DE19618728A1

DE19618728A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Turbulenzströmungs-Leitungsreinigung

Info

Publication number: DE19618728A1
Application number: DE19618728A
Authority: DE
Inventors: Peter J Bankert; Richard Grady; Mark Perry
Original assignee: Graco Inc
Current assignee: Graco Minnesota Inc
Priority date: 1995-05-11
Filing date: 1996-05-09
Publication date: 1996-11-14
Also published as: JPH08318197A; US5699817A

Description

In Automobilmontagefabriken und anderen ähnlichen Industrie anwendungen sind Farbzirkulationssysteme allgemein in Ver wendung. Obwohl derartige Zirkulationssysteme normalerweise mit zirkulierender Farbe gefüllt sind, ist es periodisch wünschenswert, das System entweder zu allgemeinen Wartungs zwecken oder aus dem Grund zu reinigen, daß die Farbe in ei nem gegebenen Rohrleitungskreis geändert wird.

Das traditionelle Reinigungsverfahren sah eine Zirkulation von großen Mengen von Lösungsmittel durch den Zirkulations kreis vor, bis die Rohrleitung sauber war. Später stellten die US-Patente mit den Nummern 5,322,571 und 5,287,867 ein Reinigungsverfahren bereit, das die Menge erforderlichen Lö sungsmittels wesentlich verringerte. Obwohl das Verfahren und die Vorrichtung, die in diesen zwei Patenten gezeigt sind, wirksam sind, erfordert es ein genaues Ausbalancieren der Fluid- und Luftdrücke zum Sicherstellen der richtigen Mischung von Luft und Fluid, um die gewünschte turbulente Strömung zu erhalten. Ohne das Ausbalancieren kann die Fluidströmungsrate mit sehr kleinen Änderungen entweder beim Luftdruck oder beim Fluiddruck weitgehend variieren.

Es ist daher ein Ziel dieser Erfindung, ein System zu schaf fen, das ein Rohrleitungssystem unter Verwendung einer tur bulenten Strömung reinigt und das außerdem leicht und gün stig herzustellen ist.

Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein Reinigungssy stem zu schaffen, das leicht betrieben werden kann und das bei seiner Verwendung von Lösungsmittel und Energie wirt schaftlich ist und das außerdem das System schnell reinigt.

Während das oben angeführte Ausbalancieren erforderlich ist, wenn die Fluidquelle druckgeregelt ist, kann das Ausbalan ciererfordernis eliminiert werden, wenn die Fluidquelle eine Pumpe verwendet, die die folgenden Eigenschaften hat: (1) variable Geschwindigkeit, (2) positive Verdrängung und (3) einen Konstantgeschwindigkeitsausgang bei jeglicher gegebe nen Pumpeneinstellung.

Eine derartige Fluidquelle kann auf wenigstens drei ver schiedene Arten erhalten werden. Als erstes werden pneumati sche Positivverdrängerpumpen, wie die Pumpen, die von Graco Inc. unter den Warenzeichen GLUTTON, HIGH-FLOW, HUSKY, CHECKMATE und DURAFLO angeboten werden, mit einem speziellen Luftsteuerventil am Luftauslaß versehen. Dieses Steuerventil steuert die Luftströmungsrate zum Pneumatikmotor und steuert somit die Geschwindigkeit des Motors unabhängig von dem Fluid- und Luftdruck. Das Strömungssteuerventil macht aus Graco′s Pneumatikpumpen Konstantgeschwindigkeitspumpen, wenn das Ventil einmal eingestellt ist. Eine manuelle Einstellung des Ventils ändert die Strömungsrate in gewünschter Weise.

Als zweites stellen Graco Inc.′s elektrisch angetriebene, Pendelkolbenpumpen TRIUMPH eine "intelligente" Motorsteue rung für Graco′s Positivverdrängungs-Pendelkolbenpumpen be reit. Der "intelligente" Motor kann variable Pumpeneinstel lungen und eine konstante Strömungsrate bei jeglicher gege benen Pumpeneinstellung bereitstellen.

Letztlich erhält eine Positivverdrängungs-Zahnradpumpe mit einem elektrischen Motor, der durch eine Wechselfrequenz steuerung gesteuert wird, eine konstante Geschwindigkeit bei jeglichem gegebenen Motorsollwert aufrecht. Die Verwendung einer jeglichen dieser drei Arten von Fluidquellen in Ver bindung mit Druckluft (oder einem anderem komprimierten Gas) stellt eine höchst turbulente Reinigungslösungsmittel/Luft- Mischungsströmung durch das Rohrleitungssystem bereit, das gereinigt werden soll.

Diese und weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung vollständiger deutlich, die in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen angege ben wird, in denen sich gleiche Bezugszeichen durch die ver schiedenen Ansichten hindurch auf dieselben oder ähnliche Teile beziehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht der gegenwärtigen Erfindung.

Bevorzugte Ausführung

Die gegenwärtige Erfindung ist in schematischer Form in der Fig. 1 gezeigt und allgemein mit 10 bezeichnet.

Das Reinigungsverfahren und die entsprechende Vorrichtung 10 der gegenwärtigen Erfindung enthält allgemein Luftzufuhrein richtungen 14 und eine Fluidzufuhreinrichtung 28. Die Luft zufuhreinrichtungen 14 enthalten ferner der Reihe nach ein Luftströmungsmeßgerät 16, eine Luftdruckreguliervorrichtung 18, ein Absperrventil 20 und ein Prüfventil 22.

Die Fluidzufuhreinrichtung 28 ist an einer Fluidquelle, wie einem Tank 32, angebracht, die jegliche Art von Lösungsmit tel enthalten kann, das zum Entfernen des Materials geeignet ist, das in der Leitung 40 zirkuliert wird, die gereinigt werden soll. In Abhängigkeit vom zirkulierten Material kann dies Wasser oder ein traditionelleres organisches Lösungs mittel sein.

Die Fluidzufuhreinrichtung 28 kann eine pneumatische Posi tivverdrängerpumpe, wie Graco′s Pumpen GLUTTON, HIGH-FLOW, HUSKY, CHECKMATE und DURAFLO sein, die zusätzlich ein Luft steuerventil 30 hat, das am Pumpen-Luftauslaß angebracht ist. Die Fluidzufuhreinrichtung 28 erhält Fluid über eine Eingangsleitung 34 vom Tank 32. Die Einstellung dieses Ven tils 30 dient zum Begrenzen der Fluidströmung durch den Mo tor unabhängig vom Fluiddruck. Dadurch werden diese Pumpen dem Wesen nach zu Konstantausgabepumpen, wenn dieses Ventil einmal eingestellt ist. Ein Ventil, wie das Modell SP 25, das von Parker Hannifin Corporation′s Pneumatic Division an geboten wird, ist als Luftsteuerventil 30 geeignet. Luft druck zu der Fluidzufuhreinrichtung 28 (wenn letztere luft betrieben ist), wird über eine Abzweigung oder Zufuhrleitung 24 von der Luftleitung 12 mit einem Regulator 26 zur Steue rung bereitgestellt.

Bei einer anderen Ausführung der gegenwärtigen Erfindung kann die Fluidzufuhreinrichtung 28 Graco′s durch einen Elek tromotor angetriebene Kolbenpumpe oder Pendelkolbenpumpe TRIUMPH sein, die eingestellt ist, um eine konstante Strö mungsrate zu erzeugen.

Letztlich kann als die Fluidzufuhreinrichtung 28 eine Posi tivverdrängungs-Zahnradpumpe mit einem elektrischen Motor vorgesehen werden, der durch eine Steuerung mit variabler Frequenz gesteuert wird, um bei jeglichem gegebenen Motor sollwert eine konstante Geschwindigkeit aufrecht zu erhal ten.

Zum Beispiel ist die optimale Mischung von Fluid und Luft 0,5 GPM Fluid (1 GPM bedeutet eine US-Gallone pro Minute und entspricht 0,3785 × 10^-2 m³/min) und 15 SCFM (1 SCFM bedeutet 1 "Standart cubic feed" pro Minute und entspricht 0,0283 m³/min; die Bezeichnung "Standard" bezieht sich auf Luft bei normalem atmosphärischem Druck) Luft für eine Ein- Inch-Rohrleitung 40, die gespült werden soll. Dann kann die Fluidzufuhreinrichtung 28 eingestellt werden, um 0,5 GPM Ausgabe zu haben, und ein einfacher Luftdruckregulator, der als Luftzufuhreinrichtung 14 verwendet wird, der an einer Quelle 12 komprimierten Gases (am typischsten Druckluft, aber dies können auch andere Gase sein, wenn es gewünscht ist) angebracht ist, dient dazu, um das gewünschte Luftvolu men bereitzustellen.

Um die Turbulenzen und das Reinigen zu optimieren, scheint es, daß die Schlüsselvariable die Luftgeschwindigkeit ist, die mit einem Luftströmungsmeßgerät gemessen und durch Tei len des Luftstroms durch den Querschnittsbereich der Luft leitung 40 berechnet werden kann, die gereinigt werden soll. Eine Luftgeschwindigkeit im Bereich von 1000 bis 3000 ft/min (1 ft entspricht 0,3048 m) führt zu optimalen Ergebnissen.

Wie in der Fig. 1 gezeigt ist, sind die Ausgänge der Fluid- und Luftzufuhreinrichtungen 14 bzw. 28 zusammengelötet und an der Leitung 40 angebracht, die gereinigt werden soll. Die Leitung 40 kann alles mögliche sein, von einem einfachen Schlauch zu einer Sprühpistole bis hin zu einem völlig sub stantiellen Zirkulationssystem, und die hierin angegebenen Prinzipien ändern sich zwischen den Arten der Anwendung nicht wesentlich. Zum Rezirkulieren des Reinigungsfluids führt die Rückführleitung 42 das Fluid zum Tank 32 zurück, der auch mit einer Entlüftung 44 versehen ist.

Zusammenfassend schafft die Erfindung ein System zum Reini gen eines Rohrleitungssystems unter Verwendung einer turbu lenten Strömung durch Bereitstellen einer Eingabe einer fe sten Strömungsrate von Druckluft und einer festen Strömungs rate von Reinigungsfluid. Der festgelegte Fluidstrom wird durch entweder Verwenden einer elektrischen Pumpe, die für einen solchen Betrieb gesteuert wird, oder durch beschränken des Luftauslasses einer luftbetriebenen Pumpe derart bereit gestellt, daß nur eine gegebene Fluidmenge zugeführt wird, ungeachtet des Drucks des Systems, in welches das Fluid zu geführt wird.

Es ist zu beachten, daß verschiedene Änderungen und Modifi kationen bei dem Verfahren und der Vorrichtung zur Leitungs reinigung durchgeführt werden können, ohne den Grundgedanken und den Umfang der Erfindung zu verlassen, die durch die An sprüche bestimmt sind.

Claims

1. Vorrichtung zum Reinigen einer Fluidleitung, welche Vorrichtung enthält:
Einrichtungen (14) zum Zuführen eines druckgeregelten komprimierten Gases zu der Leitung (40), und
eine Einrichtung (28) zum Zuführen von unter Druck ste hendem Lösungsmittel zu der Leitung (40), die gereinigt werden soll, welche Fluidzufuhreinrichtung (28) für va riable Geschwindigkeiten ausgelegt ist und eine kon stante Geschwindigkeit und positive Verdrängung bei je der vorgegebenen Einstellung bereitstellt, um einen Turbulenzströmungs-Reinigungsvorgang in der Leitung (40) zu erzeugen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidzufuhreinrichtung (28) eine luftbetätigte Pumpe enthält, die Einrichtungen (Luftsteuerventil 30) zum Beschränken des Luftstroms dadurch hindurch auf weist, um bei jeder Einstellung der Beschränkungsein richtungen (Luftsteuerventil 30) eine konstante Ausgabe bereitzustellen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Fluidzufuhreinrichtung (28) eine elektrisch angetriebene Pumpe enthält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch angetriebene Pumpe eine Pendelkol benpumpe ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch angetriebene Pumpe eine Zahnradpumpe ist.

6. Verfahren zum Reinigen einer Fluidleitung, welches Ver fahren die Schritte enthält:
Zuführen eines druckregulierten komprimierten Gases zu der Leitung, und
gleichzeitiges Zuführen einer Strömung von unter Druck stehendem Lösungsmittel zu der Leitung (40), die gerei nigt werden soll, unter Verwendung einer Fluidzufuhr einrichtung (28), die für variable Geschwindigkeiten ausgelegt ist und eine konstante Geschwindigkeit und positive Verdrängung bei jeder vorgegebenen Einstellung bereitstellt, um einen Turbulenzströmungs-Reinigungs vorgang in der Leitung (40) zu erzeugen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidzufuhreinrichtung (28) eine luftbetätigte Pum pe enthält, die Einrichtungen (Luftsteuerventil 30) zum Beschränken des Luftstroms dadurch hindurch aufweist, um bei jeder Einstellung der Beschränkungseinrichtungen (Luftsteuerventil 30) eine konstante Ausgabe bereitzu stellen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Fluidzufuhreinrichtung (28) eine elektrisch angetriebene Pumpe enthält.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch angetriebene Pumpe eine Pendelkol benpumpe ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch angetriebene Pumpe eine Zahnradpumpe ist.