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Reinigungsvorrichtung, insbesondere für Maschinenteile.
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Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung, insbesondere für
Maschinenteile.
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Es sind bereits sogenannte Betten aus fluidisierten bzw. Pluidalstruktur
aufweisenden Festkörperchen bekannt, Solche Betten -dienen zur Eichung von Thermometernt
Thermoelementen und anderen Temperaturmessgeräten.
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Wenn ein Behälter das fein verteilte Partikelchen, z.B. Sand, Aluminiumoxyd
und ähnliche Keramikmaterialien enthält, so ausgebildet ist, dass man ein Gas, z.B.
Luft, Dampf, Stickstoff, durch ein solches "Bett" " von Teilchen hindurchführen
kann, so wird ein Zustand erreicht, welcher "Fluidation" genannt wird, wobei die
einzelnen Partikelchen in mikroskopischer Grösse voneinander durch das hindurchströmende
Gas getrennt werden.
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Dieses "Bett mit Fluidalstrukturn aus Festkörperteilchen zeigt ungewöhnliche
Eigenschaften, welche von denjenigen eines Gases oder Festkörperchens schlechthin
abweichen, Stattdessen verhält sich das fluidisierte Bett ähnlich einer Flüssigkeit
und zeigt
Charakteristika, die üblicherweise den flüssigen Zustand
kennzeichnen. Z.B. kann das fluidisierte Bett gerührt und zur Blasenbildung gebracht
werden; es bildet sich immer ein' gemeinsamer Pegel aus; Stoffe niedriger Dichte
schwimmen auf diesem Bett, während Stoffe grösserer Dichte, verglichen mit einer
dem fluidisierten Bett äquivalenten Dichte, durchsinken und, was am wichtigsten
ist, die Wärmeübergangskennwerte zwischen dem fluidisierten Bett und einem festen
Körper haben an den Übergangsflächen so hohe wirksame Werte, dass diese denjeni
gen einer umgerührten bzw. umgewälzten Flüssigkeit gleichkommen.
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Das am meisten verwendete Gas zur Fluidisierung ist üblicherweise
Druckluft, bezogen von einem Gebläse oder einem. Kompressor. Wird aber eine nicht
oxydierende Atmosphäre gewünscht, kann Stickstoff verwendet werden, wird eine reduzierende
Atmosphäre gewünscht, verwendet man Dampf oder gecracktes Gas in Verbindung mit
einem Siliziumkarbidbett.
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Ein einheitliches Charakteristikum der Festkörperchen mit durch Gas
fluidisierter.Struktur ist die relativ hohe Geschwindigkeit des Wärmeüberganges
innerhalb einer Phase, welche hoch lsotherme Zustände ergibt, ferner ein ausgezeichneter
Wärmeübergang von festen Flächen, die in die Phase eingetaucht sind. Dieses Charakteristikum
ist auf die Wirbelbewegung und verstärkte Zirkulationsgeschwindigkeit der festen
Partikelchen, im Zusammenwirken mit ausserordentlich hohen bzw. grossen Übergangsflächen
von Festkörper zu Gas, zurückzuführen. Ungeachtet der Tatsache,
dass
üblicherweise die Übergangsflacllen zwischen Gas und Festkörper niedrige thermische
Leitwerte haben, erreicht Wärmeübergang die zugehörigen Kennwerte in der Phase fluidisierter
Festkörperchen etwa diejenige der Flüssigkeit.
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Diese Verbindung von ausgezeichneten Wärrneübertragungswerten und
eine hohe Wärmekapazität machen die fluidisierten Festkörperchen zu einem ausgezeichneten
Stoff, um eine isotherme Umgebung zur Reinigung von Verunreinigungen und Rohmaterialien
zu schaffen, aus welchen Maschinen bzw. Maschinenteile bestehen, z.B. Werkzeuge
und Formen bei der Herstellung von Kunststofferzeugnissen, Zieh- und Extrusionswerkzeuge,
tlaschinenteile mit Bereichen für Wiedereintritt bzw. solche mit Perforationen,
Hohlräumen und im allgemeinen Maschinenteile u.dgl., wo ininhem Masse die Einhaltung
vorgeschriebener Dimensionen erwünscht bzw. unerlässlich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile
zu vermeiden und ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung vorzuschlagen, durch welche
es wirksamer als bisher möglich wird, unerwünschte Stoffe bzw. Material, z.B. polymerische
Teilchen von Maschinenbauteilen u.dgl., zu beseitigen. Erfindungsgemäss ist vorgesehen,
dass solche Maschinenteile u.dgl.
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in einen Behälter gebracht werden, in welchem eine Masse bzw.
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ein Bett von fein verteilten Festkörperchen vorhanden ist, nachfolgend
"fluidisiertes Bett" genannt, und dass danach ein Gas oder Flüssigkeit von unten
nach pben durch diese Masse bzw. Bett geblasen oder geführt wird, um hier eine Umwälzung
o.dgl,
der Körperchen zu bewirken, so dass die Mischung als eine Art Quasiflüssigkeit wirksam
wird.
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Dieses fluidisierte Festkörperchen aufweisende Bett hat eine hohe
Wärmekapazität und einen hohen Koeffizienten des Wärmeüberganges, so dass eine gleichmässige
Temperatur durch das ganze Bett hindurch gewährleistet und die Bildung von lokalen
ilitzezentren am zu behandelnden Maschinenbauteil o.dgl. auf ein Minimum herabgedrückt
wird. Somit wird die Möglichkeit einer Verzerrung oder Zerstörung des zu behandelnden
Gutes ausgeschlossen.
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Es können verschiedene Fluidisierungsstoffe verwendet werden, z.B.
Luft,Sauerstoff oder Stickstoff alleine oder ihre Mischungen, so dass die IIöhe
der Oxydation der Verunreinigungen u.dgl.
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geregelt werden kann.
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Da es möglich ist, die Temperatur des Pluidisierten Festkörperchenbettes
recht genau zu kontrollieren, z.B. um weniger als einen halben Grad C, kann man
die Verunreinigungen bei einer Temperatur entfernen, die vorbestimmt werden kann,
um einen maximalen Wirkungsgrad für das Entfernen zu erzielen. Dem entsprechend
kann die Verunreinigung, z.B. ein Polymer, in einigen Fällen beseitigt werden, indem
auf seine Erweichungstemperatur erhitzt und dann streifenartig abgezogen wird, während
in anderen Fällen auf Verdampfungstemperatur erhitzt werden soll,bzw. es wird auf
die Zündtemperatur bzw. Brenntemperatur in anderen Fallen erhitzt oder auch auf
die Cracktemperatur,
wonach das Entfernen dann in Form eines .a;
es erfolgt.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch
eine das 3' ott aus Festkörperchen enthaltende Vorrichtung, in welche Luft oder
eine Mischung aus Luft und einem innerten Gas wie Stickstoff eingeblasen werden
kann, Bei einer typischen Anwendung werden verunreinigte Maschinenteile, z.B. solche,
an welchen polymere oder Faserteilchen anhaften, in das fluidisierte Bett eingetaucht,
das eine hinreichend hohe Temperatur erhält, um das -u reinigende i-aterial zu erweichen,
zu brennen, zu cracken oder zu verdampfen. Eine typische Betriebstemperatur ist
eine solche im Bereich von 450°C.
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Eine hauptsächliche, mit der Reinigung auf dem Veraschungsprinzip
zusammenhängende Schwierigkeit - und diese behandelt die Erfindung - besteht darin,
wie die das Bett verlassenden Gase zu behandeln sind. In der Mehrzahl der Fälle'enthält
das Gas teilweise oxydierte Bestandteile, Reaktionsprodukte des Crackverfahrens
bzw, der Pyrolysis, verdampfte Bestandteile und andere Erzeugnisse. Das Abgas ist
üblicherweise brennbar,und es besteht die Gefahr, dass es im Raum oberhalb des Bettes
zünden kann.
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Diese oberhalb des Bettes erfolgende Zündung kann aber zu Überhitzung
des
Bettes führen, weil eine rückwärts gerichtete Flammenfront zum Bett gelangt. Dies
wird jedoch regelmässig als nachteilig angesehen, weil dies eine Art Feuerstoss
in das Abzugssystem hereinbringt, mit zugehöriger Feuergefahr.
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Un diesen rachteil zu vermeiden, ist erfindungsgemäss eine Abmessung
des Dampfes, Wassers oder in#erten Gases im Raum oberhalb des Bettes mit einer Geschwindigkeit
vorgesehen, die vorberechnet ist, um die Konzentration der entflammbaren Erzeugnisse
und oder des Sauerstoffpegels zu verdünnen, so dass diese bzw.
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dieser unterhalb des Zündbereiches bleiben.
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Bei der einzigen Figur, die eine Vorderansicht und einen senkrechten
Querschnitt der erfindungsgemässen Vorrichtung zeigt, ist ein Behälter dargestellt,
dessen behälterartiger Boden 11 teilweise ar eine Kammer loa bestimmt, die mit einem
Rohr 12 in Verbindung steht. Oberhalb der Kammer loa ist, in geeigneter Weise abgestützt,
eine gas-durchlässige Scheibe 15, die aus porösem Keramikmaterial bestehen kann,
oder eine perforierte Platte oder ein anderes gasdurchlässiges Bauteil ist. Es stützt
den verkleinerten Stoff, der das fluidisierte Bett 16 bildet, und die Scheibe ist
widerstandsfähig genug, um bei der Betriebstemperatur des Bettes unbeschädigt zu
bleiben.
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Das Bett besteht aus feuerfesten partikelchen, z.B. Sand, Aluminiumoxyd
u.dgl., mit einer Maschen- bzw. Siebgrösse, die vorbestimmt ist, damit eine innige
Berührung dieser Partikelchen mit den kleinsten Öffnungen und Vertiefungen des zu
behandelnden Gutes bzw. Maschinenteiles gewährleistet ist.
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Der Behälter lo hat einen Deckel 19, der geeignet befestigt ist und
zusammen mit dem Bett 16 den oberen Raum 21 bestimmt.
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Das Bett 16 ist durch einzeln an sich bekannte geeignete I-iittel
beheizt, z.B. durch ein elektrisches mit einem mantel versehenes Bauteil 22, das
in Fern einer Wicklung um den Behälter lo angebracht wird.
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Um die Konstruktion der Vorrichtung vielfältiger zu machen, sind weitere
Bauteile vorgesehen, um entweder Luft oder ein anderes Gas, z.3. Stickstoff, abwechselnd
dem Bett zuzuführen.
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Deshalb tauchen Einlassrohre 12a und 12b in das Rohr 12 ein.
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Jedes der Rohre 12a und 12b besitzt ein einzeln bekanntes Flussüberwachungsventil
25a bzw. 25b und Ein-Ausschaltventile 26a bzw. 26b. Die letzteren Ventile werden
benutzt, um wahlveise die Rohre 12a oder 12b von der nichtbenutzten Rohrleitung
zu trennen.
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Die Einrichtung, um einen wässrigen Stoff, z.B. Dampf oder Wasser,
oder ein innertes Gas dem Raum 21 zuzuführen, um das zukünftig bzw. möglicherweise
zündfähige Material bzw. solchen Stoff abzubauen, besteht aus einer Zuführungsleitung
41, die mit einem Flussmessgerät 42 und einem Drosselventil 43 versehen ist. Die
Zuflussleitung 41 endet innerhalb des Raumes 21 und weist insbesondere am Ende eine
Sprühdüse 54 auf, die das Behandlungsgut bzw. Verdünnungsgut verteilt. Wird durch
die Leitung 41 Wasser zugeführt, wird es im Raum 41 in Dampf umgewandelt. Wenn bei
einem anderen Verfahren Dampf oder ein innertes Gas zugeführt wird, erfordert das
System weniger Leistung. In jedem all ist lasse oder ein inertes Gas im Abgas
vorhanden,
wodurch das Abgas verdünnt und die Konzentration der flammfähigen Erzeugnisse unterhalb
der untersten Flamm-bzw. Explosionsgrenze gehalten wird. Das Abfliessen des Abgases
von der Oberfläche des Bettes verhindert, dass Dampf und innertes Gas in das Bett
eindringen und die Maschinenteile o.dgl. berühren können, die zu reinigen sind.
Dadurch wird eine Korrosion dieser Teile wirksam vermieden.
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In der Zeichnung ist daragestellt, dass die zu- reinigenden Teile,
von welchen eines, das Teil P dargestellt ist; durch geeignete Hilfsmittel, z.B,
durch einen Draht W, im Fett unterstützt werden. Diese Teile werden irn Bett der
Wirkung der erhitzten Teilchen unteraforfen, welche dann eine Art Schrubb- und Heizwirkung
hervorrufen, wodurch die fremde, am zu reinigenden Teil anhaftende Substanz entfernt
und verascht o.dgl. wird. Die vom ;3ett ausgehende mechanische Wirkung auf das zu
reinigende Teil kann in geeigneter Weise gemindert werden, indem der Gasfluss aus
dein Rohr 12 verändert wird, so dass die Fremdsubstanz entfernt wird, ohne dass
die Abmessungen des Teiles verändert würden.