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Automatisch umlaufende Waschvorrichtung.
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Die Erfindung betrifft eine Waschvorrichtung zum Auswaschen von Ablagerungen
oder Rost, die sich an der Innenwand von chemischen Reaktionsgefässen, Polymerisationstanks
oder Rohren mit grossem Durchmesser ansetzen, mit Hilfe eines Flüssigkeitsstrahls
und betrifft besonders eine Waschvorrichtung'dieser Art, bei der die Düsen automatisch
durch den Rückstoss des Strahlausflusses durch die Düsen umlaufen.
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Wenn Wasser oder Waschflüssigkeit unter hohem Druck durch eine Düse
ausgestossen wird, die an einem Düsenhalter befestigt ist, erhält im allgemeinen
der Düsenhalter einen Schub in entgegengesetzter Richtung zum Strahl durch dessen
Rückstoss. Wenn die Düsen symmetrisch an beiden Seiten der
drehbaren
Düsenhalter befestigt sind 9 so dass das durch den Rüclcstoss des Strahls erzeugte
Drehmoment an den Düsenhaltern angreift, können die Düsenhalter ebenso wie die Düsen
automatisch umlaufen, ohne von aussen eine Drehkraft zu erhaltene Der Strahl von
den Düsen trifft auf die Ablagerungen der zu waschenden Oberfläche und wäscht die
Ablagerungen durch seinen Aufprall aus.
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Eine solche Waschvorrichtung von der Art9 bei der die Drehbewegung
der Düsen vom Rückstoss des Strahls her rührt9 ist besonders nützlich zum Waschen
der inneren zylindrischen oder kugelförmigen Oberflächen vieler Arten von Tanks
und Rohren9 aber die bekannten Waschvorrichtungen dieser Art haben den Nachteil,
dass die durch den Strahl erzeugte Rücstosskraft sich gemeinsam mit Änderungen der
Strahlenergie ändert9 was Änderungen der Umlaufgeschwindigkeit der Düsen zur Folge
hat. Ist die Umlaufgeschwindigkeit der Düsen zu hoch 9 weil die Strahlenergie gross
ist, zersprüht der Strahl9 was den Aufpralleffekt des Strahls verringerte Ist andererseits
die Umlaufgeschwindigkeit der Düse zu niedrig, weil die Strahlenergie klein ist,
wird die Waschwirkung verringert0 Die effektive Bewegung des Strahles beim Auftreffen
auf die zu waschende Oberfläche oder die wirtschaftliche WaschgeD schwindigkeit
pro Zeit sollte unter Berücksichtigung solcher Bedingungen geändert werden wie die
Materialien der Ablagerungen, Härte der Ablagerungen9 ausgestossene Wassermenge,
Strahldruck und Strahlwinkel 9 vorzugsweise beträgt sie aber etwa ein Hundertstel
der Strahlausflussgeschwindigkeit.
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Deshalb sollte eine bevorzugte Waschvorrichtung dieser Art Einstellmittel
für die Düsenumlaufgeschwiridigkeit haben, die getrennt von der Einstellung der
Strahlenergie des Waschwassers eingestellt werden können. Die Energie des Waschwassers
wird durch ein Regulierventil im Hochdruckwasserwaschsystem
eingestellt.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine automatiSch umlaufende Waschvorrichtung
mit Einsteilmitteln für die Düsenumlaufgeschwindigkeit, die klein, einfach in der
Konstruktion und niedrig in den Herstellungskosten ist.
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Erfindungsgemäss ist eine hohle Welle, die eine Leitung für die Waschflüssigkeit
bildet, drehbar in einem Kopfstück angebracht. Düsenhalter zur Befestigung der Düsen
sind symmetrisch zur hohlen Welle angebracht und stehen durch Leitungen mit jeder
Düse in Verbindung. Jede Düse ist so am Düsenhalter befestigt, dass der Rückstoss,
der erzeugt wird, wenn die Waschflüssigkeit durch die Düsen ausgestossen wird, den
Düsenhalter um die hohle Welle dreht.
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Ein antreibendes Teil in einer fluiddruckerzeugenden Einrichtung ist
an der hohlen Welle befestigt und ein angetriebenes Teil, das mit dem antreibenden
Teil zusammenwirkt, ist im Kopfstück angebracht. Für die fluiddruckerzeugende Einrichtung
wird vorzugsweise eine kleine und einfache Zahnradpumpe vom einbeschriebenen Typ
verwendet, bei der ein inneres Zahnrad in ein äusseres Zahnrad eingreift. Das Zahnprofil
jedes Zahnrads kann einer Evolventes oder Trochoidkurve gleichen.
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Im Kopfstück ist ein geschlossenes Fluidleitungssystem, das die fluiddruckerzeugende
Einrichtung enthält, angebracht und ein Fluidmengeneinstellmittel, das leicht von
der Aussenseite des Kopfstücks bedient wird, ist zurEnstellung des Durchflusses
im geschlossenen Fluidleitungssystem angebracht.
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Wenn die Düsenhalter um die hohle Welle durch den Strahlausfluss durch
die Düsen gedreht werden, wird die mit den Düsenhaltern verbundene hohle Welle gedreht,
so dass beim Betätigen der fluiddruckerzeugenden Einrichtung das Fluid, z. B. Turbinen-
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im geschlossenen Fluidleitungssystem bewegt und in Zirulation versetzt wird0 Entsprechend
einer Änderung des Öffnungsgrades eines Ventils im Fluidmengeneinstellmittel des
geschlossenen Fluidleitungssystems) wird eine Druckbeo lattung auf die fluiddruckerzeugende
Einrichtung geändert0 Die Dämpfung der hohlen Welle9 mit der das Antriebsteil der
fluiddruckerzeugenden Einrichtung festverbunden ist9 wird willkürlich durch den
Öffnungsgrad des Ventiles des Fluidmengeneinstellmittels geändert und die Umlaufgeschwindigkeit
der Düsen kann unabhängig von der Strahlenergie des Strahl ausflusses variiert werden0
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Düsen an den Düsenhaltern so befestigt,
dass sie durch den Strahlausfluss durch die Düsen um eine Achse der Düsenhalter
rotierens Ein an den Düsenhaltern befestigtes Kegelrad greift in ein stationäres
an dem Kopfstück befestigtes Kegelrad ein, so dass die Rotation der Düsenhalter
diese auch um die hohle Welle dreht. Wenn bei dieser Ausführungsform die fluiddruckerzeugende
Einrichtung in der oben erwähnten Weise auf die Rotation der hohlen Welle einwirkend
verbunden ist, wird eine gewünschte Umlaufgeschwindigkeit der Düsen durch Einstellen
des Öffnung sgrades der Fluidmengeneinstellmittel erreicht. Die Strahlebenen dieser
Ausführungsform umfassen eine Strahlebene, die um die Düsenhalter rotiert und eine
Ebene, in der diese frühere Strahlebene sich um die hohle Welle dreht, so dass die
Strahlebenen soozu-sagen drei-dimensionale Ebenen sind.
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Im folgenden sollen anhand der beigefügten Zeichnungen bevorzugte
Ausführungsformen der Erfindung als Beispiel erläutert werden.
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Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Frontansicht, die den wesentlichen
Aufbau einer erfindungsgemässen Waschvorrichtung zeigt.
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Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht der in Figur
1 gezeigten Vorrichtung-.
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Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie III-III in Figur 1 in Pfeilrichtung
gesehen.
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Fig. 4 ist ein vergrösserter Schnitt zur Erläuterung der Wirkungsweise
eines Fluidmengeneinstellventils.
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Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer Waschvorrichtung gemäss einer
anderen Ausführungsform der Erfindung, die eine Düsenanordnung hiervon zeigt.
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Fig. 6 und 7 sind Schnitte, die Anwendungsbeispiele der Waschvorrichtung
nach der ersten und zweiten Ausführungsform zeigen.
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In den Zeichnungen umfasst ein Kopfstück lo eine hintere Scheibe 11,
eine mittlere Scheibe 12 und eine vordere Scheibe 13, wobei diese Scheiben durch
vier eingepasste Bolzen 14 zu einem Stück verbunden sind. An ihrem hinteren Ende
hat die hintere Scheibe 11 ein Gewinde, das auf eine Nippelverbindung 17 aufgeschraubt
ist, die mit einem Schlauch oder einer Rohrleitung 16 zum Zuführen des Waschwassers
unter hohem Druck verbunden ist, wobei das Rohr 16 auf dem Nippel 17 aufgeschraubt
ist.
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Durch die Mitte des Kopfstücks lo führt eine Bohrung. Eine hohle Welle
20 ist an ihrem vorderen Ende geschlossen. Die Welle 20 hat mit Gewinde versehene
einander gegenüberliegende Öffnungen auf beiden Seiten nahe an ihrem vorderen Ende.
Die Welle 20 ist drehbar in der Bohrung befestigt mit Hilfe eines Axiallagers 21,
eines Radiallagers 22 und eines Nadellagers 23, wobei jedes dieser Lager jeweils
in einer Scheibe angebracht
ist. Ein Kugelschalenförmiger Deckel
24 ist am vorderen Ende der Welle 2o mit einer Maschinenschraube 25 befestigt9 während
das hintere Ende des Deckels in eine ringförmige Nut 26 in der Vorderseite der vorderen
Scheibe 13 eingepasst ist0 Die Bezugszeichen 18 und 19 bezeichnen eine Öldichtung
und einen 0- -Ring9 die zum Abdichten diene.
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Zwei Düsenhalter 40 sind durch Locher 27 auf beiden Seiten des Deckels
24 mit der hohlen Welle 2o verbunden9 eine mit jeder Öffnung der hohlen Welle0 Jeder
der Düsenhalter 4o besteht aus einem zylindrische Armstück 419 das in die mit Gewinde
versehene Öffnung der hohlen Welle 2o eingeschraubt ist, einem Düsenbefestigungsteil
429 das drehbar um die Umgangs fläche des Armstücks 41 befestigt ist und einer Abdeckscheibe
44, die an der Seitenfläche des Armstücks41 mit einer Naschinenschraube 43 befestigt
ist, so dass das Düsenbefestigungsteil 42 nicht aus seiner Lage kommen kann, Eine
Bohrung 45 in dem Armstück 41 steht mit ihrem einen Ende mit der Bohrung der hohlen
Welle 2o in Verbindung und Ihrem anderen Ende mit Leitungskanälen 47 und 48 im Düsenbefestigungsteil
42 durch eine ringförmige Nut 469 die sich in der Umfangsberührungsfläche zwischen
dem Armsl:üclc alund dem Düsenbefestigungsteil 42 befindet. In der Umfangsberührungsfläche
zwischen dem Arm stück 41 und dem Düsenbefestigungsteil 42 ist ein ORing 49 zum
Abdichten vorgesehen. Kegelräder 52 und 28 sind jeweils an den Umfangsflächen der
Düsenbefestigungsteile 42 und an der vorderen Scheibe 13 durch Feststellschrauben
53 bzw.29 befestigt, wobei diese Kegelräder in einander exngreifenO Jedes Düsenbefestigungsteil
42 hat ein Kegelrad 52, das in das eine Kegelrad 28 an der vorderen Scheibe 13 eingreift0
Auf der der mittleren Scheibe 12 gegenüberliegenden Seite der vorderen Scheibe 13
ist ein zylindrischer Hohlraum 15 ausgebildet, der exzentrisch zur hohlen Welle
20 ist (Figur 3% In dem Hohlraum 15 ist ein inneres Zahnrad 31 mit einer
Trochoidkurve
als Zahnprofil drehbar schlüssig eingepasst.
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Ein äusseres Zahnrad 32, das in das innere Zahnrad 31 eingreift, ist
mit einem Keil 33 an der hohlen Welle So befestigt. Das äussere Zahnrad 32 und das
innere Zahnrad 31 bilden so eine Zahnradpumpe 30 oder eine sogenannte Trochoidpumpe.
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Eine der vorderen Scheibe 13 gegenüberliegende Ebene der mittleren
Scheibe 12 dient als Seitenwand der Zahnradpumpe 30. Diese SeiSnwand besitzt längliche
und kreisbogenförmige Nuten 34 und 35, die als Einlass und Auslass der Zahnradpumpe
dienen. In der mittleren Scheibe befinden sich Kanäle 36 und 37, die mit den Nuten
34 und 35 in Verbindung stehen. Die Enden dieser Kanäle 36 und 37 münden an der
Fläche der mittleren Scheibe 12, die der hinteren Scheibe 11 gegenüber liegt.
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Ein Fluidmengeneinstellventil 6o ist an der hinteren Scheibe 11 oberhalb
der Öffnung der Kanäle 36 und 37 angebracht.
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Das Fluidmengeneinstellventil 60 ist mit einem Knopf 61 an der Aussenseite
der hinteren Scheibe 11 verbunden und enthält - wie in Figur 4 gezeigt - einen Gewindeteil
62, der in einer Gewindebohrung in der hinteren Scheibe eingreift und einen zylindrischen
Ventilteil 63, um den ein O-Ring 64 zum Abdichten gepasst ist. Eine Feder 65 verhindert
das Lockern des Einstellventils.
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Beim Betrieb werden die Düsen So an die Leitungskanäle 48, die symmetrisch
in bezug auf die Achse des Armstücks 41 sind, befestigt und die anderen Leitungskanäle
47 mit einem Stopfen 51 verschlossen und die Waschvorrichtung - wie in Figur 6 gezeigt
- in einem Tank 70 aufgehängt.
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Wenn eine Waschflüssigkeit oder Waschwasser unter hohem Druck durch
den Schlauch oder das Rohr 16 in die hohle Welle 20 geleitet wird, wird das Wasser
auf dem Weg über die Bohrungen 45, die ringförmigen Nuten 46 und die Leitungskanåle
48 von jeder Düse 50 ausgestossen, wobei durch den Rückstoss des Strahls das Drehmoment
erzeugt wird Das Drehmoment versetzt das Düsenbefestigungsteil 42 in Rotation um
die Achse des Armstücks 41. Gleichzeitig läuft jedes Düsenbefestigungsteil 42 auch
um die hohle Welle 20 um, da sein Kegelrad 52 in das stationär an der vorderen Scheibe
13 befestigte Kegelrad 28 eingreift. Dadurch drehen sich die mit dem Düsenbefestigungsteil
verbundene hohle Welle 20, das an der hohlen Welle 20 befestigte äussere Zahnrad
32 und das in das äussere Zahnrad 32 eingreifende innere Zahnrad 31 in der gleichen
Richtung und setzen die Zahnradpumpe 30 in Betriebs Wenn die Zahnrad pumpe 30 in
Betrieb ist, zirkuliert Öl9 zO B. Turbinenöl, das in das geschlossene Leitungssystem
eingefüllt ist, durch dieses Leitungssystem, das aus der Nut 35 des Pumpenauslass,
dem Kanal 36, dem Öffnungsteil des Fluidmengeneinstellventils 60, dem Kanal 37 und
der Nut 34 des Pumpeneinlass gebildet wird.
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Wenn der Raum, der unter dem Ventilteil 63 gebildet wird9 durch Drehen
des Knopfes 61 des Einstellventils 60 nac h rechts oder links eingestellt wird,
wird die Druckbelastung auf das äussere Zahnrad 32 erhöht oder verringert, wodurch
die Drehzahl der hohen Welle 20 sowie des mit der hohlen Welle verbundenen Armstücks
41 erhöht oder verringert wird. So kann die Umlaufgeschwindigkeit der Düsen eingestellt
werden und kann allein durch Betätigung des Knopfes 61 festgelegt werden unabhängig
von der Menge und dem Druck der Flüssigkeit, die der hohlen Welle 20 unter hohem
Druck zugeführt wird.
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Wenn die erfindungsgemässe Waschvorrichtung unter den folgenden. im
Beispiel gezeigten Waschbedingungen betrieben wurde, kann die ganze innere Oberfläche
vollständig in etwa 15 bis 20 Minuten durch eine einzige Person ausserhalb des Tanks
gewaschen werden. Bei einem konventionellen Waschvorgang müssen 3 Personen das-.Innere
des Tanks betreten, so dass nicht nur die Tetigkeit gefährlich ist, sondern auch
das Oberflächenfutter im Tank beschädigt werden kann, und es lange Zeit braucht,
die Innenfläche vollständig zu waschen.
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Waschbedingungen: 1) Form und Material des zu waschenden Gegenstandes:
Zylindrischer Polymerisationstank Durchmesser: 2,6. m Gesamtlänge: 4 m Material:
Glasfutter an der Innenoberfläche.
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2) Art und Bedingungen der Anlagerungen: Dicke des halbfesten Polymers:
25 bis 30 mm Fläche der Anlagerung: Gesamte Innenfläche.
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3) Betriebabedingungen des Waschens: Einstrahldruck: 300 kg/cm2 Einstrahlmenge:
120 Ltr./min Drehzahl der Düsen: 30 Umdrehungen/min.
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In Figur 5 twird eine Anordnung gezeigt, die sich von der Anordnung
in Figur 2 unterscheidet. Jede Düse 50 wird am Ende der beiden'Düsenbefestigungsteile
40 so befestigt,' dass die Düsen symmetrisch und in entgegengesetzter Richtung in
bezug
auf die hohle Welle 2o angebracht sindo Die übrig bleibenden Leitungs]canälewerden
durch Stopfen 51 verschlossen0 Figur 7 zeigt eine Anwendung der in Figur 5 gezeigten
Waschvorrichtung beim Waschen -der Innenfläche eines Rohres 71 von grossem Durchmesser,
grösser als 2 m9 wie zO Be Untersee° ölleitungen, unterirodische Rohrleitungen und
Rohrleitungen auf dem Boden. In diesem Fall wird das Kegelrad 52, das normaler weise
am Düsenbefestigungsteil 42 befestigt ist9 entfernt, und eine stützende Führung
72 wird angebracht, die geeignet ist, zum Einsetzen der Waschvorrichtung an den
tieferen Stellen des Rohres. Auch in dieser Ausführungsform ist es möglich, die
Düsenumlaufgeschwindigkeit durch Drehen des Knopf es 61 des Fluidmengeneinstellventils
60 auf die günstigste Geschwin- -digkeit einzustellen.