DE2258958C3

DE2258958C3 - Verfahren zum Loslösen von Ablagerungen von der Oberfläche einer Konstruktionswand

Info

Publication number: DE2258958C3
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: 1981-05-27
Also published as: ATA1066472A; CA996313A; DK145796B; AT335374B; FR2180289A5; FI73371B; DK145796C; CU33856A; BE792134A; FI73371C; RO62465A; NL159023B; IT984625B; NL7216220A; AR200993A1; HU172392B; DE2258958A1; DD104213A1; GB1407859A; PL79160B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren /um Loslösen von Ablagerungen von der Oberfläche einer Konstruktionswand gemäß dem Oberbegriff des Palentanspruchs I.

Bei dem gattungsgemäßen. aus der DEOS 17 5b 024 bekannten Verfahren bestehen die Ablagerungen aus Eis, die Konstruktionswändc sind solche von Flugkörpern oder Schiffen.

Dt-s bekannte Verfahren läßt sich ledoch nicht jiif beliebige Ablagerungen anwenden, beispielsweise .nif Ablagerungen, die bei der chemischen Produktion und der Nahningsmitielproduktion oder auch .in im Erzbergbau eingesetzten Masch nen anhaftender fester Gesteinsteilchen, auf Ablagerungen an Turbinensehaiifein in Form von Kesselstein und Ansatzteilchen, auf Eisenbahngüterwagen nach der Beförderung fester Schüttgüter u. a. Derartige Ablagerungen haften so stark nil den Konsiruktionswanden oder haben eine so hohe statische Festigkeit, daß sie der Impiilscinwirkimg widerstehen und entweder an den Oberfläche;! der /u reinigenden Kunsimklinnswändc anhaften oder wegen wobei bedeuten:

0, — die Spannung im Material im Zeitpunkt r.

λ — die Spannung an der Elastizitätsgrenze.

«in — die Spannung im Anfangsmoment,

ρ — die Basis der natürlichen Logarithmen,

r — die Relaxationsdauer.

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

df
wobei

el.
df

df

I", /I

der Mliisti/ilülsmodul (bei Zug- und Druckspannung gleich dem Kliisti/ititlsmnclul E).

die Vcrformungsgeschwindigkeil des
Körpers sind.

Die Größe

(α,-λ) — A

welche die Relaxationsdauer bestimmt wird und die Dimension der Verformungs-Änderungsgeschwindigkeiten hat, wird die Relaxationsgeschwindigkeit genannt und charakterisiert 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, erhaiten werden muß.

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

Die Möglichkeit der Vergrößerung der Werte

-^y 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 ODerflächenmaterials, d. h. die Geschwindigkeit, bei der die Oberfläche durch Schläge zerstört wird, iberschreiten.

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 ⁿ.01 s langen Impulsen mit Hilfe von Elektromagnetfeldimpulsen in ihr hervorgerufen. Die letztgenannten Impulse induzieren in den Metallteilen der Wände 2 (des zu reinigenden) Wagens einen Sekundärstrom.

Als Mittel zum Erzeugen des Elektromagnetfeldimpulses wird ein Solenoid 3 verwendet, das aus Drahtwindungen besteht und keinen Metallkern 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 letztere kann das Stromnet/ verwendet werden. Das Solenoid 3 wird an Wagenträgern 4 mittels der Befestigungsteile 5 und 6 angebracht.

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

Als Zwischenmedium dient in diesem Beispiel Luft.

Wenn durch die erwähnten Solenoide mittels Pausen unterteilte StPöfflimpulsä durchgelassen werden, werden Elektromagnetfeklinipulse erzeugt, die auf induktivem Wege in den Metallteilen der Oberfläche Sekundärströme hervorrufen. Die Wechselwirkung der Stromimpulse und zwar des primären im Solenoid 3 und des sekundären n>i der Oberfläche 2 ruft eine kurzfristige Verschiebung dieser Oberfläche gegenüber dem Solenoid 3 hervor, die durch große Beschleunigungen und Geschwindigkeiten gekennzeichnet wird. Dieser mechanische Verformungsimpuls der Oberfläche 2 verbreitet sich wellenförmig von seiner Entstehung», stelle aus Ober 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 Inbetrachtnahme der Steifheit der bestehenden Konstruktionen, weiche 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

is 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 Impulse, erhalten wird, soll ausreichen, damit die Trägheitskräfte de... festen Stoffs der Ablagerungen (weiche dem Produkt aus Masse und Beschleunigung gleich sind) die Adhäsion dieser Teilchen an der Oberfläche überwinden. Es ist zu beachte.-., 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

jo 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,

r, 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 des rwechanischen Impulses eine Geschwindigkeit der größeren Verformung der festen Ablagerung hervorrufen, die großer als die Relaxationsgeschwindigkeit dieser Ablagerung, aber geringer als die Größe der kritischen Schlaggeschwindigkeit des Materials der zu reinigenden

<t^r> 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

V) selbst im Laufe der vorgegebenen Lebensdauer nicht beschädigt wird.

Als Energieimpulse werden auch DrUCkImPuIs*; verwendet, die in der dielektrischen in der Kammer 7 C⁷ i g. J) eingeschlossenen Flüssigkeit erzeugt werden.

·,·> Während des in dieser Kammer ablaufenden technologischen Prozesses lallen die Ablagerungen 8 aus der erwähnten Flüssigkeit aus und werden an der Kammerwand niedergeschlagen.

F.s ist. um in der Kammer 7 einen Druckimpuls /u

M) erzeugen, der Leiter 9 mit der Funkenstrecke 10 vorgesehen. Dieser Leiter ist über den (nicht abgebildeten) Stromimpulsgenerator mit dem Stromnetz verbunden. Wenn die Ablagerungen 8 eine die zulässige überschreitende Größe erhalten, werden durch den

(,-, obenerwähnten L.ei'er 9 mit der Funkenstrecke 10 ein oder mehrere Stromimpulse durchgelassen, welche durch Pausen voneinander getrennt sind. Beim Erreichen einer Stromspannung im Impuls, die zum

Durchschlagen der Funkenstrecke 10 ausreicht, wird in der Flüssigkeit ein Druckimpuls erzeugt, der durch das Durchschlagen der Funkenstrecke 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 Ablagerung von den Wänden 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 Ablagerung in de;i vorgesehenen (nicht abgebildeten) Abscheider mit. Es ist zu beachten, daß bei einem wesentlichen Unterschied der Durchmesser der Kammer 7 und der an sie angeschlossenen Rohrleitungen II, 12 infolge der kurzen Druckimpulsdauer und der großen Trägheit der FliUtigkeit die letztere keine Zeit hat. um in die Rohrleitungen 11,12 auszufließen, welche deshalb keine Sperrorgane erfordern, die diese Rohrleitungen während des Impulses überdecken.

Nachstehend werden einige Beispiele äußerer Einwirkungen auf die 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 den 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 Loslöscns dieser Schicht wird sie zweckmäßigerweise vor der Impiilseinwirkung einer mechanischen Einwirkung zu ihrer Verdichtung 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 Gefäß wänden eine dünne Kesselstein- oder Ansatzschicht losgelöst werden muß. /um Erleichtern des Entfernens nach dem impulsverfahren zuvor auf die erwähnte Schicht eine Epoxydharzschicht aufgetragen.

e) Zum Erleichtern des l.oslösens von Zucker mittels Impulsen, der während des technologischen Prozesses aus der Lösung ausfällt, wird zweckmäßigerweise die Ablagerung mit Alkohol behandelt.

f) Zum Loslösen von Epoxydleim wird zweckmäßigerweise noch während seines Erstarrens mittels eines Härters (Polyäthylen-Polyamin) auf ihn eingewirkt, wodurch er eine größere Sprödigkeu erhält.

g) Zum Entfernen von an den Wänden anhaftenden Koh'enstücken oder Sägespänen bei Frost werden diese zweckmäßigerweise mit Wasser begossen, welches gefriert und eine dicke und dichte Ablagerungsschicht bildet, die 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.

Hier/u 1 Blatt 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 Konstruktionswand 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 mechanische· 1 Kaltverfestigung unterzogen werden.

4. Verfahren nach Anspruch !. 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 m aufgetragen vird, die nach dem Auftragen auf die Ablagerungen erstarrt.

7. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß auf die Ablagerungen ein Stoff aufgetragen wird, der mit de·. Ablagerungen in π chemische Reaktion tritt und mit diesen eine feste Lösung bildet.

8. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß, falls die zu reinigende Konstruktionswand nicht metallisch ist, vor der Bildung von 4(1 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 1 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 weh von der Konstruktionswand lösen und ihren 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 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 i g. I eine Wagenwand mit einer in der Nähe von ihr angebrachten Vorrichtung zum Erzeugen von Elektromagnetfeldimpulsen,

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

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

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 übergeführt werden.

Bekanntlich hängt der Zerstörungscharakter vom Verhalten des Stoffs (der Ablagerung) bei einer die Elastizitätsgrenze überschreitenden Belastung ab. Unter diesen Verhältnissen wird das Verhalten des Stoffs durch die Maxwellsche Relaxationsgleichung beschrieben: