DE2807121B2

DE2807121B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Hochdruck-Strömungsmittel-Reinigung von Strömungswegen in Rohren

Info

Publication number: DE2807121B2
Application number: DE19782807121
Authority: DE
Inventors: Werner 7500 Karlsruhe Bulling
Original assignee: Richard Buchen 5000 Koeln GmbH
Current assignee: Richard Buchen 5000 Koeln GmbH
Priority date: 1978-02-20
Filing date: 1978-02-20
Publication date: 1980-11-13
Also published as: DE2807121A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Hochdruck-Strömungsmittel-Reinigung von Strömungswegen in Rohren nach dem Oberbegriff des _W) Patentanspruchs 1, ferner auf eine der Durchführung dieses Verfahrens dienende Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.

Das Reinigen von Rohrleitungen oder ähnlichen Strömungswegen infolge intensiver Bestrahlung ange- <,-> sammelter Verunreinigungen und/oder Ablagerungen mit energiereichen Flüssigkeitsstrahlen ist als sogenannte Hochdruck-Wasserstrahl-Reinieune bekannt. Besondere Bedeutung hat dieses Verfahren beim Reinigen von Wärmetauscherrohren.

Bei dem bekannten Verfahren werden mit Sprühdüsen ausgerüstete Lanzen von einem Ende aus allmählich fortschreitend in derartige Rohrleitungen eingeführt, wobei den Sprühdüsen unter hohem Druck Strömungsmittel zugeführt wird und unter der Wirkung der energiereichen Flüssigkeitsstrahien in den Rohren vorhandene Verunreinigungen und Ablagerungen von den Rohrwänden abgelöst und aus den Rohren ausgespült werden. Ein derartiges Verfahrer· und eine der Verfahrensdurchführung dienende Vorrichtung ist in der US 32 69 659 beschrieben.

Mit dem oben erläuterten, vorbekannten Verfahren konnten in vielen Bedarfsfällen hervorragende Erfolge erzielt werden. Es sind jedoch geraae bei Wärmetauscherrohren Ablagerungen bekannt, die mittels der einfachen Wasserstrahlreinigung nicht oder nur mit einem unverhältnismäßig großen Zeitaufwand entfernt werden können. Auch zu nennen sind insoweit Ablagerungen aus Kunststoffen, die eine gewisse Elastizität aufweisen, aber auch Kalzium-Karbonat, welches bekanntlich in Form steinharter Ablagerungen an den Rohrwandungen auftritt. Insbesondere dann, wenn die Strömungswege bereits weitgehend oder gar vollständig zugewachsen sind, versagt das bekannte Verfahren, bei dem ohnehin nur in Längsrichtung der Strömungswege verlaufende Riefen in die Ablagerungen eingeschnitten werden können. In solchen Fällen mußten bisher die Strömungswege noch immer von Hand aufgebort werden, wobei zum Kühlen der Bohrwerkzeuge und zum Abführen des ausgebohrten Materials auch schon Strömungsmittel zu den Bohrstellen zugeführt wurde, wie dies auch anderweitig vielfach gebräuchlich ist, beispielsweise bei mordernen Bohrgeräten in der Dentalmedizin.

Durch die Erfindung sollen demgegenüber ein Verfahren — und eine Vorrichtung — zur Hochdruck-Strömungsniittel-Reinigung von Strömungswegen in Rohren, insbesondere Wärmetauscherrohren, geschaffen werden, bei dem im Vergleich zum Stande der Technik zumindest ein beschleunigtes Reinigen der Strörnungswege gelingt und auch solche Ablagerungen, die bislang der Hochdruck-Strömungsmittel-Reinigung widerstanden haben, abgelöst und anschließend aus den Rohren herausgespült werden können.

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Danach besteht das Wesen der Erfindung darin, daß die Strahlrichtiingen wenigstens eines Teils der zum Freispülen und Ablösen der Verunreinigungen und Ablagerungen eingesetzten, energiereichen Flüssigkeitsstrahlen, die eine in Fortschrittsrichtung der Bestrahlung verlaufende Strahlkomponente aufweisen, dadurch laufend verändert werden, daß der in Achsrichtung des Strömungsweges allmählich fortschreitenden Bestrahlung mit von einem Strahlenzentrum aus divergierend verlaufenden Flüssigkeitsstrahlen eine Drehbewegung in der Weise überlagert ist, daß jeder Flüssigkeitsstrahl eine Mantelfläche eines sich in Strahlrichtung öffnenden Strahlkegels bildet bzw. eine nur geringe Steigung aufweisende Schraubenlinie beschreibt, so daß laufend andere Umfangsbereiche des Strömungsweges beaufschlagt werden. Angesichts des dabei eingesetzten, extrem hohen Strömungsmitteldrukkes von beispielsweise 600 Bar und mehr führt eine derartige StrömiingsdriickmittelbeaufscMagung der in den SlröfMUP.gsweger! anzutreffenden Ablagerungen zii

deren weitgehender Zerstörung, zumindest aber zur Ablösung von den Rohrwandungen, und anschließend zum Ausspülen der Ablagerungsbruchstücke.

Dieses Verfahren ist in vorteilhafter Weise durch die im Patentanspruch 2 beschriebene Vc/richtung verwirklichbar und Patentanspruch 3 gibt eine zweckmäßige Ausgestaltung der Vorrichtung nach Patentanspruch 2 an.

Nachstehend sollen anhand der Zeichnung die Verfahrensweise der erfindungsgemäßen Hochdruck-Strömungsmittel-Reinigung sowie eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochdruck-Bohreinrichtung erläutert werden. In schematischen Ansichten zeigt

F i g. 1 eine ausschnittsweise Längsschnittansicht eines durch Ablagerungen annähernd zugewachsenen Wärmetauscherrohres mit einer am freien Ende einer in das Rohr eingeführten Reinigungslanze angeordneten Sprühdüse, die allerdings zur besseren Verdeutlichung der Arbeitsweise aas ihrer Arbeitsposition etwas zurückgezogen ist,

F i g. 2 einen Querschnitt durch das Wärmetauscherrohr gemäß der Schnittlinie 11-11 in Fig. 1 und

F i g. 3 die Hochdruck-Bohreinrichtung für sich allein in einer Längsschnittansicht.

Das in Fig. 1 veranschaulichte Wärmetauscherrohr 10 zeigt einen ganz normalen Verschmutzungsfa'l. wie er bei Wärmetauscherrohren, die beispielsweise . ι der Verfahrenstechnik Anwendung finden, anzutreffen ist. Das Rohr ist durch Ablagerungen 11, die konzentrisch um die Rohrachse 12 herum anzutreffen sind, bis au;" kavernenartige Hohlräume 13 im Bereich der Rohrlängsachse, weitgehend zugewachsen, so daß kein, oder zumindest kein wesentlicher, Strömungsmitteldurchfluß mehr stattfinden kann.

Von einer Seite aus (in der Zeichnung von der linken Seite) ist in das Rohr eine nicht weiter dargestellte Lanze mit einem Sprühkopf 15 am freien Lanzenende eingeführt, dessen Spitze 16 als Bohrmeißel mit mehreren scharfkantigen Bohrschneiden ausgebildet ist. Im Zentrum des Sprühkopfes befindet sich eine axial gerichtete Sprühdüse, aus der ein mit der Rohrachse zusammenfallender Flüssigkeitsstrahl 17 austritt. Am rückwärtigen Ende der Bohrmeißelschneiden befindet sich ein Kranz schräg nach vorn gerichteter Sprühdüsen 18, dessen nach vorn, zur Sprühkopfspitze hin und divergierend zueinander, gerichtete Flüssigkeitsstrahler! 19 auf der Mantelfläche eines sich vom Sprühkopf weg öffnenden Kegels liegen. Während des Reinigungsvorganges wird die Lanze, und damit der Sprühkopf 15, allmählich fortschreitend längs der Rohrachse 12 bewegt, wie Pfeil 20 andeutet, und dieser Vorschubbewegung ist eine Drehbewegung der gesamten Lanze und damit des Sprühkopfs gemäß Drehpfeil ?i überlagert.

Während des Betriebes der Reinigungsvorrichtung treffen die aus dem Sprühkopf 15 austretenden Flüssigkeitsstrahlen 17,19 auf die im Rohr voi liegenden Ablagerungen auf. Der axial aus dem Sprühkopf austretende Flüssigkeitsstrahl 17 dringt im Bereich der Rohrlängsachse in die Ablagerungen ein und schafft in der Achse allmählich fortschreitende Ausnehmungen 22, während von den auf einer Kegelmantelfläche liegenden Flüssigkeitsstrahlen 19 eine äußere Ringzone freigestrahlt wird, wie die Kegelfläche 23 andeutet. Wirksam unterstützt wird dieses Freistrahlen einer äußeren Ringzone durch die !',berlagerte Drehbewegung gemäß Drehpfeil 21. Bei der allmählichen FurisL-hriüsbewegung der Sprühdüse in Richtung des Pfeils 20 brechen sodann die zwischen dem freigespülten Kern und der freigespülten Ringzone verbleibenden Ablagerungen zusammen und werden von dem nach rückwärts, also in Richtung zur Lanze hin, abfließenden -, Strömungsmittel abgeführt. Unterstützt wird das Zusammenbrechen der nicht infolge Strömungsmittelbeaufschlagung zerstörten Ablagerungen durch die mechanische Wirkung des Bohrmeißels 16. indem dessen Schneiden die axial gerichtete Kaverne 22 radial

in erweitern und dabei noch zusammenhängende Ablagerungen im Rohr zertrümmern. Demgemäß wird der Hochdruck-Strömungsmittel-Reinigungsvorgang durch die drehende Bewegung des mit dem Sprühkopf vereinigten Bohrmeißels infolge dessen Drehung und

i^r> des damit verbundenen spanenden Abtrags wirksam unterstützt. Anstelle der in Fig. 1 veranschaulichten, auseinandergezogenen Darstellung greift im Betrieb der Vorrichtung der Sprühkopf natürlich unmittelbar an den Ablagerungen im Wärmetauscherrohr an, so daß

.'(ι der Bohrmeißel 16 in die konische Ausnehmung 24 der Ablagerungen eingreift und die Flüssigkeitsstrahlen 17, 19 unmittelbar an der kavernenartigen Ausspülung 22 bzw. der Kegelfläche 23 anliegen.

Die in Fig. 3 veranschaulichte Hochdruck-Bohrein-

_·-, heit 30 besteht aus einem Gehäuse 31 und einer in diesem drehbar, jedoch axialfest aufgenommenen Well·? 32. Diese Welle ragt an beiden Stirnseiten über das Gehäuse 31 hinaus und mit dem Zapfen 33 ist die nicht dargestellte Lanze verbindbar, während der sich über

in das andere Gehäuseende hinauserstreckende Zapfen 34 mit einem ebenfalls nicht dargestellten Drehantrieb ausgerüstet ist. Der Drehlagerung der Welle 32 dienen im Bereich der stirnseitigen Gehäuseenden angeordnete Kegelrollenlager 35, 36, die ihrerseits in stirnseitig mit

c> dem Gehäuse 31 fest verbundenen Lagermuffen 37, 38 aufgenommen sind. Im übrigen interessiert die Axialsicherung der Welle 32 nicht, weil diese sich im herkömmlichen Rahmen hält.

Von dem dem Anschluß der Lanze dienenden

■κι Wellenzapfen 33 aus erstreckt sich ein axial gerichteter Strömungskanal 38' durch die Welle hindurch, und zwar bis in den Bereich einer Strömungsmitteldruckkammer 39 im Gehäuse 31, die über einen Strömungsdruckmittclanschluß 40 von außen mit Strömungsdruckmittel

4-Ί versorgt wird. Im Bereich der Strömungsdurckmittelkammer 39 im Gehäuse 31 sind axial und in Umfangsrichtung versetzt Radialbohrungen in der Welle 32 angeordnet, die in den axialen Strömungskanal 38 einmünden. Nach außen abgedichtet ist die

Vt Strömungsdruckmittelkammer 39 mittels beidseitig von dieser angeordneten Manschettendichtungen 42,43, die sich jeweils zwischen einer Gehäuseschuller und den die Kegelrollenlager aufnehmenden Lagermuffen 37, 38 erstrecken.

Vi Im Betrieb der Vorrichtung wird die Welle 32 in nicht dargestellter Weise über den Wellenzapfen 34 langsam drehend angetrieben und die gesamte Bohreinheit in Richtung des Pfeils 45 axial bewegt. Über den Hochdruckanschluß 40 strömt unter hohem Druck

wi stehendes Strömungsdruckmittel in die Hochdruckkammer 39 ein und gelangt über die Padialbohrungen 41 in der W^lIe 32 in den axial gerichteten Strömungskanal 38 und von diesem durch die auf den Wellenzapfen 33 dreh- und axialfest sowie strömungsmitteldicht aufge-

h'i setzten Lanze, um durch diese hindurch zum Sprühkopf 15 zu strömen. Im Bereich des Sprühkopfs tritt dann dieses Strömungsdruckmittei in Form energiereicher Fiüssigkeitsstrahien aus und beaufschlagt in der oben in

Verbindung mit Fig. I beschriebenen Weise die im Strömungsweg anzutreffenden Ablagerungen, wobei die Strömungsmittelwirkung infolge des mechanischen Angriffs der meißelartigen Schneiden der als Bohrmeißel ausgebildeten Spitze 16 des Sprühkopfs unterstützt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Hochdruck-Strömungsmittel-Reinigung von Strömungswegen in Rohren, insbesondere zum Beseitigen von Ablagerungen in Wärmetauscherrohren, bei dem in den Strömungswegen anzutreffende Verunreinigungen in Richtung der Achse des Strömungsweges allmählich fortschreitend und unter hohem Strömungsmitteldruck mit zumindest zu einem Teil in Strahlrichtung divergierend verlaufenden Flüssigkeitsstrahlen großer Strahlanergie beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlrichtungen der divergierend verlaufenden Flüssigkeitsstrahlen dadurch laufend verändert werden, daß der in Achsrichtung des Strömungsweges allmählich fortschreitenden Bestrahlung eine Drehbewegung in der Weise überlagert ist, daß jeder Flüssigkeitsstrahl eine Mantelfläche eines sich in Strahlrichtung öffnenden Strahlkegels bildet.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer in Längsrichtung eines Strömungsweges bewegbaren Lanze, die mit unter Hochdruck stehendem Strömungsmittel vorbestimmter Menge versorgt wird und an den vom Versorgungsanschluß entfernten, vorderen Ende eine Strahldüse zum Beaufschlagen der in einem Strömungsweg auftretenden Verunreinigungen mit energicreichen Flüssigkeitsstrahlen aufweist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (30) mit einer in einem Gehäuse (3t) drehbar, jedoch axialfest aufgenommenen, rotatorisch angetriebenen Welle (32), mit der das von der Strahldüse entfernte Lanzenende dreh- und axialfest sowie strömungsmitteldicht verbunden ist und durch die sich ein Strömungskanal (38) für die Zufuhr von unter hohem Druck stehenden Strömungsmittel zur Lanze hindurcherstreckt, der in einer Druckkammer (39) des Gehäuses (31) ausmündet, die nach außen abgedichtet und über einen Druckmittelanschluß (40) mit Strömungsdruckmittel beaufschlagt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (38) für die Zufuhr von Strömungsdruckmittel zur Lanze ein sich vom Lanzenanschluß forterstreckender Sacklochkanal ist, in den im Bereich der Gehäusedruckkammer (39) in axialem Abstand und in Umfangsrichtung versetzt voneinander angeordnete Querbohrungen als Zuführkanäle (41) für Strömungsdruckmittel einmünden.

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