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Eine solche Vorrichtung zur Reinigung von Turbinen
während
des Betriebes ist bspw. aus der DE-PS 21 20 213 bekannt. Dabei ist als Hauptteil
der Vorrichtung ein Ventil verwendet, mit dem die Reinigungsflüssigkeit praktisch
nur auf die gegenüberliegende Wand der Arbeitsmittelleitung gespritzt werden kann.
Eine gleichmäßige, über den gesamten Arbeitsmittelleitungsquerschnitt verteilte
Einspritzung ist mit diesem Ventil nicht möglich, so daß an der Turbine selbst eine
an sich nur ungenügende Wassermenge zu deren Reinigung vorliegen konnte. Auch in
jenem Fall, in dem vor der Austrittsöffnung des Ventils eine Prallplatte angeordnet
ist, kann der vorstehend genannte Nachteil nicht behoben werden; es wird vielmehr
ein weiterer Nachteil in Kauf genommen, nämlich jener, daß die Düsenaustrittsöffnung
durch Schadstoffpartikel oder Verbrennungsrückstände in dem der Turbine zugeführten
Arbeitsmittel zugesetzt werden kann. Diese Partikel setzen sich im Spalt zwischen
Prallplatte und Arbeitsmittelleitungswand bzw. Düsengehäusefront fest, so daß ein
Durchstoßen dieser Schmutzschicht durch die Spitze des bei diesem Ventil vorgesehenen
Ventilkolbens nicht mehr möglich ist. Tritt dieser Fall auf, so ist dieser Mangel
nur durch einen vollständigen Ausbau des Ventils behebbar.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Reinigung
von Turbinen, insbesondere von Abgasturboladern an Brennkraftmaschinen, derart auszubilden,
daß das Reinigungsmittel etwa in Strömungsrichtung des Arbeitsmittels in die Arbeitsmittelleitung
einbringbar ist, ferner das Reinigungsmittel derart aus der Düse austreten kann,
daß eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Reinigungsmittels über den Abgasleitungsquerschnitt
gewährleistet ist, ferner ein Zusetzen der Austrittsöffnung durch Rückstände vermeidbar
und schließlich eine einfache Bedienung sowie Absperrung der Reinigungsmittelaustrittsöffnung
bei Nichtbenutzung der Vorrichtung möglich ist.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen 1 und
2 angegebenen Vorrichtungen gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösungen sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Vorteile und Einzelheiten der erfindungsgemäßen Lösungen sind in
der nachstehenden Beschreibung zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
angegeben. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zur Reinigung von Turbinen, in Arbeitsstellung, Fig.2 einen Querschnitt
durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1 entlang der Schnittlinie ll-ll, Fig.3 eine Draufsicht
auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1, Fig.4 die Vorrichtung gemäß F i g. l, jedoch in
Sperrstellung, Fig.5 einen Schnitt durch die Darstellung gemäß F i g. 4 entlang
der Schnittlinie V-V, Fig.6 eine Draufsicht auf die Darstellung gemäß Fig.4, Fig.7
einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Variante, in Arbeitsstellung, F i
g. 8 die Vorrichtung nach F i g. 7 in Sperrstellung.
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In den Figuren ist mit 1 die Wand einer Arbeitsmittelleitung bezeichnet,
die am Einlaß einer nicht dargestellten Turbine angeschlossen ist. Bei letzterer
kann es sich um jene eines Abgasturboladers an Brennkraftmaschinen oder um eine
Gasturbine handeln. Besagter Turbine ist nun eine Vorrichtung zu deren Reinigung
während des Betriebes zugeordnet. Diese Vorrichtung umfaßt
unabhängig von ihrer Ausgestaltung
im Einzelfall jeweils ein in der Zeichnung insgesamt mit 2 angezogenes Organ, das
an eine Reinigungsmittelversorgung angeschlossen ist und eine mittelbar absperrbare
oder freigebbare Austrittsöffnung aufweist, aus der unter Druck stehendes Reinigungsmittel,
bspw. Wasser, austreten kann und kurz vor der Turbine in die zu dieser hinführende
Arbeitsmittelleitung einsprühbar ist. Die Reinigungsmittelversorgung umfaßt ein
Reinigungsmittelreservoir sowie eine Förderpumpe, mit der Reinigungsmittel unter
Druck von bspw. 3 bis 6 bar über eine Reinigungsmittelzuleitung 3 an das daran angeschlossene
Organ 2 heranführbar ist. Die Reinigungsmittelzuleitung 3 kann durch ein oder mehrere
in sie eingeschaltete Ventile absperrbar oder freiggebbar sowie entlüftbar sein.
Die Betätigung dieser Ventile kann manuell oder automatisch erfolgen.
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Bei der in den F i g. 1 bis 6 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist das Organ 2 durch einen Hahn gebildet, dessen Gehäuse 4 an der Wand 1 der Arbeitsmittelleitung
befestigt ist. Hierzu ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel an der Wand 1 der
Arbeitsmittelleitung ein Tragsockel 5 mit Sacklochgewinden angeschweißt, an dem
das Gehäuse 4 mittels zweier Schrauben 6 festgelegt ist Das Gehäuse 4 stützt sich
dabei mit einer Schulter 7 über einen Dichtungsring 8 an der Oberseite des Tragsockels
5 ab. An die Schulter 7 schließt sich vorne ein gegenüber den rückwärtigen Teilstück
durchmesserkleineres zylindrisches Teilstück 9 an, das Bohrungen im Tragsockel 5
und der Wand 1 der Arbeitsmittelleitung durchdringt und in letztere hinein verlängert
ist. Dieses Gehäuseteil 9 weist auf seiner der Turbine zugewandten Seite einen Reinigungsmitteldurchlaß
10 auf und nimmt ein verdrehbares Hahnküken 11 auf. Letzteres ist in einer nach
Art eines Sackloches ausgebildeten Kükenaufnahmebohrung 12 eingesetzt und zwischen
dem Boden 13 der letzteren sowie einem rückwärtigen Kontermittel, hier einer Kontermutter
14 mit Dichtungsringen 15, die an einer Schulter 16 des Kükens anliegen, axial gesichert.
Das Hahnküken 11 weist eine im Bereich des gehäuseseitigen Reinigungsmitteldurchlasses
10 liegende Abstrahlöffnung 17 auf; letztere bestimmt aufgrund ihrer Form den Spritzwinkel
und ermöglicht außerdem eine gleichmäßige Verteilung des einzuspritzenden Reinigungsmittels
über den gesamten Arbeitsmittelleitungsquerschnitt. Die Abstrahlöffnung 17 ist in
Arbeitsstellung des Hahnkükens 11 über einen kükeninternen Kanal 18 an die Reinigungsmittelversorgung
angeschlossen. Durch Verdrehen des Hahnkükens 11 von Arbeitsstellung - siehe Fig.
1 - in Sperrstellung -siehe Fig.4 - ist diese Verbindung zwischen dem Kanal 18 und
der Reinigungsmittelversorgung wieder unterbrechbar. Außerdem ist durch Verdrehen
des Hahnkükens 11 von Arbeitsstellung in Sperrstellung die Abstrahlöffnung 17 in
eine durch das Gehäuse abgedeckte Position bringbar.
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Der Reinigungsmitteldurchlaß 10 ist am Gehäuse 4, dort an jenem Bereich
des Gehäuseteiles 9, der in die Arbeitsmittelleitung hineinragt, durch eine Abfräsung
19 realisiert, deren beide Schnittflächen 20, 21 - siehe Fig.2 - in Längsrichtung
parallel zur Kükenachse verlaufen sowie zur Bildung messerartiger Kanten 22, 23
stumpfwinklig zueinander stehen und jeweils spitzwinklig in Bezug auf eine am Kükenumfang
angelegte Tangente angeordnet sind. Die beiden, die Breite des Reinigungsmitteldurchlasses
10 bestimmenden Kanten 22 und 23 sind in einem Abstand
voneinander
angeordnet, der etwa 3/4 des Kükendurchmessers beträgt.
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Der kükeninterne Kanal 18 ist durch eine außermittig, jedoch achsparallel
verlaufende Sacklochbohrung 181 sowie eine in diese einmündende, außen mit einer
Ansenkung 182 versehene Querbohrung 183 gebildet welch letztere eingangsseitig bei
in Arbeitsstellung befindlichem Hahnküken 11, wie in Fig. 1 bis 3 gezeigt, mit einer
in die Aufnahmebohrung 12-des Hahnkükens 11 einmündenden, senkrecht zu dessen Achse
angeordneten Reinigungsmittelzulaufbohrung 24, an die die Reinigungsmittelzuleitung
3 angeschlossen ist kommuniziert, in Absperrstellung des Hahnkükens 11 dagegen,
wie in den Fig 4 bis 6 gezeigt, durch die Wand der Kükenaufnahmebohrung 12 verschlossen
ist. Die Sacklochbohrung 181 wird von der vorderen Stirnseite des Hahnkükens 11
aus in dieses eingebohrt, dann in ihrem vorderen Ende mit einem Gewinde versehen
und durch eine Stiftschraube verschlossen. Letztere wird dabei festgelötet oder
eingeklebt.
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Die Überführung des Hahnkükens 11 von Arbeitsstellung in -Absperrstellung
oder zurück ist mittels einer Handhabe durchführbar. Diese Handhabe ist bei dem
in den Fig.l bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel durch'einen Hebel 25 gebildet
der am oberen, aus dem Gehäuse herausragenden Teil des Hahnkükens 11 formschlüssig
an diesem gesichert befestigt ist. Wie gut aus den F i g. 3 und 6 ersichtlich, sind
dem Hebel 25 zwei an der Oberseite des Gehäuses 4 angeordnete Anschläge 26 und 27
sowie die Begriffe »Auf« und »Zu« zugeordnet Wenn der Hebel am Anschlagbolzen 26
anliegt, wie in Fig.3 gezeigt, dann befindet sich das Hahnküken 11 in Arbeitsstellung,
wie aus F i g. 1 und 2 ersichtlich; wenn der Hebel dagegen, wie in Fig. 6 gezeigt,
am Anschlag 27 anliegt, dann befindet sich das Hahnküken 11 in Absperrstellun wie
aus F i g. 4 und 5 ersichtlich.
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Alternativ zu der manuellen Betätigung des Hahnkükens 11 kann letzteres
auch ferngesteuert betätigbar sein, in welchem Falle dann dem Hahnküken 11 ein Steuermechanismus
zugeordnet wäre, beispielsweise in Form eines Schrittschaltmotors mit entsprechender
Steuerelektronik, mit dem das Hahnküken 11 von Arbeitsstellung in Absperrstellung
oder zurück überführbar wäre.
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Das in die Arbeitsmittelleitung eingespritzte Reinigungsmittel kann
an der Turbine nur dann eine vorzügliche Reinigungswirkung entfalten, wenn es möglichst
gleichmäßig über den ganzen Arbeitsmittelleitungsquerschnitt versprüht wird, Um
dies zu gewährleisten, ist der Abstrahlöffnung 17 eine spezielle Form gegeben. Letztere
ist durch einen quer zur Achse des Hahnkükens 11 verlaufenden seitlichen Einschnitt
mit etwa trapezförmigem Querschnitt gebildet. Im einzelnen ist der Einschnitt begrenzt
durch folgende Wandteile, nämlich oben durch eine senkrecht zur Kükenachse stehende
Wand 28, an der der kükeninterne Kanal 18 mit seiner Sacklochbohrung 181 ausmündet,
unten durch eine schräg zur Kükenachse stehende Wand 29 sowie hinten durch eine
Rückwand 30.
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Letztere setzt am inneren Rand des an der oberen Wand 28 ausmündenden
kükeninternen Kanals 18 an und geht bogenförmig gekrümmt in die untere Wand 29 trüber.
Die schräge untere Wand 29 schließt mit der oberen Wand 28 einen Winkel von etwa
30 - 450 ein.
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Die Schräglage der unteren Wand 29 ist dabei mit Rücksicht auf den
Druck des Reinigungsmittels abzustimmen, welch letzteres nach seinem Austritt aus
dem
kükeninternen Kanal 18 durch die Rückwand 30 und die untere Wand 29 umgelenkt und
nach Verlassen der Abstrahlöffnung 17 über den gesamten Arbeitsmittelleitungsquerschnitt
versprüht wird. Dabei ist die untere Wand 29 praktisch die bestimmende Größe für
den Spritzwinkel und die flächenmäßige Verteilung des auftreffenden Reinigungsniittelstrahles.
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Bei der in den F i g. 7 und 8 gezeigten Variante ist das Organ 2
durch ein Schieberventil gebildet dessen Gehäuse 31 ähnlich wie jenes gemäß F i
g. 1 bis 6 an der Wand 1 der Arbeitsmittelleitung befestigt ist und in einer zentralen,
durchgehenden Aufnahmebohrung 32 einen darin axial verschiebbaren Kolbenschieber
33 aufnimmt. Letzterer ist durch geeignete Mittel gegen Verdrehen gesichert und
weist auf seiner der Turbine zugewandten Seite eine Abstrahlöffnung 34 auf, die
bei in vorderer, der Arbeitsstellung entsprechenden Endlage befindlichem Kolbenschieber
33 innerhalb der Arbeitsmittelleitung steht. Die Abstrahlöffnung 34 ist form- und
funktionsmäßig identisch mit der Abstrahlöffnung 17 im Hahnküken 11 der in den Fig.
1 bis 6 gezeigten Variante, so daß hier nicht nochmals auf Details derselben eingegangen
werden muß. Außerdem ist die Abstrahlöffnung 34 über einen kolbeninternen Kanal
35 an eine Reinigungsmittelzuleitung angeschlossen, die durch einen innerhalb des
Gehäuses 31 verlaufenden, und in die Aufnahmebohrung 32 für den Kolbenschieber 33
einmündende Zulaufbohrung 36 sowie die, über ein Anschlußgewinde mit letzterer verbundene
Reinigungsmittelzuleitung 3 gegeben ist.
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Der kolbeninterne Kanal 35 sowie die Zulaufbohrung 36 sind wiederum
form-, maß- und lageseitig identisch mit dem Kanal 18 sowie der Zulaufbohrung 24
der in den F i g. 1 bis 6 gezeigten Anordnung, so daß auch in diesen Details ion
beiden Fällen gleiche Verhältnisse gegeben sind; es gilt deshalb hinsichtlich der
diesbezüglichen Ausgestaltung der Variante gemäß Fig.7 und 8 das gleiche wie zu
jener gemäß F i g. 1 bis 6 gesagte.
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Der Kolbenschieber 33 ist innerhalb des Gehäuses 31 zwischen zwei
axialen Endstellungen verschiebbar, wobei die eine Endstellung, wie in F i g. 7
gezeigt, die Arbettsstellung, die in F i g. 8 gezeigte andere Endstellung dagegen
die Sperrstellung ist. In dieser Sperrstellung liegt die vordere Stirnfläche 37
des Kolbenschiebers 33 in einer Ebene mit der vorderen Stirnfläche 38 des Gehäuses
31. In dieser Sperrstellung ist die Verbindung von der Zulaufbohrung 36 zum kolbenschieberinternen
Kanal 35 unterbrochen, wobei letzterer eingangsseitig durch die Wand der Kolbenschieber-N
aufnahmebohrung 32 abgedeckt ist. In Sperrstellung des Kolbenschiebers 33 ist außerdem
die Abstrahlöffnung 34 durch die Wand der Kolbenschieberaufnahmebohrung 32 abgedeckt,
so daß eine Verschmutzung oder gar ein Zusetzen der Abstrahlöffnung 34 durch im
Arbeitsmittel mitgeführte Schmutzpartikel oder Verbrennungsrückstände wirksam unterbunden
ist.
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Auch bei der Variante gemäß~Rig.7 und 8 ist der Kolbenschieber 33
an eine Vorrichtung angeschlossen, mit der eine Überführung desselben von seiner
Arbeitsstellung in Absperrstellung o-i:ler zurück durchfAhrbar ist. Diese Vorrichtung
besteht aus einem Kipphebel 39, an dem der Kolbenschieber 33 mit seinem rückwärtigen,
aus dem Gehäuse 31 herausragenden Ende angelenkt ist, ferner einer Kontermutter
40 und einer Druckfeder 41. Die Kontermutter 40 ist ins Gehäuse 31 eingeschraubt
und umfaßt eine Schulter 42, an der die Druckfeder 41 einenendes anliegt; andernendes
ist die Druckfeder 41 an einer Schulter 43 des
Kolbenschiebers 33
abgestützt. Zur Führung der Druckfeder 41 in Längsrichtung dient eine Führungsstange
44, die das rückwärtige Teil des Kolbenschiebers 33 bildet und gegenüber dem vorderen
Teil desselben durchmessserkleiner ausgebildet ist. Der Kipphebel 39 besitzt einen
Betätigungsarm 45 sowie zwei rechtwinklig zueinander stehende Anlageflächen 46 und
47, von denen jeweils eine, je nach Stellung des Kipphebels, durch die Kraft der
Druckfeder 41 an die Oberseite 48 der Kontermutter 40 angepreßt ist. Befindet sich
der Kippehebel in der in Fig.7 gezeigten Stellung, also wenn die Anlagefläche 46
des Kipphebels 39 an der Oberseite 48 der Kontermutter 40 anliegt, dann befindet
sich der Kolbenschieber 33 in Arbeitsstellung, in der die Abstrahlöffnung 34 ausgefahren
ist und innerhalb des Arbeitsmittelleitungsquerschnittes liegt. Befindet sich dagegen
der Kipphebel 45 in einer Stellung, wie in Fig 8 gezeigt, also wenn die Anlagefläche
47 an der Oberseite 48 der Kontermutter 40 anliegt, dann befindet sich auch der
Kolbenschieber 33 in Sperrstellung. Um das Verschwenken des Kipphebels von der in
Fig.7 gezeigten Position in jene in F i g. 8 gezeigte Position zu erleichtern, ist
der Übergang von der einen Anlagefläche 46 zur anderen Anlagefläche 47 gerunde ausgebildet.
Die Verschwenkung des Kipphebels selbst erfolgt um eine Lagerachse 49, die sowohl-die
Führungsstange 44 nahe an derem hinteren Ende quer durchdringt und
beiderseits derselben
in Lagerbohrungen des Kipphebels 39 eingreift.
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Außer der gezeigten und vorstehend beschriebenen manuellen Verstellung
des Kolbenschiebers 33 ist es selbstverständlich auch möglich, diesem einen Steuermechanismus
zuzuordnen, mit dem er von Arbeitsstellung in Sperrstellu.1g oder zurück ferngesteuert
und automatisch überführbar ist.
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Die erfindungsgemäßen Lösungen erweisen sich in sofern als sehr vorteilhaft,
als ein Verschmutzen der Abstrahlöffnung 17 bzw. 34 oder gar ein Zusetzen derselben
durch im Arbeitsmittel enthaltene Verunreinigungen wirksam verhindert ist. Außerdem
ist in allen Fällen durch die gewählte Konstruktion ein Selbstreinigungseffekt an
der Vorrichtung erzielbar, weil etwaige Schmutzpartikel, die sich an jenen Teilen
des Hahnkükens 11 oder Kolbenschiebers 33 während der Zeit, in der sie sich in Arbeitsstellung
befinden, festsetzen, bei Überführung des Hahnkükens 11 bzw. des Kolbenschiebers
33 von der Arbeitsstellung in Sperrstellung von den besagten Teilen abgeschabt werden.
Darüber hinaus ist es generell von Vorteil, daß die Abstrahlöffnung zur Turbine
hingerichtet und außerdem so ausgebildet ist, daß eine gleichmäßige Verteilung des
Reinigungsmittels über den gesamten Arbeitsmittelleitungsquerschnitt gewährleistet
ist.