DE2736762C2 - Verfahren und vorrichtung zum dosieren von schleifmitteln - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum dosieren von schleifmitteln

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum dosierten Einbringen von äUs einem Behälter zügeführtem Schleifmittel in einen Gasstrom für das Innenreinigen von Pipelines, bei dem von einem von einer Gasquelle kommenden Hauptgasstrom ein erster Teilgasstrom zu einer Mischkammer und ein zweiter Teilgasstrom zum f> oberen Bereich des Behälters abgeleitet wird, wobei der der Mischkammer zugeführte Teilgasstrom dort mit Schleifmittel beladen und danach mit dem Hauptgasstrom wieder vereinigt in die Pipeline eingeblasen wird, wobei ferner die Durchflußmenge des Hauptgasstromes auf die in der Pipeline einzublasende Solldurchflußmenge geregelt wird. Sie hat ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens mit einer an eine Gasquelle angeschlossenen Gasversorgungsleitung, die sich in eine mit der zu reinigenden Pipeline in Verbindung stehende, eine Gasmeßblende enthaltende Hauptgasleitung und eine Strahlgasleitung a^feweigt, und mit einem in der Strahlgasleitung angeordneten Regelventil zum Gegenstand, wobei sich die Strahlgasleitung stromabwärts von dem Regelventil in eine Behältergasleitung und eine Schleifmittelgasleitung aufzweigt, die Behältergasleitung mit dem oberen Teil eines Schleifmittelbehälters in Verbindung steht, in der Behältergasleitung ein Ventil zum Regem des Druckes im oberen Bereich des Schleifmittelbehälters liegt, und die Schleifmittelgasleitung in eine mit dem unteren Teil des Schleifmittelbehälters verbundene Mischkammer führt, deren Auslaß mit dem Pipelineende verbunden ist Bei einem bekannten Verfahren und einer Vorrichtung dieser Art (US-PS 31 39 711) tauchen von oben in den Schleifmittelbehälter bis nahe zum Behälterboden reichende Steigrohre ein, mit deren unterem offenen Ende Strahlrohre unter Bildung von Mischkammern ausgerichtet sind. Der über die Strahlrohre in den Behälter eingeblaserse erste Teilgasstrom reißt aus dem Behälter Schleifmittel nach oben durch die Steigrohre hindurch mit und vereinigt sich dann mit dem zweiten Teilgasstrom, der in die Steigrohre über Steigrohröffnungen eintritt, die über dem Behälter-Schleifmittelniveau liegen. Es sind u. a. Regelventile zum Einstellen des Hauptgasstromes und der Teilgasströme sowie Meßinstrumente zum Bestimmen des Druckes, der Temperatur und der Durchflußmenge des Hauptgasstromes vorgesehen. Bei einer solchen Anordnung ist es schwierig und umständlich, die in Abhängigkeit von den jeweiligen Pipelineabmessungen notwendige Schleifmittelbeladung des Trägergases einzustellen.
Es ist ferner bekannt (US-PS 33 23 257), beim Unterwassersandstrahlen Schleifmittel aus dem unteren Teil eines Schleifmittelbehälters über ein Ventil in eine mit Druckluft beaufschlagte Mischkammer dosiert einzubringen und den Druck im oberen Bereich des Schleifmittelbehälters zu regeln, bis die Differenz zwischen dem Druck im Schleifmittelbehälter und dem Druck in der Mischkammer gleich Null ist, so daß der Sand nur unter der Einwirkung der Gravitation in die Mischkammer fällt. Die Schleifmitteldurchflußmenge läßt sich bei einer solchen Anordnung zwar in verläßlicher und reproduzierbarer Weise durch entsprechende Wahl der öffnung der Dosierblende einstellen. Ein vorgegebener Bereich für die Größe der Dosierblendenöffnung führt aber nur zu einer relativ beschränkten Änderung der Durchflußmenge des Schleifmittels. Die Abmessungen von Pipelines haben jedoch in der Praxis eine große Variationsbreite, was für ein wirkungsvolles Reinigen das Einstellen von Schleifmitteldurchflußmengen verlangt, die sich erheblich voneinander unterscheiden können, wenn z. B. in einem Fäll Längstrecken-Gaspipelines mit großem Durchmesser, in einem anderen Fall Prozeßleitungen gereinigt werden sollen, wie sie innerhalb von Fabrikanlagen und Raffinerien anzutreffen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es gestatten, die für unterschiedlichste Pipelineabmessungen jeweils benötigte Schleifmittelmenge auf verläßli-
ehe und reproduzierbare Weise in den das Schleifmittel in die Pipeline mitnehmenden Gasstrom einzubringen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art das Schleifmittel vom unteren Teil des Behälters aus über eine Dosierblende in die Mischkammer eingeleitet, in welcher eine ermitteite Gasgeschwindigkeit eingestellt wird, und die Druckregelung im oberen Bereich des Behälters wird so vorgenommen, daß die Differenz zwischen dem Druck im Schleifmittelbehälter und dem dynamischen Druck am Einlaß der zu reinigenden Pipeline gleich Null ist.
Die zur Durchführung dieses Verfahrens bestimmte Vorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß zwischen der Mischkammer und dem unteren Teil des Behälters eine der Dosierung des Schleifmittels dienende einstellbare Dosieröffnung angeordnet ist, daß im oberen Teil des Schleifmittelbehälters und an einer Stelle nahe dem Einlaß der Pipeline je ein Druckmesser angebracht ist, und daß die Druckmesser über eine Meßleitung, in der ein Differenzdruckmesser angeordnet ist, verbunden sind.
Ein erhöhter Schleifmitteldurchsatz erfordert in der Mischkammer eine höhere Gasgeschwindigkeit. Dadurch stellt sich bei vom Schleifmitteldurchsatz im wesentlichen unabhängigem Pipeline- und damit auch Behälterdruck eine größere Druckdifferenz über die Dosieröffnung ein. Das hat zur Folge, daß mit einem relativ kleinen Bereich des Dosieröffnungsquerschnitts ein großer Bereich von Schleifmittelmengen erzielt werden kann. Außerdem wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß für eine Änderung der Schleifmittelmenge außer der Dosieröffnung nur noch ein Parameter, nämlich die Gasgeschwindigkeit, geändert zu werden braucht.
Für einen störungsfreien Übergang des Schleifmittels vom Behälter in die Mischkammer hat der Schleifmittelbehälter vorzugsweise einen kegeligen Boden.
Die Erfindung ist im folgenden anhand eines bevorzugten \usführungsbeispiels näher erläutert. In *o den beiliegenden Zeichnungen zeigt:
F i g. I eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Dosiervorrichtung und
F i g. 2 und 3 Bemessungskurven, die die Strahlgeschwindigkeit, die erforderlich ist, um mit einer bestimmten Schleifmitteldurchflußmenge eingeleitetes Schleifmittel mitzuführen, und die Dosieröffnungsgröße darstellen, die für eine bestimmte Schleifmitteldurchflußmenge notwendig ist.
Die in F i g. 1 veranschaulichte Anordnung weist so einen als Druckbehälter ausgebildeten, unbeheizten Schleifmittclbehälter V auf, der einen kegeligen Boden hat. Dadurch, daß der Kegelwinkel des Behälters hinreichend größer als der Schüttwinkel des Schleifmittels, z. B. Sand, gemacht wird, kann eine Brückenbildung des Schleifmittels im unteren Teil des Behälters vermieden werden. Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform beträgt der Kegelwinkel des Behälters 60°. Der Behälter Vist mit einer Ladeöffnung 6 und einem Abblasventil SVausgestattet. &o
Eine Gasversorgungsleitung S ist an eine Gasquelle angeschlossen. Für gewöhnlich wird Stickstoff benutzt. In der Leitung 5 liegen ein Gaszufuhrventil 1 und ein Druckmesser 3. Die Gasversorgungsleitung S zweigt sich stromabwärts von dem Ventil 1 in eine Hauptgaslei- 6; tung M und eine Strahlgasleitung J auf. in der Strahlgasleitung J liegt e;i Regelventil 2 zur Regelung der Durchflußmenge in dieser Leitung. In der Hauptgasleitung M liegt eine Gasmeßblende 5 für eine kritische Gasdurchflußmenge; stromaufwärts von der Gasmeßblende 5 befindet sich ein Druckmesser Pf; stromabwärts von der Gasmeßblende 5 liegt ein Druckmesser Pm. Zu der Hauptgasleitung M gehört ein Gasschlauch H, der zu der zu reinigenden Pipeline T führt. Die Strahlgasleitung / zweigt sich stromabwärts von dem Regelventil 2 in eine Behältergasleitung P und eine Schleifmittelgasleitung A auf. Die Schleifmittelgasleitung Λ weist eine Mischkammer 9 und einen Schleifmittelschlauch AH auf, der zu der Pipeline T führt, wo er sich mit der Hauptgasleitung M trifft In der Behältergasleitung /"liegt ein Ventil 4. Die Behältergasleitung P endet am und öffnet sich in den oberen Bereich des Schleifmittelbehälters V. Der Boden des kegeligen Behälters V ist mit einer Schleifmittelleitung AL verbunden, in der eine Dosieröifnung 7 für das Schleifmittel liegt Die Dosieröffnung 7 ist mit der Mischkammer 9 verbunden. Eine Meßleitung PE führt von dem oberen Bereich des Behälter Vzum Einlaß der Pipeline T.
Ein Druckmesser 8 liegt unmittelbar außerhalb des Behälters V in der Meßleitung PE, während ein Druckmesser 10 in der Meßleitung PE unmittelbar vor dem Eintritt in die Pipeline Tsitzt Ein Differenzdruckmesser 12 ist in der Meßleitung PE angeordnet, um die dynamische Differenz zwischen dem Behälterdruck Pp und dem Pipeline-Einlaßdruck P/anzuzeigen.
Die Anordnung arbeitet wie folgt: Bei geschlossenen Ventilen 2 und 4 für die Strahlgasleitung und den Behälter wird das Treibgas über das Zufuhrventil 1 eingeschaltet, um einen vorbestimmten Druck Pf stromaufwärts von der Gasmeßblende 5 und eine vorbestimmte Durchflußmenge für das Treibgas auszubilden. Sodann wird ein Teil dieses Hauptgasstroms zu der Schleifmittelgasleitung A über das Regelventil 2 in der Strahlgasleitung ] abgeleitet, um in dem Schleifmittelschlauch AH eine Gasgeschwindigkeit zu erhalten, die ausreicht, um eine Beladung aus Schleifmittel, z. B. Sand oder Ton, mitzunehmen. Die geeignete Gasgeschwindigkeit, die im folgenden als »Strahlgeschwindigkeit« bezeichnet ist, wird entsprechend den Daten nach F i g. 2 gewählt.
Die richtige Schleifmittelmenge wird durch Dosieren des Schleifmittelstroms unter Verwendung der Dosieröffnung 7 erhalten, die z. B. in Form einer Blendenplatte in der Schleifmittelleitung AL am unteren Ende des Behälters V montiert ist. Die Größe der Schleifmittel-Dosieröffnung hängt von der Schleifmitteldurchflußmenge ab, die im betreffenden Fall erforderlich ist, um eine Pipeline vorgegebener Größe zu reinigen. Die Dosieröffnungsgröße wird entsprechend den in Fig.3 angegebenen Daten gewählt. Das Ventil 4 in der Behältergasleitung P ist notwendig, um den Behälterdruck Pp und den dynamischen Pipeline-Einlaßdruck Pi auszugleichen. Wenn dies erreicht ist, beginnt die richtige Schleifmittelmenge, in die Pipeline einzuströmen.
Im folgenden roi ein Beispiel für ein spezielles Betriebsverfahren unter Verwendung der geschilderten Vorrichtung angegeben, wobei der Behälter Kbeispielsweise ein Fassungsvermögen von 454 kg hat und die folgenden Bezeichnungen benutzt werden:
Q TreibgasdruchfLtSmenge NmVmin — Durchflußmenge des Gases, das in die Pipeline reingeblasen wird:
d Treibgasöffnungsdurchmesser — Durchmesser der
für eine bestimmte Aufgabe zu verwendenden Gasmeßblende 5 für die kritische Treibgasdurchflußmenge;
AR Schleifmitteldurchflußmenge kg/min — Massendurchflußmenge des in die Pipeline Teinzublasenden Schleifmittels;
Pf\ Anfangsstrom-Ablesewert, bar — Druckwert am stromaufwärtigen Druckmesser Pf der Gasmeßblende 5 entsprechend einem Strom gleich der Treibgasdurchflußmenge Q;
Vj Strahlgeschwindigkeit, m/min - Mindestgeschwindigkeit des Treibgases, um eine springende Bewegung (Saltation) des Schleifmittels zu gewährleisten, das in den Gasstrom mit der Schleifmitteldurchflußmenge AR eintritt; ü
q, Strahldurchflußmenge Nm'/min — Durchflußmenge des Treibgases, die notwendig ist, um in der Mischkammer 9 die Saltationsgeschwindigkeit V1 zu öCWäiiriCiSiCn. ^L/ic oäiiäuüirägcSCnwinuigiicit ist die Geschwindigkeit, die notwendig ist, um eine Materialmenge in waagrechter Richtung zu transportieren, ohne daß sich Material am Boden der Förderleitung absetzt oder liegen bleibt);
Ptl Arbeitsstrom-Ablesewert, bar — Druckablesewert an dem stromaufwärtigen Druckmesser Pf der Gasmeßblende 5 für den kritischen Treibgasstrom, entsprechend einem Massenstrom von (Q-qj);
ds Durchmesser der Schieifmittel-Dosieröffnung für Sand, cm — Durchmesser der Dosieröffnung 7 für die Ausbildung der Schleifmitteldurchflußmenge Jo AR beim Arbeiten mit Sand;
de Durchmesser der Schleifmittel-Dosieröffnung für Ton, cm — Durchmesser der Dosieröffnung 7 zur Ausbildung der Schleifmitteldurchflußmenge AR beim Arbeiten mit Ton.
(3) Anhand der Fig. 2 ist die Mindeststrahlgeschwindigkeit v,zu bestimmen.
(4) Es ist die Saltationsdurchflußmenge q, zu bestimmen, wobei
wobei Aj = Querschnittsfläche des Schleifmittelschlauchs,4W, m2.
Es ist Pt2, der Ablesewert des Druckmessers Pf entsprechend einem Strom von (Q-qj) durch die
Gasmeßblende 5 mit dem Durchmesser d, zu bestimmen.
Der Arbeitsablauf ist wie folgt: Zunächst sei angenommen, daß alle Ventile geschlossen sind.
Um für jede Reinigungsaufgahe die Arbeitspunkte zu bestimmen, sind die folgenden Berechnungen durchzuführen.
(1) Es sind zu bestimmen:
a) Treibgasdurchflußmenge Q, NmVmin
b) Schleifmitteldurchflußmenge AR, kg/min
c) Anfangsstrom-Ablesewert Pn, bar
d) Treibgasöffnungsdurchmesser d, cm
(2) Anhand der Fig.3 sind die Öffnungsdurchmesser c/, und de zu bestimmen.
40
(1) Einbau der Gasmeßblende 5 mit dem Durchmesser c/fürdie kritische Durchflußmenge;
(2) Einbau der Flaue mit der Scmeiirnitiel-Dosierofinung 7 mit dem Durchmesser ds oder dc für das betreffende Schleifmittel;
(3) Einbringen des Schleifmittels über die Ladeöffnung 6;
(4) Einregeln des Treibgasstromes mit Hilfe des Zufuhrventils !, bis der Druckmesser Pf den Wert Ptl anzeigt. Dies sorgt für die Treibgasdurchflußmenge Q, die in die Pipeline Γ eingeblasen werden muf.
(5) Ableiten der Strahldurchflußmenge q, zur Mischkammer 9 durch Einstellen des Regelventils 2, bis der Druckmesser /Yden Wert Pn anzeigt. Dadurch kommt es zu einem Treibgasstrom durch die Mischkammer 9 und den Schleifmittelschlauch AH unter Ausbildung der Schleifmittelstrahlgeschwindigkeit.
(6) Ausgleichen des Behälterdruckes durch Einregeln des Ventils 4, bis der Difierenzdruckmesser 12 den Wert Null anzeigt. Jetzt kann Schleifmittel in den Treibgasstrom eintreten.
Die vorstehend erläuterte Vorrichtung und das geschilderte Verfahren lassen eine wirkungsvolle Steuerung der Schleifmitteldosierung zu. Die F i g. 3 läßt beispielsweise erkennen, daß eine Verdopplung des Durchmessers der Dosieröffnung 7 im Falle von Sand den Schleifmitteldurchsatz etwa verachtfacht.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum dosierten Einbringen von aus einem Behälter zugeführtem Schleifmittel in einen Gasstrom für das Innenreinigen von Pipelines, bei dem von einem von einer Gasquelle kommenden Hauptgasstrom ein erster Teilgasstrom zu einer Mischkammer und ein zweiter Teilgasstrom zum oberen Bereich des Behälters abgeleitet wird, wobei der der Mischkammer zugeführte Teilgasstrom dort mit Schleifmittel beladen und danach mit dem Hauptgasstrom wieder vereinigt in die Pipeline eingeblasen wird, wobei ferner die Durchflußmenge des Hauptgasstromes auf die in die Pipeline einzublasende Solldurchflußmenge geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifmittel vom unteren Teil des Behälters aus über eine Dosierblende in die Mischkammer eingeleitet wird, in welcher eine ermittelte Gasgeschwindigkeit eingestellt wird, und daß die Druckregelung im oberen Bereich des Behälters so vorgenommen wird, daß die Differenz zwischen dem Druck im Schleifmittelbehälter und dem dynamischen Druck am Einlaß der zu reinigenden Pipeline gleich Null ist
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I1 mit ein&r an eine Gasquelle angeschlossenen Gasversorgungsleitung, die sich in eine mit der zu reinigenden Pipeline in Verbindung stehende, eine Gasmeßblende enthaltende Hauptgasleitung und eine Strahlgasleitung aufzweigt, mit einem in der Strahlgasleitung angeordneten Regelventil, wobei sich die Sirahlg? "leitung stromabwärts von dem Regelventil in °ine Behältergasleitung und eine Schleifmittelgasleitung auf; veigt, die Behältergasleitung mit dem oberen Teil eines Schleifmittelbehälters in Verbindung steht, in der Behältergasleitung ein Ventil zum Regeln des Druckes im oberen Bereich des Schleifmittelbehälters liegt, und die Schleifmittelgasleitung in eine mit dem unteren Teil des Schleifmittelbehälters verbundene Mischkammer führt, deren Auslaß mit dem Pipelineende verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Mischkammer (9) und dem unteren Teil des Behälters (V) eine der Dosierung des Schleifmittels dienende einstellbare Dosieröffnung (7) angeordnet ist, daß im oberen Teil des Schleifmittelbehälters (V) und an einer Stelle nahe dem Einlaß der Pipeline (T) je ein Druckmesser (8, 10) angebracht ist, und daß die Druckmesser (8, 10) über eine se. Meßleitung (PE), in der ein Differenzdruckmesser (12) angeordnet ist, verbunden sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifmittelbehälter (V) einen kegeligen Boden hat.
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