.
Düsenelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitmittel (13) eine schraubenförmig verdrehte Platte (19) ist.
Düsenelement (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die schraubenförmig verdrehte Platte (19) aus Metall oder Kunststoff ausgebildet ist.
Düsenelement (1) nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die schraubenförmig verdrehte Platte (19) an ihrem Ende geschlitzt und aufgespreizt ist um dem Medium (10) einen zusätzlichen Impuls zu versetzen.
Düsenelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitmittel (13) ein oder mehrere Leitbleche (29) umfasst.
Düsenelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitmittel (13) aus einem schraubenförmig gedrehten Rohrkörper ausgebildet (30) ist.
Düsenelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenelement (1) eine Hülse (12) aufweist, wobei an der Innenfläche der Hülse (12) die Strömungsleitmittel (13) angeordnet sind.
Düsenelement (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitmittel (13) von der Innenwandung der Hülse (12) nur ein Stück nach innen ragen, so dass ein mittiger Bereich der Hülse (12) frei von Strömungsleitmittel (13) ist.
Düsenelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitmittel (13) eine Gasdüse (32) ist, die schräg zur Strömungsrichtung (16) angeordnet ist und etwa tangential in die Hülse (12) mündet.
Düsenelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenelement (1) eine Mischkammer (34) aufweist, die nach dem Strömungsleitmittel (13) angeordnet ist und in der die Festkörperteilchen (6) dem Gas (5) beigemischt werden.
Düsenelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse eine Lavaldüse (7) ist.
Verfahren zum Reinigen von Rohrinnenwandungen (2) bei dem ein Medium (10) aus Gas (5) und Festkörperteilchen (6) gegen eine Rohrinnenwandung (2) zum Entfernen von Verschmutzungen (27) gelenkt wird, wobei das Medium (10) in eine schraubenförmige Bewegung versetzt wird, so dass die Festkörperteilchen (6) aufgrund der schraubenförmigen Bewegung radial nach außen abstrahlen.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die schraubenförmige Bewegung auf das Medium (10) innerhalb einer bestimmten Strecke von vorzugsweise 2 cm–5 cm übertragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Festkörperteilchen des Mediums (10) in einem spitzen Winkel auf die Rohrinnenwandung (2) treffen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die schraubenförmige Bewegung durch Durchströmung einer schraubenförmigen Kontur erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die schraubenförmige Bewegung durch einen zusätzlichen tangentialen Gasstrom (33) erzeugt wird, der schräg zur Strömungsrichtung (16) gerichtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass erst nach Erzeugung der schraubenförmigen Bewegung die Festkörperteilchen (6) dem Gas (5) zugemischt werden.