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Die
Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für einen Kreuzkopf einer Decoking-Anlage,
- – der
mit einer Trageinrichtung heb- und senkbar an Profilen eines Gestells
oberhalb einer Trommel zur Aufnahme von Material wie Koks angeordnet sowie
- – mit
Rollen an Führungsschienen
der Profile geführt
und
- – von
einem über
Umlenkrollen oben an dem Gestell sowie über eine am oberen Ende des
Kreuzkopfes drehbar gelagerte Tragrolle geführten Seil einer Seilwinde
getragen und
- – zum
Anhalten des Kreuzkopfes im Notfall, wenn die Trageinrichtung versagt,
mit Bremsen ausgerüstet
ist, die den Kreuzkopf abfangen und an den Führungsschienen oder an den
Profilen festsetzen.
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Decoking-Anlagen
weisen eine Trommel auf, die sich während des Betriebs einer Raffinerie
allmählich
mit Koks füllt.
Dieser Koks muß,
wenn die Trommel gefüllt
ist, ausgetragen werden. Zu diesem Zweck wird vom oberen Ende der
Trommel ein Decoking-Werkzeug
in die Trommel eingebracht. Das Decoking-Werkzeug hängt an einer
hohlen Bohrstange, die mit einem Antrieb verbunden ist, der die
Bohrstange mit dem Werkzeug im Betriebszustand in Rotation versetzt.
Die Bohrstange ist an dem vorgenannten Kreuzkopf angeordnet und
weist am oberen Ende einen Druckwasseranschluß auf, der mit einem mit dem
Kreuzkopf heb- und senkbaren Druckschlauch zum Zuführen des
Druckwassers zu der Bohrstange verbunden ist. Die Länge der
Bohrstange entspricht dabei mindestens der Höhe der zu leerenden Trommel.
Mit der Bohrstange kann das Decoking-Werkzeug bis zum Trommelboden
geführt
werden.
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Das
Entleeren der Trommel erfolgt in der Weise, daß unter hohem Druck mit mehr
als 100 bar über
die Bohrstange zugeführtes
und durch am Werkzeug angeordnete Düsen austretendes Wasser den
Koks gezielt abträgt,
der sich in der Trommel abgesetzt hat.
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Dabei
durchläuft
das Werkzeug während
der Entleerung die gesamte Höhe
des Innenraums der Trommel entlang deren Längsachse. Hierfür wird der Kreuzkopf
mit dem Seil der Seilwinde entsprechend abgesenkt und nach der Entleerung
der Trommel in dem Gestell nach oben gezogen, bis das Decoking-Werkzeug
aus der Trommel herausgehoben und auf einer Arbeitsbühne oberhalb
der Trommel zugänglich
ist.
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Diese
Entleerung der Trommel mittels Hochdruckwasserstrahlen aus dem an
der Bohrstange drehend nach unten geführten Decoking-Werkzeug bedingt,
daß der
Kreuzkopf mit dem mit Druckwasser gefüllten Druckwasserschlauch,
dem Druckwasseranschluß,
der Bohrstange und deren Antrieb und Werkzeug eine hohe Traglast
aufnimmt, die je nach Größe der Decoking-Anlage
eine Größenordnung von
ca. 3–5
t beträgt.
Außerdem
ist der an Führungsschienen
der Profile des Gestells oberhalb der Trommel geführte Kreuzkopf
Stößen und
Erschütterungen während der
Entleerung der Trommel ausgesetzt. Deshalb ist die Erhaltung der
Funktionsfähigkeit
der Führungskomponenten,
die den Kreuzkopf vor allem beim Heben und Senken an den Führungsschienen der
Profile des Gestells halten, und vor allem der Bremsen von außerordentlicher
Bedeutung. Während
eine regelmäßige Prüfung und
Wartung der Trag- und Führungskomponenten
des Kreuzkopfes vor Ort in gewissem Umfang möglich ist, läßt sich
die Erhaltung der Funktionsfähigkeit
der Bremsen bisher nur überprüfen, indem
man sie ausbaut und werkstattmäßig überprüft und überholt.
Es bereitet jedoch Probleme zu erkennen, wann die Überprüfung und Überholung
der Bremsen des Kreuzkopfes notwendig ist. Deshalb wird dieser Zeitpunkt,
solange die Bremsenkomponenten äußerlich
nicht zu beanstanden sind, hinausgeschoben, ohne daß bekannt
ist, ob die Bremsen im Notfall, nämlich wenn die Trageinrichtung
des Kreuzkopfes versagt und der Kreuzkopf z. B. durch einen Seilbruch
abstürzt,
die Bremsen den Kreuzkopf bestimmungsgemäß abfangen und an den Führungsschienen
oder je nach Konstruktion auch an den Profilen festsetzen und so
einen vollständigen
Absturz des Kreuzkopfes verhindern.
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Wenn
es zu einem Absturz des Kreuzkopfes kommt, entsteht durch den Aufprall
des Kreuzkopfes mit allen daran befestigten Komponenten wie den kreuzkopfseitigen
Teilen der Seilfördereinrichtung, dem
meistens mit Druckwasser gefüllten
Druckschlauch sowie der Bohrstange mit Werkzeug, Antrieb und Druckwasseranschluß ein erheblicher Sachschaden,
auch an der Arbeitsbühne
und im oberen Bereich der Trommel selbst, und darüber hinaus besteht
eine erhebliche Gefahr für
Leib und Leben des Personals, das auf der Arbeitsbühne beschäftigt ist.
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Dieser
Sicherheitsmangel wird bisher in Kaufgenommen. Die Unfälle, die
sich bisher überwiegend
durch Brüche
bzw. Reißen
von Seilen der Seilfördereinrichtung
zugetragen und zum Absturz des betreffenden Kreuzkopfes in dem Gestell
oberhalb der Trommel geführt
haben, ohne daß der
Kreuzkopf durch die Bremsen abgefangen und an den Führungsschienen
oder an den Profilen festgesetzt werden konnte, haben bisher nicht
zu einem Ausbau und einer Überprüfung der
Bremsen des Kreuzkopfes in regelmäßigen Intervallen geführt, überwiegend
zur Vermeidung von damit verbundenen Betriebsunterbrechungen, die
zu erheblichen Störungen
im Ablauf des Raffineriebetriebes führen können.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, das Sicherheitsrisiko
der Bremsen des Kreuzkopfes zu beseitigen, mindestens jedoch nachhaltig zu
reduzieren, und zwar so, daß die
Lösung
auch von den Betreibern von Decoking-Anlagen als wirtschaftlich
angenommen und durchgeführt
wird.
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Die
erfindungsgemäße Lösung sieht
vor, daß
- – eine
Prüfeinrichtung
zum Prüfen
der Bremsen vor Ort vorgesehen ist,
- – die
eine an dem Gestell befestigbare Tragvorrichtung wie eine Traverse,
an der der Kreuzkopf zur Simulation eines freien Falls desselben
mit einer Ausklinkvorrichtung anbringbar ist,
- – und
eine im Abstand unterhalb der Traverse an dem Gestell lösbar befestigbare
Fangvorrichtung für
den Kreuzkopf umfaßt.
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Damit
wird erfindungsgemäß erstmalig
eine Überprüfung der
Funktionsfähigkeit
und Sicherheit der Bremsen des Kreuzkopfes vor Ort möglich, also ohne
daß der
Kreuzkopf ausgebaut und die Bremsen in luftiger Höhe auf der
Arbeitsbühne
oberhalb der Trommel oder in der Werkstatt überprüft werden müssen. Darüber hinaus gestattet die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung
eine Simulation eines Notfalls z. B. derart, daß der Kreuzkopf durch einen
Seilbruch od. dgl. unkontrolliert abstürzt. Vergleichbare Prüfergebnis se
in der Werkstatt sind nur durch Anschaffung und Benutzung eines
vergleichbaren Gestells mit Anbau der Komponenten der Prüfeinrichtung,
also mit erheblichem zusätzlichen
Aufwand an Zeit-, Arbeits- und Maschinenaufwand zu erreichen. Die
Durchführung
einer Bremsenprüfung
mittels der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung
nimmt bei sachgemäßer Vorbereitung
und Durchführung
der Prüfung
weniger als einen Arbeitstag in Anspruch. Bei diesem relativ geringen
Aufwand an Zeit und an Teilen der Prüfeinrichtung wird der Betreiber
einer Raffinerie – angesichts des
hohen Schadensrisikos eines Kreuzkopfabsturzes – in regelmäßigen Abständen die Bremsen des Kreuzkopfes
prüfen
lassen.
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Die
erfindungsgemäße Prüfeinrichtung
umfaßt
eine an dem Gestell im Raum zwischen den Führungsschienen des Kreuzkopfes
befestigbare Traverse oder eine andere entsprechende Tragvorrichtung, an
der man den Kreuzkopf für
die Bremsenprüfung gezielt
lösbar
anbringen kann, nämlich
mit einer Ausklinkvorrichtung oder einer in der Funktion vergleichbaren
Trennvorrichtung, mit der man den Kreuzkopf zur Simulation eines
freien Falls desselben von der Traverse bzw. von der anderweitigen
am Gestell befestigten Tragvorrichtung lösen kann. Hierzu wird die Tragrolle
des Kreuzkopfes von dem Seil der Seilwinde gelöst und stattdessen mit einem
Verbindungselement mit der Traverse oder der anderweitigen Haltevorrichtung
verbunden.
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Im
Abstand unterhalb der Traverse wird an dem Gestell eine Fangvorrichtung
für die
Bremsenprüfung
fest montiert. Dabei wird der Abstand der Fangvorrichtung von der
Traverse so gewählt,
daß der
Kreuzkopf nach dem Lösen
von der Traverse im freien Fall einen Weg zurücklegen kann, auf dem der Kreuzkopf
eine für
die Notfallsensoren zum Auslösen der
Bremsen ausreichende Geschwindigkeit erreicht, möglichst ohne dabei auf die
Fangvorrichtung aufzutreffen. Denn die Fangvorrichtung soll den
Kreuzkopf nur auffangen, wenn sich die Wirkung der Bremsen als ungenügend und
dadurch der Bremsweg als zu lang erweist. Wenn der Kreuzkopf nach
dem Lösen von
der Traverse und dem Zurücklegen
eines ausreichenden Weges im freien Fall die Bremsen aktiviert, muß der Kreuzkopf
nach einem vorbestimmten Bremsweg in entsprechendem Abstand von
der Fangvorrichtung an den Führungsschienen
festgesetzt werden, wenn sich die Wirkung der Bremsen als gut bzw.
vorschriftsmäßig erweisen
soll. Ein relativ langer Bremsweg oder sogar ein Kontakt mit der Fangvorrichtung
durch den Kreuzkopf offen bart, daß die Bremsen überholt
und ihre Komponenten und Betriebsgrößen wie Bremsdruck und dergleichen überprüft und überholt
bzw. erneuert werden müssen.
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Vorzugsweise
ist die Traverse an beiden Enden lösbar an den Führungsschienen
oder an den Profilen des Gestells befestigbar. Hierfür wird zweckmäßig eine
lösbare
Schraubbefestigung längs
eines ausreichenden Abschnitts der Führungsschienen bzw. der Profile
gewählt,
um dort eine sichere kraftschlüssige
Klemmbefestigung zu erreichen. Hierfür soll die Traverse doppelwandig
ausgeführt
werden.
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Vorzugsweise
ist ein im Gebrauch nach unten weisender Arm an der Traverse befestigt,
an dem die Ausklinkvorrichtung vorgesehen ist, die am Beginn der
Bremsenprüfung
den Kreuzkopf trägt.
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Für das Lösen bzw.
Ausklinken der Verbindung zwischen Traverse und Kreuzkopf zum Einleiten
des freien Falls sind verschiedene Ausführungsformen denkbar. Bevorzugt
wird, daß ein
Ausklinkhebel schwenkbar an dem vorgenannten Arm gelagert ist, der
aus einer Haltestellung, in der eine Aufhängevorrichtung des Kreuzkopfes
an dem Arm arretiert ist, in eine Freigabestellung schwenkbar ist,
in der die Aufhängevorrichtung
von dem Arm freigegeben ist. Das Verschwenken des Ausklinkhebels
zum Trennen der Verbindung zwischen Kreuzkopf und Arm wird zweckmäßig aus
sicherer Entfernung mittels eines Seils oder auch elektromotorisch
veranlaßt.
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Vorzugsweise
ist der Kreuzkopf mittels einer Aufhängevorrichtung an der Traverse
befestigbar, die eine die Tragrolle des Kreuzkopfes umgreifende
Seilschleife und einen Schäkel
zum Einhängen
in die Ausklinkvorrichtung an dem Arm der Traverse umfaßt. Auf
diese einfache Weise wird eine tragfähige und zuverlässige Verbindung
zwischen dem Kreuzkopf und dem Arm an der Traverse geschaffen. Im übrigen wird
auch an diesen Komponenten der geringe bauliche Aufwand deutlich,
der für
die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung
notwendig ist.
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Weiterhin
wird bevorzugt, daß die
Fangvorrichtung aus einem Paar Federkonsolen besteht, die jeweils
einander gegenüberliegend
lösbar
an den Profilen des Gestells oder an den Führungsschienen befestigbar
sind. Ferner sollen die Federkonsolen jeweils einen vertikal federnd
geführten
Prallstempel tragen, der im Freifallversuch mit einer Prallfläche an der
Unterseite des Kreuzkopfes in Kontakt kommen kann. Auch hier wird
wieder der verhältnismäßig geringe
Bauaufwand der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung
deutlich, wenn bereits ein Paar Federkonsolen einfacher Bauart als
Sicherheitseinrichtung für
den Fall ausreichen, daß der
Bremsweg des Kreuzkopfes im Freifallversuch zu lang ausfällt, so daß der Kreuzkopf
vorsorglich mit den Federkonsolen als Fangvorrichtung aufgefangen
und festgesetzt wird.
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Die
Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Teilabschnitts des aus Profilen und
Führungsschienen
gebildeten Gestells mit einer Traverse und mit einem Paar Federkonsolen
für einen
Freifallversuch;
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2 eine ähnliche
perspektivische Ansicht wie in 1, jedoch
mit in das Gestell eingesetztem und an die Traverse angehängten Kreuzkopf;
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3 eine
perspektivische Ansicht wie in 2, jedoch
nach dem Ausklinken der Verbindung zwischen Kreuzkopf und Traverse
und nach Zurücklegen
eines ersten Freifallweges durch den Kreuzkopf;
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4 eine
Seitenansicht einer Ausklinkvorrichtung in einer Haltestellung vor
einem Freifallversuch;
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5 eine
Seitenansicht der Ausklinkvorrichtung von 4 im Zustand
nach dem Ausklinken eines nicht dargestellten Verbindungselementes
des Kreuzkopfes;
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6 eine
Seitenansicht einer Federkonsole an einer Führungsschiene für den Kreuzkopf;
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7 eine
Draufsicht der Federkonsole von 6.
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In 1 ist
dargestellt, wie ein Gestell 1 oberhalb einer nicht dargestellten
Trommel zum Aufnehmen und Austragen insbesondere von Koks aus Profilen 2, 3 und
Führungsschienen 4, 5 für die Durchführung einer
Bremsenprüfung
eines in 1 nicht, aber in 2 und 3 dargestellten
Kreuzkopfes 37 für
diese Bremsenprüfung
vorbereitet ist. Im Abstand unterhalb des oberen Endes des Gestells 1 ist
eine unten bogenförmige
doppelwandige Traverse 6 mittels Schrauben 7 beidseits
unverrückbar
an den Führungsschienen 4, 5 befestigt.
An der Traverse ist mittig eine Öse 9 zu
deren Handhabung und ein sich von der Traverse 6 mittig
nach unten erstreckender Arm 8 fest angebracht. Der Arm 8 gehört zu einer Ausklinkvorrichtung 11,
die einen am Arm 8 um eine Drehachse 15 (4 und 5)
drehbar gelagerten Ausklinkhebel 12 neben dem Arm 8 sowie
am unteren Ende einen Schäkel 38 für eine ausklinkbare
Verbindung zwischen dem Kreuzkopf 37 und dem Arm 8 aufweist.
Die Ausklinkvorrichtung 11 wird aus sicherer Entfernung
mit einem am freien Ende des Ausklinkhebels 12 in einer
Seilöse 23a befestigten
Seil 23 betätigt.
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Im
Abstand unterhalb der Traverse 6 ist eine Fangvorrichtung 30 bestehend
aus einem Paar einander gegenüberliegend
an dem Gestell 1 angebrachten Federkonsolen 24, 25 angeordnet.
Jede der Federkonsolen 24, 25 weist zwei einander
gegenüberliegend
mittels Schrauben 26 an den Profilen 2, 3 befestigte
Klemmen 27 in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise
auf, wobei in 1–3 die hinten
liegende Klemme 27 verdeckt ist. In 6 und 7 sind
Einzelheiten der Fangvorrichtung 30 bzw. der dort dargestellten
Federkonsole 24 gezeigt, der die Federkonsole 25 spiegelbildlich
entspricht. In 6 und 7 ist die
Federkonsole 24 an der Führungsschiene 4 befestigt,
während
sie in 1–3 die
entsprechenden Profile 2, 3 umgreifend angebracht
ist. Aber der prinzipielle Aufbau der Federkonsolen 24, 25 ist
gleich. Im Zweifelsfall 1–3 zu entnehmen.
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Im übrigen weisen
die Federkonsolen 24, 25 jeweils einen von einer
Schraubenfeder 33 an einem Prallteller 25 federnd
unterstützten
Prallstempel 31 auf, der in einer Führungshülse 33 geführt ist,
die auf einer Platte 36 mit einer Bohrung 39 befestigt
ist. Unterhalb der Platte 36 ist der sich durch die Öffnung 39 der
Platte 36 nach unten erstreckende Gewindeabschnitt 40 mittels
Kontermuttern 34 gesichert, die einen einstellbaren Anschlag
beim Zurückfedern
des Prallstempels 31 bilden. Die Platte 27 ist
oben eine jeweils von der betreffenden Führungsschiene 4, 5 bzw.
dem jeweiligen Profil 2, 3 nach innen vorstehenden
Konsole 28 befestigt, die aus zwei mit Schrauben 29 verbundenen
Hälften
besteht.
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Die
vor allem in 4 und 5 dargestellte Ausklinkvorrichtung 11 weist
neben dem Ausklinkhebel 12 am unteren Ende eine um eine
Drehachse 15 drehbare Zangenplatte 14 auf, die
mit einer Backe 18 und einer dieser am unteren Ende des
Arms 8 gegenüberliegenden Backe 17 eine lösbare Halterung
der Ausklinkvorrichtung 11 für den nicht dargestellten Bolzen
des Schäkels 38 für die Aufhängung des Kreuzkopfes 37 bildet.
Der Ausklinkhebel 12 ist über eine Drehachse 13 ebenfalls
mit der Zangenplatte 14 verbunden. Ein mittels einer Drehachse 20 an
dem Arm 8 angebrachter Lenkerhebel 19, dessen
anderes Ende mittels einer Drehachse 21 an dem Ausklinkhebel 12 angebracht
ist, vollendet das Viergelenkgetriebe der Ausklinkvorrichtung 11 mit
den vier Drehachsen 13, 15, 20 und 21.
Am freien Ende des Ausklinkhebels 12 befindet sich ein
Handgriff 22 für die
Einstellung der Ausklinkvorrichtung 11, während deren
Auslösung,
wie bereits erwähnt, über das
in die Seilöse 23a am äußeren Ende
des Ausklinkhebels 12 eingehängte Seil 23 erfolgt.
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Die
vor allem in 4 und 5 dargestellte und
vorstehend beschriebene Ausklinkvorrichtung 11 nimmt vor
einer Bremsenüberprüfung die
in 4 gezeigte Haltestellung ein, in der der nicht
dargestellte Bolzen des Schäkels 38 zwischen
den Backen 17, 18 des Arms 8 bzw. der
Zangenplatte 14 und damit der Kreuzkopf 37 insgesamt
sicher gehalten ist. Nach dem Auslösen der Ausklinkvorrichtung 11 durch
Verschwenken des Ausklinkhebels 12 mit dem Seil 23 nimmt
die Ausklinkvorrichtung 11 die in 5 dargestellte
Freigabestellung ein, in der der freie Fall des Kreuzkopfes 37 beginnt.
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Die
Haltestellung ist vor allem 2 und die Freigabestellung 3 jeweils
als Gesamtdarstellung zu entnehmen. In der Haltestellung hängt der Kreuzkopf 37 über eine
Seilschleife 41 und der Schäkel 38 an dem Arm 8,
wobei die Seilschleife 41 die Tragrolle 42 im
Rollenträger 43 umgreift.
Im übrigen ist
der Aufbau des Kreuzkopfes 37 und die Komponenten, die
er umfaßt,
bekannt, so daß nur
auf die für den
Freifall des Kreuzkopfes 37 und für die Bremsenprüfung unerlässlichen
Teile hingewiesen wird. Der Kreuzkopf 37 bleibt auch während des
für die
Bremsenprüfung
durchgeführten
freien Falls mittels vier Paaren aus Rollen 44 an den Führungsschienen 4, 5 geführt, wobei
in 2 und 3 nur die vorderen Rollen 44 zu
sehen sind. In üblicher
Weise ist eine Bremseinrichtung 45 mit einem bekannten
bis zu einem Sensorteil 46 geführten Bremsengestänge dargestellt,
wobei der Sensorteil 46 in der Haltestellung (2)
auseinandergezogen und in der Freigabestellung (3)
entsprechend zurückgezogen
ist.
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Zur
Bremsenprüfung
wird die Traverse 6, wie in 1–3 dargestellt
ist, an dem Gestell 1 montiert und der Kreuzkopf 37 mit
der Seilschleife 41 und dem Schäkel 38 in die Ausklinkvorrichtung 11 eingehängt. In
entsprechendem Abstand unterhalb der Traverse 6 wird das
Paar Federkonsolen 24 an den Profilen 5 oder an
den Führungsschienen 4 oder
an beiden befestigt. Damit ist der Freifallversuch für die Bremsenprüfung bereits
fertig vorbereitet. Mit dem Seil 23 wird nun aus sicherer
Entfernung die Ausklinkvorrichtung 11 betätigt, so
daß die
Ausklinkvorrichtung 11 von der Haltestellung (2)
in die Freigabestellung (3) gebracht wird und damit der freie
Fall des Kreuzkopfes 37 beginnt. Sobald die Bremssensoren
einschließlich
des Sensorteils 46 eine extrem hohe Beschleunigung des
Kreuzkopfes 37 mit Überschreiten
einer vorgegebenen Auslösegeschwindigkeit
feststellen, wird die Bremseinrichtung 45 aktiviert und
damit die Notfallbremsung des Kreuzkopfes 37 veranlaßt. Je nach
Länge des Bremsweges,
den der Kreuzkopf 37 bis zum Stillstand am Gestell 1 zurücklegt,
läßt sich
damit die Funktionsfähigkeit
der Bremseinrichtung 45 beurteilen. Schlimmstenfalls setzt
der Kreuzkopf 37 mit entsprechenden Prallpuffern auf den
Pralltellern 35 der Federkonsolen 24 der Fangvorrichtung 30 auf.
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Im übrigen gelten
für die
Wirkung, Möglichkeiten
und Vorteile der in den 1–7 als Ausführungsbeispiel
dargestellten Sicherheitseinrichtung die Ausführungen in der Beschreibungseinleitung
hierzu.