-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung eines Verkokungsofens im Bereich der die Beschickungsöffnung des Verkokungsofens verschließenden Ofentür.
-
In Batterien angeordnete Verkokungsöfen von Verkokungsanlagen verschmutzen u. a. in dem genannten Türbereich. Insbesondere kommt es zur Anlagerung von Teer- und Rußschichten, die den Beschickungsbetrieb, vor allem die Schließfunktion der Ofentür beeinträchtigen. Verkokungsöfen bedürfen daher im Türbereich einer regelmäßigen Reinigung, wobei insbesondere die Tür selbst und der angrenzende Türrahmen zu reinigen sind.
-
Herkömmliche Reinigungsvorrichtungen werden einer gründlichen aber auch schonenden Reinigung im Türbereich nur unzureichend gerecht. Die Reinigung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Außenseiten der Ofentür.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Vorrichtung der eingangs erwähnten Art mit verbesserter Reinigungsqualität zu schaffen.
-
Die diese Aufgabe lösende Vorrichtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen ein Reinigungswerkzeug haltenden, das Reinigungswerkzeug über die zu reinigenden Oberflächen im Türbereich führenden Roboterarm.
-
Vorteilhaft gestattet eine solche Vorrichtung mit einem Roboterarm, die zweckmäßig auf einer verfahrbaren Einrichtung für die Herstellung von und Beschickung der Verkokungsöfen mit einem Kohlekuchen oder einer anderen Verkokungsofenbedienmaschine installiert ist, eine den Konturen der zu reinigenden Oberflächen genauer angepasste Führung von Reinigungswerkzeugen und dadurch eine gründlichere Reinigung.
-
Insbesondere ermöglicht die Verwendung eines Roboterarms einen automatischen Wechsel des Reinigungswerkzeugs in Abhängigkeit von der zu reinigenden Oberfläche. Wenigstens ein weiteres Reinigungswerkzeug kann in einer bestimmten Position relativ zu dem Roboterarm zur Auswechslung bereitstehen. So kann zur Reinigung der Innenausmauerung der Ofentür ein geeignetes Werkzeug verwendet werden, das sich von dem Werkzeug zur Außenreinigung unterscheidet und eine schonende Behandlung der Ausmauerung bei effizienter Entfernung von Schmutzbelägen ermöglicht. Herkömmliche Vorrichtungen zur automatischen Reinigung vernachlässigen mangels der Möglichkeit zu schonender Behandlung die Reinigung der Innenausmauerung.
-
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Rotorarm zur Führung des Reinigungswerkzeugs entsprechend einem für eine bestimmte Relativposition der Reinigungsvorrichtung in Bezug auf den Türbereich erstellten Fahrprogramm vorgesehen. Zur Reinigungsbearbeitung müssen die Ofentüren bzw. Türrahmen dann jeweils in diese Relativposition gebracht werden. Zweckmäßiger wird hierzu die Ofentür zu dem Roboterarm transportiert, während der Roboterarm entsprechend nahe an den im Gegensatz zur Ofentür nicht bewegbaren Türrahmen heranzubringen ist.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Vorrichtung z. B. mechanische oder optische Sensoren zur Gewinnung von Daten zur Erstellung des Fahrprogramms oder/und zur direkten Steuerung des Roboterarms aufweisen. Im letzteren Fall können die Sensoren nicht nur die Konturen der zu reinigenden Abschnitte erfassen, sondern ggf. auch den Verschmutzungsgrad feststellen und die Bewegung des Reinigungswerkzeugs abhängig vom erreichten Reinigungsgrad steuern.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Reinigungswerkzeug ein Rotationswerkzeug oder ein Strahlreinigungswerkzeug, wobei das Strahlreinigungswerkzeug vorzugsweise einen Hochdruckstrahl einer Reinigungsflüssigkeit ausstößt.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Reinigungswerkzeug Einrichtungen zur Minderung einer Rückwirkung auf den Roboterarm. Der Roboterarm wird dadurch nur wenig belastet. Entsprechend schwach kann er dimensioniert sein.
-
Zur Minderung der Rückwirkung weist das Reinigungswerkzeug z. B. nachgiebige, auf die zu reinigende Oberfläche einwirkende Reinigungselemente, insbesondere Bewegungsenergie verlierende Anschlagelemente auf. Ferner können gegenläufig austretende Reinigungsstrahle vorgesehen sein.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
-
1 bis 3 eine Reinigungsvorrichtung nach der Erfindung in drei verschiedenen Ansichten,
-
4 bis 6 in der Reinigungsvorrichtung von 1 bis 3 verwendbare Reinigungswerkzeuge, und
-
7 eine Tür und ein Türrahmen eines Verkokungsofens als das für die Reinigungsvorrichtung gemäß 1 bis 6 vorgesehene Reinigungsobjekte.
-
Eine in den 1 bis 3 gezeigte Reinigungsvorrichtung 1 ist auf einer (nicht gezeigten) Einrichtung zur Herstellung von Kohlekuchen oder anderen Verkokungsofenbedienmaschinen installiert, die entlang einer Verkokungsofenbatterie in Beschickungsrichtung der Verkokungsöfen und senkrecht dazu verfahrbar ist.
-
Die Reinigungsvorrichtung umfasst einen Trägermast 2 mit einem vertikal bewegbaren Hubschlitten 3, an dessen Unterseite ein Roboterarm 4 angebracht ist. Abweichend von der Anbringung an dem Hubschlitten könnte der Roboterarm auch in einer bestimmten festen Höhe am Trägermast montiert sein.
-
Der in seiner Gesamtheit um eine vertikale Achse 9 gegen den Hubschlitten 3 verdrehbarer Roboterarm 4 umfasst Gelenkarme 5, 6 und 7, die gegeneinander um jeweils zwei Achsen drehbar sind. An den Gelenkarm 7 am freien Ende des Roboterarms 4 können über einen Kopplungszapfen 8 wahlweise verschiedene Reinigungswerkzeuge angekoppelt werden. Verwendbare Reinigungswerkzeuge zeigen beispielhaft die 4 bis 6.
-
Ein um eine Achse 11 drehbares, in 4 dargestelltes Rotationsreinigungswerkzeug 10 weist eine Einstecköffnung 12 für die Aufnahme des (drehbaren) Kopplungszapfens 8 des Roboterarms 4 auf. Zwischen Kreisscheiben 13 und 14, die starr mit einer zentralen Achse 15 verbunden sind, erstrecken sich, über den Umfang der Kreisscheiben 13, 14 verteilt, flexible Stränge 16, auf denen Reinigungskörper 17 sitzen. Die als Scheiben mit Zacken 18 an ihrem Umfang ausgebildeten Reinigungskörper 17 können starr oder lose, ggf. drehbar, mit den Strängen 16 verbunden sein. Als Material für die Reinigungskörper 18 kommt insbesondere Metall oder ein anderes hitzebeständiges Material in Betracht.
-
Im Stillstand nehmen die Reinigungskörper die in 4 im unteren Teil gezeigte Position ein. Bei Drehung des Reinigungswerkzeugs wölben sich die Stränge infolge der Zentrifugalkraft korbartig nach außen, wie dies im oberen Teil der 4 dargestellt ist.
-
Abweichend von dem gezeigten Ausführungsbeispiel könnten die Stränge 16 auch steif sein und die Reinigungskörper 18 weitere Durchgangslöcher für die Stränge aufweisen.
-
Ein weiteres, in 5 gezeigtes Rotationsreinigungswerkzeug 19 mit einer Einstecköffnung 20 für die Aufnahme des Kopplungszapfens 8 weist an einer zentralen Achse 21 angebrachte flexible Reinigungsstränge 22 auf, die bei Vorhandensein einer Zentrifugalkraft bürstenartig von der zentralen Achse 21 vorstehen, im Stillstand des Rotationswerkzeugs, wie bei 23 beispielhaft gezeigt, aber schlaff herabhängen.
-
Ein in 6 dargestelltes Reinigungswerkzeug 24 umfasst einen Reinigungskopf 25 mit zwei Düsen 26 und 27, aus denen unter hohem Druck jeweils ein Strahl 28 bzw. 29 einer Reinigungsflüssigkeit austritt. Die Düsen 26, 27 sind einander gegenüberliegend derart angeordnet, dass sich in Richtung eines Pfeils 30 nur eine geringe Rückstoßkraft ergibt. Die Reinigungsflüssigkeit ist dem Reinigungskopf 25 über einen Anschluss 31 zuführbar.
-
Die vorangehend beschriebene Reinigungsvorrichtung wird z. B. zur Reinigung einer in 7 gezeigten Verkokungsofentür 32 und ihres Türrahmen 33 eingesetzt. Auf ihrer Außenseite weist die Tür 32 eine Blechhaut bzw. Membran 34 auf. Die Blechhaut 34 ist randseitig mit abgewinkelten Dichtungslippen 35 verbunden, die rahmenartig gegen den Türrahmen 33 abdichtend anliegen.
-
Wie 7a und 7b zeigen, weist die Tür 32 auf ihrer dem Innenraum 37 des Verkokungsofens zugewandten Seite eine durch den Türrahmen 39 tretende Ausmauerung 36 auf.
-
Zum Reinigen der Tür 32 werden die Reinigungsvorrichtung 1 und die Tür 32 zueinander in eine Stellung gebracht, in welcher der Roboterarm 4 mit dem Reinigungswerkzeug, z. B. dem Reinigungswerkzeug 10, 19 oder 24, alle zu reinigenden Abschnitte der Tür 32 erreichen kann. Zur Reinigung des Türrahmens 33 wird die oben genannte verfahrbare Einrichtung vor der Türöffnung des betreffenden Verkokungsofens platziert.
-
Für die entsprechenden Stellungen der Reinigungsvorrichtung 1 relativ zu der Tür 32 bzw. dem Rahmen 33 existiert jeweils ein Fahrprogramm, nach welchem der Roboterarm 24 das jeweilige Reinigungswerkzeug über die zu reinigenden Abschnitte der Tür 32 bzw. des Türrahmens 33 bewegt.
-
Die Reinigungsvorrichtung 1 könnte mit mechanischen oder/und optischen Sensoren zur Erfassung der Konturen der zu reinigenden Abschnitte ausgestattet sein, wobei diese Sensoren z. B. Daten für die Erstellung der oben genannten Fahrprogramme liefern. Andererseits ließe sich durch solche Sensoren überprüfen, ob die oben genannte Relativposition zwischen der Reinigungseinrichtung 1 und der Tür 32 bzw. dem Türrahmen 33 korrekt ist. Gegebenenfalls erfolgt durch Daten solcher Sensoren auch eine Korrektur des Fahrprogramms.
-
Verschiedene zu reinigende Abschnitte der Tür 32 erfordern unterschiedliche Reinigungswerkzeuge. So nutzt die Reinigungsvorrichtung 1 zur Reinigung der Blechhaut 34 und der angrenzenden Dichtlippen 35 vorzugsweise ein Reinigungswerkzeug, das unter Hochdruck eine Reinigungsflüssigkeit ausstößt, beispielsweise das Reinigungswerkzeug von 6. In Betracht käme auch das Reinigungswerkzeug von 5. Beide Reinigungswerkzeuge haben trotz hohem Reinigungsdruck, d. h. trotz hoher reinigungswirksamer Flächenpressungen auf der zu reinigenden Oberfläche nur eine geringe Rückwirkung auf den Roboterarm 4. Die etwa gegenläufigen Wasserstrahle 28, 29 haben nur eine geringe Rückstoßkomponente in Richtung des Pfeils 30. Die flexiblen nachgiebigen Reinigungsstränge 22 verlieren bei ihren Anschlägen gegen das Reinigungsobjekt jeweils Bewegungsenergie, die sich in der restlichen Drehphase des Reinigungswerkzeugs regenerieren kann.
-
Zur Reinigung der Ausmauerung 36 ist das Reinigungswerkzeug 24 wegen zu hoher Flächenpressungen und der Spülwirkungen der Flüssigkeitsstrahle 28, 29, insbesondere aber wegen zu hoher Differenzen zwischen der Strahltemperatur und der Temperatur der Ausmauerung, ungeeignet. Auch das Reinigungswerkzeug von 5 wäre zum Entfernen dicker Graphitschichten, wie sie auf der Türinnenseite entstehen, nicht verwendbar.
-
Der Roboterarm ist daher so programmiert, dass nach der Reinigungsfahrt über die Blechhaut 34 und die Dichtlippen 35 das Reinigungswerkzeug automatisch gewechselt wird, wozu der Roboterarm 4 automatisch das bis dahin benutzte Werkzeug in einem Magazin ablegt und aus dem Magazin ein zur Reinigung der Ausmauerung 36 geeignetes Reinigungswerkzeug übernimmt, beispielsweise das in 4 gezeigte Reinigungswerkzeug 10. Es erlaubt im Unterschied zu dem Werkzeug von 6 die teilweise Abtragung von Graphitschichten und die Belastung einer erwünschten Restschicht.
-
Die Reinigungskörper 18, die bei Drehung des Werkzeugs in der in 4 gezeigten Weise nach außen treten, verlieren beim Anprall gegen die zu reinigende Oberfläche Bewegungsenergie und es kommt bei Vernichtung kinetischer Energie zu hohen Flächenpressungen. Andererseits wirkt das Reinigungswerkzeug von 4 wenig auf den Roboterarm 4 zurück, der daher nur geringerer Belastung unterliegt.
-
Zur Reinigung des Rahmens 33 ließe sich z. B. das Werkzeug von 6 oder das Werkzeug von 5 benutzen.
