DE2258958B2

DE2258958B2 - Verfahren zum Loslösen von Ablagerungen von der Oberfläche einer Konstruktionswand

Info

Publication number: DE2258958B2
Application number: DE2258958A
Authority: DE
Inventors: I A Levin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-04-10
Filing date: 1972-12-01
Publication date: 1980-09-04
Also published as: CS172412B1; ES409755A1; NL7216220A; DK145796B; YU297672A; BE792134A; CU33856A; DE2258958A1; GB1407859A; PL79160B1; FI73371C; AT335374B; RO62465A; CH558217A; CA996313A; DK145796C; NL159023B; IT984625B; DE2258958C3; AR200993A1

Description

rt, — λ = (<τ₀ - /.) C T

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren /um Loslösen von Ablagerungen von der Oberfläche einer Konstruktionswand gemäß dem Oberbegriff des Pa- y> lentanspruchs 1.

Bei dem gattungsgemäßen, aus der DE-OS 17 56 024 bekannten Verfahren bestehen die Ablagerungen aus Eis, die Konstruktionswändc sind solche von Flugkörpern oder Schiffen. γ,

Das bekannte Verfahren läßt sich jedoch nicht auf beliebige Ablagerungen nnwenden, beispielsweise auf Ablagerungen, die bei der chemischen Produktion und der Nahrungsmittelproduktion oder auch an im Erzbergbau eingesetzten Maschinen anhaftender fester m> Gcstcinsleilchen, auf Ablagerungen an Turbinenschaufeln in Form von Kcsselslciii und A lisa!/teilchen. ;mf Kisenbahngütcrwagen nach der Beförderung fesler Schüttgüter u. a. Derartige Ablagerungen haften so Mark an ilen Konstruktionswiinden oder hüben eine so <,. hohe Malische Festigkeit, dal) sie der Impiilscinwirkiing widerstehen und entweder an ilen Oberflächen der /w reinigenden Konsimklinnswiindc anhaften oder wetrcn wobei bedeuten:

», — die Spannung im Material im Zeitpunkt f.

A — die Spannung an der Llasli/.itäisgren/e.

du — die Spannung im Anzugsmoment.

γ» — die Basis der natürlichen Logarithmen,

r — die Rclaxationsdaucr.

Aus dieser Gleichung kann die Gleichung, welche die Verändcrungsgcschwindigkeil der Spannungen im Stoff bestimmt, erhalten werden:

du,
df

wobei

Λ,
df

= A

der lUasti/ilälsmodul (bei Zug- und Druckspannung gleich dem Hlasli/iliilsmodul E).

die Verforniungsgeschwindigkeit des Körpers sind.

Die Größe
(σ,-λ) -J₇ A

welche die Relaxationsdauer bestimmt wird und die Dimension der Verformungs-Änderungsgeschwindigkeiten hat, wird die Relaxationsgeschwindigkeit genannt und charakterisieit die Verformbarkeit des Materials. Zum effektiven Loslösen des Stoffs mittels Impulsen muß dieser spröde zerstört werden und das erste Glied des rechten Teils der Formel soll bedeutend größer als das zweite sein. Hieraus folgt, daß ein möglichst großer Wert,-^-d.h. die maximale Verformungsgeschwindigkeit, erhalten werden muß.

Die mit einer Reihe von Stoffen durchgeführten Versuche haben die Vermutung bestätigt, daß sogar verformbare Stoffe bei großer Verformungsgeschwindigkeit eine spröde Zerstörung aufweisen.

Die Möglichkeit der Vergrößerung der Werte

-^- wird aber durch die Charakteristik des Materials der Oberfläche begrenzt, von der der Stoff losgelöst wird. Mit anderen Worten, die Verformungsgeschwindigkeit soll nicht die kritische Schlaggeschwindigkeit des Oberflächenmaterials, d. h. die Geschwindigkeit, bei der die Oberfläche durch Schläge zerstört wird, überschreiten.

Eine andere Charakteristik des Stoffs ist seine Adhäsion am Oberflächenmaterial.

Die Adhäsion soll nicht größer als die Festigkeit des Oberflächenmaterials sein, damit dieses Material bei der Impulseinwirkung nicht zerstört wird.

Nachdem die Ablagerungen 1 (Fig. 1. 2) an den Wagenwänden 2 die obenbeschriebenen Eigenschaften erhalten haben, wird eine elastische Verformung der Oberfläche der Wagenwände 2 in der zu reinigenden Zone durch Erzeugung von einzelnen mechanischen, höchstens 0,01 s langen Impulsen mit Hilfe von Elektroma^netfeldimpulsen in ihr hervorgerufen. Die letztgenannten Impulse induzieren in den Metallteilen der Wände 2 (des zu reinigenden) Wagens einen Sekundärstrom.

Als Mittel zum Erzeugen des Elektromagneifeldimpulses wird ein Solenoid 3 verwendet, das aus Drahtwiiidungen besteht und keinen Metallkcrn hat. Dieses Solenoid wird zur Erleichterung des Betriebs in der Nähe der zu reinigenden Oberfläche 2 auf der Seite der Ablagerungen 1 angebracht und über einen (nicht abgebildeten) Stromimpulsgenerator mit der äußeren Energiequelle verbunden. Als letzicrc kann das Stromnetz verwendet werden. Das Solenoid 3 wirj ;>n Wagenträgern 4 mittels der Befestigungsteile 5 und 6 angebracht.

Das Solenoid kann auch in der Nähe der /u reinigenden Oberfläche auf der nicht mit Ablagerungen bedeckten Seite angeordnet werden.

Als Zwischcnmcdium dient in diesem Beispiel Luft.

Wenn durch die erwähnten Solcnoide mittels Pausen unterteilte Stromimpulsc durchgelassen werden, werden F.ielaromagnetfeldimpiilse erzeugt, die auf indukti vem Wege in den Metallteilen der Oberfläche Sekundärströme hervorrufen. Die Wechselwirkung der Stromimpulsc und /war des primären im Solenoid 3 und des sekundären an der Oberfläche 2 ruft eine kurzfristige Verschiebung dieser Oberfläche gegenüber dem Solenoid 1 hervor, ;lic durch große Beschleunigiingen und Geschwindigkeiten gekennzeichnet wird. Dieser mechanische Verformungsimpuls der Oberfläche 2 verbreitet sich wellenförmig von seiner Entstehungssielle aus über die ganze zu reinigende Zone.

Untersuchungen haben gezeigt, daß die größte Effektivität bei einer Impulsdauer von höchstens V₄ der Eigenschwingungsperiode von Wand und Konstruktion erreicht wird. Unter Inbetraehtnahme der Steifheit der bestehenden Konstruktionen, welche eine Eigenschwingungsfrequenz von höchstens 30 Hertz haben, ergibt sich, daß die Impulsdauer höchstens 0,01 s betragen soll.

Die Pause zwischen den aufeinanderfolgenden Impulsen soll mindestens um das Zehnfache größer als die Dauer des mechanischen Impulses sein. Während der Pause wird die Energie angesammelt, um eine Impulsleistung zu erhalten, die um ein Vielfaches größer als die Leistung der Energiequelle ist. Als Energiesammler kann ein Kondensator verwendet werden, der zum Bestand des Stromimpulsgenerators gehört.

Die Beschleunigung der Oberflächenpunkte. welche während des mechanischen Impulf ; erhalten wird, soll ausreichen, damit die Trägheiiskräfic -ics feiten Stoffs der Ablagerungen (welche dem Produkt aus Masse und Beschleunigung gleich sind) die Adhäsion dieser Teilchen an der Oberfläche überwinden. Es ist zu beachten, daß die Schubspannung zwischen der Oberfläche und dem festen Stoff, welche bei der Biegung der Wand während der Fortpflanzung der Wellen längs der Oberfläche entsteht, die Adhäsion vermindert und eine geringere Beschleunigung erforderlich macht.

Die Amplitude des mechanischen Impulses soll ausreichend sein, um die erforderliche Beschleunigungsgröße zu erreichen, aber nicht die Werte überschreiten, bei denen in der Wand oder der Konstruktion Spannungen entstehen, die gleich der Wechselfestigkeit oder der theoretischen Dauerschwingfestigkeit ihres Materials sind.

Hierbei soll die Anwachsgeschwindigkeit de · mechanischen Impulses eine Geschwindigkeit der größeren Verformung der festen Ablagerung hervorrufen, die g· ößer als die Relaxationsgeschwindigkeit dieser Ablagerung, aber geringer als die Größe der krkisehen Schlaggeschwindigkeit des Materials der zu reinigenden Oberfläche ist. Bei Impulscharakteristiken, welche sich in dem durch die obenangegebenen Bedingungen begrenzten Bereich befinden, werden die festen Ablagerungen 1, die an der Oberfläche 2 vorhanden sind, losgelöst, während die Konstruktionsoberfläche selbst im Laufe der vorgegebenen Lebensdauer nicht beschädigt wird.

Als Energieimpulse werden auch Üruckimpulse verwendet, die in der dielektrischen in der Kammer 7 (F if. 3) eingeschlossenen Flüssigkeit erzeugt werden. Während des in dieser Kämmet ablaufenden technologischen Prozesse fallen die Ablagerungen 8 aus der erwähnten Flüssigkeit aus und werden an der Kammerwand niedergeschlagen.

Es ist, um in der Kammer 7 einen Druckinipuls zu erzeugen, der Leiter 9 mit der Funkenstrecke 10 vorgesehen. Dieser Leiter ist über den (nicht abgebildeten) Strominipulsgcnenitor mil dem Stromnel'. verbunden. Wenn die Ablagerungen 8 eint die zulässige überschreitende Größe erhalten, werden durch den obenerwähnten Leiter 9 mit der Funkenstrecke 10 ein oder mehrere Sti\imim|iulse durchgelassen, welche durch Pausen voneinander getrennt sind. Beim Lrrcichcn einer Stromspannung im Impuls, du.· /um

Durchschlagen der Funkenstrecke 10 ■iusrcichi. \\\\\\ in der Flüssigkeil ein Druckimpuls erzeugt, der durch das Durchschlagen der \ linkenstrecke hervorgerufen wird. Dieser Druckimpuls ruft eine kurzfristige elastische Verformung der Wände der Kammer 7 hervor, in der sich die Flüssigkeit befindet. Die erwähnte Verformung erfolgt bei großen Beschleunigungen und Geschwindigkeiten; wenn ihre Charakteristiken den oben beschriebenen Bedingungen entsprechen, so wird die Ablage rung von den Wunden der Kammer 7 losgelöst, aber die Wände selbst werden im Laufe der vorgegebenen Lebensdauer nicht beschädigt. Die durch die Kammer 7 fließende Flüssigkeit reißt die feinzerkleinerte Ablage rung in den vorgesehenen (nicht abgebildeten) Abscheider mit. Es ist zu beachten, daß bei einem wesentlichen Unterschied der Durchmesser der Kummer 7 und der an sie angeschlossenen Rohrleitungen II. 12 infolge der kurzen Druckimpulsdauer und der großen Trägheit der F-'h'Kiiplcpil Hio Irt/Irrr krint¹ /on li;it um in dir Rohrleitungen 11,12 auszufließen, welche deshalb keine Sperrorgane erfordern, die diese Rohrleitungen wahrend des Impulses überdecken.

Nachstehend v/erden einige Beispiele äußerer Einwirkungen auf dk Ablagerungen, die an der Oberfläche der Apparate im Laufe der technologischen Prozesse oder an den Maschinen während ihres Betriebs entstehen, angeführt.

a) Während des technologischen Prozesses fällt aus der Lösung Kochsalz aus.

Um dieses von di'n Gefäßwänden loszulösen, wird zweckmäßigerweise das Kochsalz vor der Impulseinwirkung wärmebehandelt (zum Entfernen der in ihm enthaltenen Feuchtigkeit ausgeglüht oder zum Vermindern der Verformbarkeit abgekühlt).

b) Beim Betrieb haftet an der flachen Maschinenoberfläche eine lockere Erdschicht mit hohem Tongehalt an.

Zum Erleichtern des t.oslösens dieser Schicht wird sie zweckmäßigere rise vor der Inipulseinwirkung einer mechanischen Einwirkung zu ihrer Vcrdich tung unterworfen (sie wird mittels einer Walze festgewalzt)

c) Zum Beschleunigen des Ausfallens von Schwefel aus einer Lösung während des technologischen Prozesses und zum Erleichtern seines darauffolgenden Entfernens von den Gefäßwänden wird zweckmäßigerweise ein erhöhter Druck im Gefäß aufrechterhalten.

d) Zweckmäßigerweise wird, wenn von den Gefall wänden eine dünne Kesselstein oder Ansatz schicht losgelöst werden muß. zum lirleichlcrn des Entfernens nach dem Impulsverfahren zuvor auf die erwähnte Schicht eine Epoxydharzschichi aufgetragen.

e) Zum Erleichtern des l.oslösens von Zucker mittels ImnnKrn rlrr wahrpnd dp*. IrrhnnliKn^rhrn l'r.> zesses aus der Lösung ausfallt, wird zweckmäßiger weise die Ablagerung mit Alkohol behandelt.

f) Zum Loslösen von Epoxydleini wird /wcckmäßigerwcisc noch während seines Erstarrcns mittels eines Harters (PoKüthylen-Polyamin) auf ihn eingewirkt, wodurch er eine größere Sprödigkcit erhält.

g) Zu/r, Entfernen von yn den Wänden anhaftenden Koh'-nslücken oder Sägespänen bei Eros; werden diese zweckmäßigerweise mit Wasser begossen, welches gefriert und eine dicke und dichte Ablagerungsschicht bildet, di·.· leicht nach dem Impulsverfahren losgelöst werden kann.

h) Als Beispiel, bei dem eine zuvor aufgelegte Metallbewehrung verwendet werden muß. dient das Loslösen von Kohle- oder Zementresten von hölzernen Wagenwänden.

Hierzu I I)IaIt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Loslösen von Ablagerungen von der Oberfläche einer Konstruktionswand mittels durch Induktion elektromagnetischer Impulse erzeugter elastischer Verformung der Konstruktionswand, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine vorbereitende Behandlung die statische Festigkeit und die Adhäsion der Ablagerungen an der Konstruktionswand so geändert werden, daß sich die Ablagerungen bei der anschließenden Impulseinwirkung von der Oberfläche der Konstruktionswa nd lösen und zerfallen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablagerungen einer Wärmebehandlung unterzogen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablagerungen einer verdichtenden mechanischen Kaltverfestigung unterzogen werden.

4. Verfihren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Außendruck auf die Ablagerungen ausgeübt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer geringen Dicke der Ablagerungen auf diese eine zusätzliche Stoffschicht aufgetragen wird, die sich mit den Ablagerungen verbindet und deren Dicke vergrößert

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Ablagerungen eine Flüssigkeit aufgetragen wird, die nach dem Auftragen auf die Ablagerungen erstarrt.

7. Verfanren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Ablagerungen ein Stoff aufgetragen wird, dt/ mit den Ablagerungen in chemische Reaktion tritt unö .nit diesen eine feste Lösung bildet

8. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß, falls die zu reinigende Konstruktionswand nicht metallisch ist, vor der Bildung von Ablagerungen eine Metallbewehrung auf die zu reinigende Oberfläche aufgelegt und zusammen mit den Ablagerungen entfernt wird.

ihrer statischen Festigkeit selbst nach Ablösen von den Konstruktionswänden stehenbleiben.

Der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs I beschriebenen Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren so weiterzubilden, daß es sich auf praktisch beliebige Ablagerungen anwenden läßt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorbehandlung kann sichergestellt werden, daß die Ablagerungen sich von

ίο der Konstruktionswand lösen und ihrerr inneren Zusammenhalt verlieren, so daß sie bei der Impulseinwirkung von der Konstruktionswand abfallen und in ohne weiteres zu handhabende kleinere Teile zerfallen, da sie vor ihrer Entfernung auf natürlichem Wege oder

!5 zwangsweise in einen fest-spröden Zustand überführt wurden.

Verschiedene bevorzugte vorbereitende Arten der Behandlung der Ablagerungen sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 8.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F · g. 1 eine Wagenwand mit einer in der Nähe von ihr angebrachten Vorrichtung zum Erzeugen von Elektromagnetfeldimpulsen,

Fig.2 einen Schnitt längs der Linie JI-II der Fig. 1 und

Fig.3 eine Kammer mit einer in ihr aufgestellten Vorrichtung zum Erzeugen eines Druckimpulses in der darin enthaltenen Flüssigkeit.

jo Das Verfahren zum Loslösen von Ablagerungen von der Konstruktionsoberfläche, die an diesen Oberflächen während des Betriebs entstehen, besteht darin, daß die Ablagerungen durch eine äußere -natürliche oder zwangsweise- Einwirkung in den fest-spröden Zustand

r> übergeführt werden.

Bekanntlich hängt der Zerslörungscharaktcr vom Verhalten des Stoffs (der Ablagerung) bei einer die Elastizitätsgrenze überschreitenden Belastung ;<b. Unter diesen Verhältnissen wird das Verhalten des Stoffs durch die Maxwellschc Rekixatic-istdeichung beschrieben: