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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung eines Rohres, insbesondere Messrohres eines Durchflussmessgerätes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Reinigungsdüse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Es sind Messrohre für Durchflussgeräte sind in unterschiedlichen Dimensionierungen bekannt. Insbesondere die Vor-Ort-Reinigung Durchflussmessgeräten mit Messrohren mit kleinen Nennweiten stellt ein Problem dar, welches bisher Schwierigkeiten bereitet. Im Ergebnis erfolgt bei stärkeren Anschmutzungen eine Demontage des Messrohres, was zum zeitweiligen Ausfall des Messgerätes führt.
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Eine Reinigungsdüse welche ein Reinigungsfluid an ein Innenrohr abgeben kann ist beispielsweise aus der
US 5,497,514 bekannt. Diese Druckschrift offenbart in Bezug auf
1 ein relativ langes flexibles Rohr. Ein flexibles Rohr hat allerdings den Nachteil, dass es beim Einschieben in das zu reinigende Rohr eine Blockade der Zufuhr erfolgt aufgrund eines Abknickens des flexiblen Rohres. Darüber hinaus erfolgt die Ausgabe des Reinigungsfluids eher in axialer Richtung im Messrohr, was zu einem Druckverlust und einer verminderten Reinigungswirkung führt.
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Die
DE 195 167 775 A1 beschreibt einen Schlauch mit einer Reinigungsdüse, in welcher der Wasser mit einem Austrittswinkel von mehr 90° oder mehr aus der Reinigungsdüse austritt und damit die Reinigungsdüse antreibt. Derartige Reinigungsdüsenkonstruktionen gehen von selbst vorantreibenden Reinigungsdüsen aus. Bei Reinigungsdüsen, welche nachgeschoben werden müssen, besteht allerdings die Problematik des Rohrabknickens, welche bei selbstvorantreibenden Rohrdüsen in dieser Form nicht auftritt. Daher ist bei derartigen Rohrreinigungsdüsen der Biegewinkel des Schlauches nur von nachgeordneter Relevanz.
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Ausgehend davon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Reinigung eines Messrohres und eine Reinigungsdüse zur Reinigung eines Messrohres bereitzustellen, welche eine kostengünstige Reinigung des Rohres, insbesondere auch bei Vor-Ort Anwendungen ermöglicht.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Rohrreinigungsdüse mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
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Erfindungsgemäß weist ein Verfahren zur Reinigung eines Rohres, insbesondere eines Messrohres eines Durchflussmessgerätes, mit einer Nennweite von kleiner als DN 15, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte auf:
- a) Bereitstellen Reinigungsvorrichtung umfassend zumindest eine Rohrreinigungsdüse mit zumindest einem Schlauch mit einem Mindest-Biegeradius kleiner als 20 mm, vorzugsweise kleiner 15 mm und
einem Düsenkörper umfassend
einen Düsenkopf mit einer Mehrzahl an Spritzdüsen,
ggf. einen Düsenschaft und
ggf. ein Anschluss-Segment zur Festlegung des Schlauches an dem Düsenkörper,
wobei der Düsenkopf einen maximalen Durchmesser von weniger als 30 mm aufweist;
- b) teilweises oder vollständiges Einführen der Rohrreinigungsdüse das Rohr, insbesondere in das Messrohr des Durchflussmessgerätes, und
- c) Abgabe eines druckbeaufschlagten Reinigungsfluids auf eine an der Innenwand des Rohres, insbesondere des Messrohres des Durchflussmessgerätes, anhaftende Anschmutzung durch die Rohrreinigungsdüse über die Mehrzahl an Spritzdüsen.
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Neben dem maximalen Durchmesser des Düsenkopfes ist der Mindestbiegeradius eine wichtige Größe bei der Durchführung des Verfahrens. Aufgrund dieses vergleichsweise hohen Mindestbiegeradiuses wird ein Durchknicken des eher dünnen Schlauches bei den oben genannten kleinen Nennweiten der Rohre zuverlässig verhindert.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Je nach Rohrgröße kann eine die Druckbeaufschlagung des Reinigungsfluids gegenüber Normaldruck erfolgen. Dabei beträgt die Druckbeaufschlagung, um eine umfassende Reinigung zu gewährleisten mindestens 4 bar. Dieser Druck hat sich für eine Vielzahl von Anschmutzungen als ausreichend erwiesen
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Rohre mit einem Innendurchmesser von weniger als 7 mm können allerdings auch mit einem Druck bis zu 100 bar beaufschlagt werden. Bei Rohren mit einem Innendurchmesser von 7 mm oder mehr kann eine Druckbeaufschlagung bis zu 540 bar erfolgen. Derartige Drücke werden aber nur zur Reinigung von besonders zäh anhaftende Substanzen angewandt.
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Eine weitere regelbare Größe bei der Reinigung ist die Temperatur des eingeleiteten Reinigungsfluids. Um eine thermische Zersetzung der Anschmutzungen einerseits und den Aggregatzustand des Reinigungsmediums andererseits zu gewährleisten ist es von Vorteil, wenn die Temperatur weniger als 80°C, vorzugsweise 50–60°C beträgt.
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Das Verfahren hat sich als äußerst praktikabel bei der Durchführung eines CIP-Verfahrens (cleaning in place) erwiesen. Zuvor musste das entsprechende montierte Rohrsegment demontiert werden, um eine Reinigung durchzuführen.
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Erfindungsgemäß weist eine Reinigungsdüse zur Reinigung eines Rohres, vorzugsweise eines Messrohres für ein Durchflussmessgerät, mit einer Nennweite kleiner als DN 15, folgende Merkmale auf.
- a) einen Schlauch mit einem Mindest-Biegeradius von kleiner als 20 mm, vorzugsweise kleiner als 15 mm aufweist und
- b) einen Düsenkörper aufweist umfassend einen Düsenkopf mit einer Mehrzahl an Spritzdüsen, ggf. einen Düsenschaft und ggf. ein Anschluss-Segment, zur Festlegung des Schlauches an dem Düsenkörper, wobei der Düsenkopf einen maximalen Durchmesser von weniger als 30 mm aufweist.
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Auch wenn ein Schlauch mit einer entsprechenden Nennweite bereits bekannt sein sollte und ein ensprechender Düsenkörper ebenfalls, so ergibt die Kombination beider Merkmale eine neuartige Reinigungsdüse, welche erstmals die effektive CIP-Reinigung eines Rohres mit Nennweiten unter DN 15 ermöglicht, was bislang noch nicht gelungen ist. Zusätzlich dazu bietet die Reinigungsdüse einen gezielteren Auftrag des Reinigungsmediums auf die Innenwandung und unter höheren Drücken, als dies beispielsweise bei einem herkömmlichen Durchspülen des Rohres der Fall wäre. Dadurch können fest-anhaftende Verunreinigungen besser entfernt werden.
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Um unter den genannten Drücken keinen Schaden zu nehmen und zur Vermeidung von Dichtungsproblemen ist es von Vorteil, wenn der Düsenkörper ein Formkörper ist.
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Insbesondere bei Anwendungen in kleinen Rohren bietet sich die Verwendung eines Kunststoff-Formkörpers als Düsenkörper an, welcher als Massenartikel herstellbar ist.
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Bei besonders kleinen Rohrdurchmessern, haben sich übliche Verbindungsanschlüsse, beispielsweise Schnellanschlüsse oder Anschlüsse mit Schlauchklemmen als unpraktikabel erwiesen. Eine bessere Handhabung bzw. Bereitstellung der Reinigungsdüse ergibt sich, wenn man den Schlauch auf den Düsenkörper aufsteckbar ist, vorzugsweise ohne weitere Hilfsmittel. Ein derartiges Aufstecken erfolgt unter Form- und Kraftschluss des Schlauches mit dem überdeckten Bereich des Düsenkörpers. Hierfür weist das Anschluss-Segment einen vom Düsenschaft radial beabstandeten Vorsprung (7) auf, zur Fixierung des Schlauches (10) im Betriebszustand der Reinigungsdüse, wobei die radiale Beabstandung vom Düsenschaft vorzugsweise kleiner als 0,3 besonders bevorzugt 0,1–0,25 mm beträgt.
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Betriebszustand bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Reinigungsdüse auch eine Druckbeaufschlagung, beispielsweise um 4 bar oder mehr aufgrund des Durchleitens eines Mediums, welches ggf. eine Temperatur bis zu 80°C aufweist, aushält, ohne dass sich der Schlauch vom Düsenkörper löst.
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Aus der bisherigen Erörterung wird klar, dass bei der Reinigung von Rohren mit kleinen Nennweiten auch nur sehr dünne Schläuche für die Reinigungsdüse verwendet werden können. Dieser Schlauch dient zugleich zur Führung der Reinigungsdüse im Rohr. Dabei stellt sich das Problem des Abknickens des Schlauches beispielsweise besonders für Rohre mit einem Innendurchmesser von kleiner 7mm ein. Zusätzlich unterstützend bei der Formstabilität des Schlauches kann dabei eine Armierung wirken.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsvariante der Erfindung anhand einer beigefügten Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
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1 schematische Darstellung eines Düsenkörpers 3 einer Reinigungsdüse zur Reinigung eines Messrohres eines Durchflussmessgerätes; und
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2 schematische Darstellung der Reinigungsdüse. 1 zeigt den Düsenkörper 3 einer Reinigungsdüse zur Reinigung eines Messrohres 2 eines Durchflussmessgerätes mit entsprechenden Sensoren 1 vor dessen Einführung in das Messrohr 2, wobei die nachfolgende Erklärung auch auf die Reinigung eines anderen Rohres übertragbar ist. Zur Übersichtlichkeit wurde dabei der Schlauch der Reinigungsdüse nicht dargestellt, welcher aber grundsätzlich ein Teil der Reinigungsdüse ist.
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2 zeigt die vollständige Reinigungsdüse mit dem Düsenkörper 3 und dem Schlauch 10.
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Dabei ist der Düsenkörper 3 vorzugsweise einstückig bzw. als Formkörper ausgebildet und weist einen Düsenkopf 4, einen Düsenschaft 5 und ein Anschluss-Segment 6 auf.
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Das Anschluss-Segment 6 dient dem Einleiten eines Reinigungsmediums in das Messrohr 2 eines Durchfluss-Messgerätes.
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Das Anschlusssegment 6 weist eine Eintrittsöffnung 6a auf, durch welche das Reinigungsmedium von dem Schlauch 10 in die Reinigungsdüse gelangt. Der Radius der Eintrittsöffnung 6a ist vorzugsweise lediglich halb so groß, wie die der Radius des Düsenkopfes 4.
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Das Anschlusssegment 6 ist konisch ausgebildet, wobei der Konus in Richtung des Düsenschaftes 5 ansteigt. Dabei wird durch den Konus ein Vorsprung 9 in radialer Richtung zum Düsenschaft 5 geschaffen, welcher den angeschlossenen Schlauch 10 auf dem Düsenkörper 3 durch Formschluss und Kraftschluss verankert und somit die Reinigungsdüse ausbildet.
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Der Düsenschaft 5 ist im Wesentlichen zylindrisch bzw. rohrförmig ausgebildet und dient der Überführung des Reinigungsmediums in den Düsenkopf 6.
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Der Düsenkopf 6 ist kugelförmig ausgebildet, weist zum Düsenschaft 5 eine Düsenkopfeintrittsöffnung 7 zum Einleiten eines Reinigungsmediums in den Düsenkopf 6 auf und weist Sprühdüsen 8 auf, welche in die Wandung des Düsenkopfes 6 eingebracht sind und ein Ableiten des Reinigungsmediums aus dem Düsenkopf 6 auf Verunreinigungen an der Innenwandung des Messrohres 2 ermöglichen.
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Der Abstand zwischen der Außenwand des Düsenkopfes und der Innenwand des Rohres, insbesondere des Messrohres, beträgt vorzugsweise zwischen 0,5 bis 20 mm, insbesondere 1mm bis 10mm.
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Dabei weist der Düsenkopf einen maximalen Durchmesser von weniger als 30 mm, vorzugsweise weniger als 10 mm, besonders bevorzugt einen maximalen Durchmesser zwischen 3–10 mm auf.
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Der angeschlossene Schlauch sollte einen Mindestbiegeradius kleiner als 20 mm insbesondere kleiner als 15 mm aufweisen. Der kleinste im Einsatz zu erwartende Biegeradius muss stehts über dem Mindestbiegeradius des jeweiligen Schlauches liegen. Sofern der minimale Biegeradius jedoch unterschritten, kann der Schlauch knicken und sich im Querschnitt verengen. Einlagerungen, beispielsweise Armierungen können übermäßig beansprucht werden und sich ggf. neu ausrichten. Insgesamt reduziert ein häufiges Überschreiten des Biegeradius des Schlauches die Lebensdauer erheblich und kann zum Ausfall des Schlauches führen.
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Grundsätzlich ist zwar ein Mindestbiegeradius für jeden Schlauch bei der Spezifikation angegeben. Im vorliegenden Fall handelt es sich allerdings um einen Schlauch mit kleiner Nennweite, welcher zudem als Führung für den Vorschub der Reinigungsdüse im Rohr genutzt wird. Daher ist die Materialbeanspruchung des Schlauches eine andere als bei anderen Anwendungsgebieten, wodurch dem erforderlichen Mindestbiegeradius des Schlauches eine besondere Bedeutung zukommt.
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Aus sicherheitstechnischen Gesichtspunkten wäre ein Ausfall des Schlauches oder ein Lösen des Düsenkörpers problematisch, da bei der Reinigung oftmals mit heißem Wasser gearbeitet wird, was zu Verbrennungen führen kann.
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Die Gesamtlänge der Rohrreinigungsdüse beträgt vorzugsweise zwischen 4–15mm, vorzugsweise zwischen 6–10 mm.
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Der maximale Durchmesser des Düsenkopfes ist vorzugsweise mindestens doppelt so groß die der Durchmesser der Einlassöffnung 6a des Anschlusssegments 6.
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Dabei ist der Düsenkopf vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere aus PA (Polyamid) glasfaserverstärktes PA, PEEK (Polyetheretherketon) und POM gebildet und druckstabil aufgebaut.
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Der Durchmesser einer Spritzdüse beträgt vorzugsweise 2–10%, vorzugsweise 4–8% des maximalen Durchmessers des Düsenkopfes 6. Dabei sind vorzugsweise mindestens 5, besonders bevorzugt mindestens 10 Spritzdüsen 8 auf dem Düsenkopf 4 angeordnet.
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Der Vorsprung 9 der Reinigungsdüse steht vorzugsweise maximal 0,3 mm, vorzugsweise zwischen 0,1–0,25 mm vom Durchmesser des Düsenschaftes 5 in radialer Richtung ab.
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Zur gezielteren Ableitung des Reinigungsmediums ist eine Fläche von zumindest 10%, vorzugsweise 20% der Gesamtfläche des Düsenkopfes, die vorzugsweise gegenüber der Düsenkopfeintrittöffnung 7 angeordnet ist, eine geschlossene Fläche ohne Sprühdüsen. Diese Fläche ist als Prallfläche zu verstehen, welche eine Ableitung des auftreffenden Wasserstrahls zu den radial angeordneten Sprühdüsen ermöglicht, und einen Austritt von Reinigungsmedium in axialer Richtung bzw. in Strömungsrichtung A verhindert.
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Erfindungsgemäß verfügt die Reinigungsdüse über ein Schlauchsegment, dieses Schlauchsegment kann auch unterschiedliche Art und Weise mit der Reinigungsdüse verbunden sein.
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Eine bevorzugte Verbindungsvariante besteht, wie in 2 gezeigt, darin, dass die Reinigungsdüse einen Vorsprung 9 im Bereich des Anschluss-Segments 6 aufweist, welcher nach dem Aufziehen des Schlauches auf das Anschluss-Segment teilweise auf den Düsenschaft als Widerhaken in das Schlauchmaterial von innen eingreift. Es hat sich überraschend gezeigt, dass diese Verbindungsvariante bereits genügend Festigkeit besitzt um beispielsweise ein Reinigungsfluid mit 100 bar bei einer Temperatur von 50–60 °C durchzuleiten.
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Ein entsprechend biegefester Schlauch besteht aus einem Material Kunststoff mit hoher Eigenfestigkeit, vorzugsweise aus Polyamid oder EPTM insbesondere jeweils mit
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Armierungen
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Zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit kann der Schlauch zudem vorzugsweise eine Armierung 11, beispielsweise aus Glasfasern aufweisen, welche vorzugsweise an der Innenwandung des Schlauches anliegt oder in das Schlauchmaterial eingearbeitet ist.
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Um bei häufigem Durchleiten von heißen und ggf. auch korrosiven Reinigungsfluiden ein Ablösen der Armierung von der Schlauchwandung zu verhindern, weist die Innenwandung der Schlauch zudem eine wasserfeste Lackschicht 12 auf, welche auf die Innenwandung des Schlauches, insbesondere auf die Armierung 11, aufgebracht ist und eine dauerhafte Anhaftung der Armierung 11 am Innenmaterial des Schlauches 10 und eine Versiegelung des Schlauchmaterials insgesamt ermöglicht. Auf diese Weise wird auch bei mehrmaligem Austausch unterschiedlicher Düsenkörper 3 mit dem Schlauch 10 kein Ablösen der Armierung 11, beispielsweise durch mechanische Beanspruchung durch den ins Schlauchmaterial eingreifenden Vorsprung 9, ermöglicht. Eine entsprechender Lack zur Ausbildung der Lackschicht 12 kann beispielsweise ein Lack auf Acryl- oder PVC-Basis sein.
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Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung anhand eines Messrohres mit einer Nenngröße kleiner als DN 15 näher beschrieben.
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Zunächst erfolgt das Bereitstellen Reinigungsvorrichtung umfassend zumindest eine Rohrreinigungsdüse mit zumindest einem Schlauch mit einem Mindest-Biegeradius größer als 10 mm und einem Düsenkörper umfassend einen Düsenkopf mit einer Mehrzahl an Spritzdüsen, einen Düsenschaft und ein Anschluss-Segment, wobei der Düsenkopf einen maximalen Durchmesser von weniger als 30 mm.
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Im Anschluss erfolgt ein teilweises oder vollständiges Einführen der Rohrreinigungsdüse in ein Rohr, insbesondere das Messrohr 2 des Durchflussmessgerätes.
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Schließlich erfolgt ein Abgabe eines druckbeaufschlagten Reinigungsfluids auf eine an der Innenwand des Messrohres anhaftende Anschmutzung durch die Rohrreinigungsdüse über die Mehrzahl an Spritzdüsen 8. Entsprechende Anschmutzungen innerhalb des Messrohres sind beispielsweise Öl- und Fettablagerungen.
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Dabei ist es für eine effektive Reinigung von Vorteil, wenn die Druckbeaufschlagung des Reinigungsfluids vorzugsweise mindestens 4 bar, vorzugsweise 10–100 bar beträgt. Bei Rohrinnendurchmessern von mehr als 7 mm, kann eine Druckbeaufschlagung bis zu 540 bar erfolgen, um somit auch fest anhaftende Produkte, zu reinigen.
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Die Temperatur des Reinigungsfluids beträgt vorzugsweise zwischen 40–80°C, besonders bevorzugt 50–60°C.
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Als Reinigungsfluid können beispielsweise Laugen, Säuren, alkoholische Lösungen oder Lösungen mit Anteilen an Aceton eingesetzt werden. Besonders bevorzugt als Reinigungsfluid ist allerdings aufgrund seiner natürlichen Verfügbarkeit Wasser.
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In einer weiteren nicht näher dargestellten Ausführungsvariante der Reinigungsdüse, kann der Düsenkörper auch integral bzw. einstückig mit dem Schlauch 10 verbunden sein.
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Dies wird durch ein Bereitstellen des Schlauches (10) mit einem Mindest-Biegeradius von kleiner als 20 mm, insbesondere kleiner als 15 mm erreicht. Dieser wird an einem Ende verschmolzen und mit Löchern bzw. Spritzdüsen versehen. Diese Ausgestaltung des Schlauches hat sich als eine kostengünstige Alternative zu den vorgenannten Ausführungsbeispielen herausgestellt, welche zudem einfacher herstellbar ist.
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Der in 1 dargestellte Schlauch (10) kann eine Nennweite von kleiner oder gleich 6 mm, vorzugsweise 4 mm aufweisen. Derartige Schläuche weisen einem Mindest- Biegeradius auf welcher wesentlich höher als 20 mm ist. Durch eine gezielte Materialauswahl, z.B. Polymer oder Gummizusammensetzungen mit hohem Vernetzungsgrad oder durch zusätzliche Armierungen, beispielsweise Glasfaserarmierungen kann auch bei derart kleinen Nennweiten ein entsprechender Biegeradius erreicht werden.
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Der Einspeisedruck kann insbesondere zumindest 50 bar, insbesondere zumindest 100 bar betragen, was ein hohes Reinigungsvermögen ermöglicht.
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Temperatureinflüsse des Reinigungsfluids zwischen 40–90°C können bei gleichbleibendem Biegeradius des Schlauches, beispielsweise durch Armierungen, außer Acht gelassen werden. Dies ermöglicht auch eine Reinigung bei erhöhten Temperaturen, was zu besseren Reinigungsergebnissen führt.
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Um eine möglichst gezielte Abgabe im Bereich der Rohrwand zu erreichen ist es von Vorteil, wenn die Abgabe des Reinigungsfluids durch zumindest 10 Sprühdüsen (8), vorzugsweise zumindest 15 Sprühdüsen erfolgt, wobei das Reinigungsfluid derart umgelenkt wird, dass das Reinigungsfluid aus jeder Sprühdüse in einem Winkel von zumindest 45°, insbesondere 60–120° gegenüber der Messrohrachse erfolgt. Dieser Winkel ermöglicht eine Umlenkung des druckbeaufschlagten Reinigungsfluids in Richtung der Messrohrwandung.
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Die Reinigungsdüse weist im vorderem Bereich, also der der Anschlussseite des Schlauches gegenüberliegenden Seite, eine lochfreie Prallfläche auf zur seitlichen Umlenkung des Reinigungsfluids. Dadurch wird kein Reinigungsfluid in axialer Richtung verschwendet, wo kein Reinigungseffekt auftreten kann und ein Druckverlust auftritt.
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Die Reinigungsdüse kann einen Schnellanschluss, vorzugsweise einen Bajonettanschlusselement, zum Anschluss an ein Reinigungsgerät aufweisen, um eine möglichst einfache und schnelle Adaptierung zu ermöglichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sensor
- 2
- Messrohr
- 3
- Reinigungsdüse
- 4
- Düsenkopf
- 5
- Düsenschaft
- 6
- Anschlusssegment
- 6a
- Eintrittsöffnung
- 7
- Düsenkopfeintrittsöffnung
- 8
- Sprühdüse
- 9
- Vorsprung
- 10
- Schlauch
- 11
- Glasfaserarmierung
- 12
- Lackschicht
- a
- Außendurchmesser Schlauch
- b
- Innendurchmesser Schlauch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5497514 [0003]
- DE 195167775 A1 [0004]
