DE3616120A1 - Verfahren zum entfernen von substanzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Substanzen, insbesondere von chlorierten Kohlenwasserstoffen wie dioxinhaltigen Substanzen, aus Geräten, insbesondere aus Tranformatoren und Kondensatoren, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine hierzu geeignete Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 16.

Es sind verschiedene Verfahren mit mehr oder weniger guten Ergebnissen bekanntgeworden, Öle, die unter anderem chlorierte Kohlenwasserstoffe aufweisen und in Geräten wie Transformatoren verwendet werden, vollständig zu entfernen.

Diese bekannten Verfahren lassen sich in zwei Kategorien einteilen, nämlich in das Verfahren, bei dem Transformatoren in besonders ausgerüsteten Werkstätten behandelt werden, und in das Verfahren, bei dem Transformatoren an Ort und Stelle behandelt werden.

Die Behandlung von Transformatoren in den besonders ausgerüsteten Werkstätten ermöglicht durchschnittliche Ergebnisse, erfordert jedoch zuvor den Abtransport der Transformatoren. Dies ist keinesfalls eine leichte Arbeit, wenn die Größe und das Gewicht dieser Geräte, die nicht immer leicht zugänglich sind, und ihr Transport in Fahrzeugen, die in Hinblick auf Abdichtung bzw. Isolation speziell ausgerüstet sein müssen, sowie ferner in Betracht gezogen wird, daß die Geräte während der Reinigung durch andere ersetzt werden müssen. Bei dem bekannten Verfahren dauert die Reinigung besonders lange.

Letzten Endes besteht dieses Verfahren darin, alle Teile bzw. Elemente des Tranformators abzumontieren, die nach der Reinigung Stück für Stück wieder zusammenmontiert werden müssen, was die Wiedereinstellung und Regelung der Spannungen nach der Neumontage erfordert. Die Transformatoren müssen von den Baueinheiten, in die sie integriert sind, freigemacht und transportiert werden können. Es ist offensichtlich, daß die Behandlung in den Werkstätten, die für die Transformatoren besonders ausgerüstet sind, Unannehmlichkeiten bereitet, da praktisch immer die zu reinigenden Transformatoren zeitweilig ersetzt werden müssen. Dies ist besonders lästig. Zudem weist das Verfahren nur eine mittelmäßige Wirksamkeit auf.

Hauptsächlich, um diese großen Nachteile zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, die Transformatoren an Ort und Stelle zu reinigen.

Hierzu werden die Transformatoren von ihrem - eine Gefahr darstellenden - Öl entleert und das Öl wird einfach durch eine Substanz ersetzt, die sicherer ist. Dieses Verfahren weist den schwerwiegenden Nachteil auf, daß in Flachspulen, magnetischen Schaltkreisen, Wicklungen usw. merkliche Mengen des gefährlichen Öls verbleiben, was insgesamt zu einer Konzentration von mehr als 1000 ppm führt.

Zur Beseitigung dieses schwerwiegenden Nachteils ist auch vorgeschlagen worden, nach der Entleerung der Transformatoren diese unter Unterdruck zu setzen, bevor das gefährliche Öl durch eine andere Substanz ersetzt wird. Dieses Verfahren bringt jedoch keine merkliche Verbesserung, denn das verbleibende gefährliche Öl hat immer noch eine Konzentration von mehr als 1000 ppm.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 16 zu schaffen, das einfach, schnell und unproblematisch ist und das es erlaubt, Geräte wie Transformatoren an Ort und Stelle zu reinigen, ohne daß sie demontiert werden müßten, und das eine sehr geringe Restkonzentration der zu entfernenden Substanzen erbringt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einer Konzentration der giftigen Substanzen von weniger als 5 ppm in dem Lösungsmittel und kann sogar zu einer Konzentration von weniger als 1 ppm führen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können vorteilhafterweise das Gerät oder die das Gerät bildenden Teile entweder zur unmittelbaren späteren Verwendung dieser Teile oder zur Dekontamination im Hinblick auf die Wiederverwendung bzw. das Recycling der verwendeten Materialien gereinigt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird mindestens ein vorgegebener Bereich weit oben an dem Gerät und weit oben an jedem der das Gerät bildenden Teile oder ein Bereich weit oben an einem der Teile ausgewählt und der Wirkung des Lösungsmittels unterworfen, bis die giftige Substanz aus diesem Bereich entfernt ist. Daraufhin wird schrittweise vorgegangen, angefangen von diesem vorgegebenen Bereich zu weiter unten liegenden Bereichen des Gerätes oder des Teils des Gerätes hin. Damit wird die giftige Substanz aus jedem Bereich neben dem erwähnten Bereich völlig entfernt, bis die Substanz vollständig von den erwähnten Teilen entfernt ist.

Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden Schwingungen erzeugt, wobei das Gerät oder die das Gerät bildenden Teile akustischen Schwingungen oder Schallwellen ausgesetzt werden, wobei die Schallwellen mittten in dem unter Druck gesetzten Lösungsmittel erzeugt werden und zur Vermeidung von Interferenzen in ihrer Amplitude, in ihrer Periodendauer und ihrer Frequenz moduliert sind, um eine Kombination von Dauerschwingungen und intermittierenden Schwingungen zu erhalten.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Die einzige Figur eine schematische, perspektivische und teilweise aufgeschnittene Ansicht zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der hierzu geeigneten Vorrichtung.

Das erfindungsgemäße Verfahren, das dazu bestimmt ist, das Gerät 1, wie beispielsweise einen Transformator, einen Kondensator oder dergleichen von giftigen Substanzen wie dioxinhaltigem Transformatorenöl zu befreien, welches das Gerät enthält, besteht daraus, zunächst die giftige Substanz aus dem Gerät abzulassen, dann mit Hilfe eines Lösungsmittels für die giftige Substanz das Gerät zu reinigen, und zwar entweder manuell oder mechanisch, durch Waschen oder Abspritzen oder durch Aufspritzen von unter Druck stehendem Lösungsmittel auf die zugänglichen inneren Wände des Gerätes. Dann wird durch Abpumpen die Mischung des Lösungsmittels mit der giftigen Substanz bis zu dem Augenblick entfernt bzw. eliminiert, in dem die Konzentration der giftigen Substanz in der Mischung einen vorgegebenen Wert erreicht hat.

Wenn die Reinigung an Ort und Stelle stattfindet, wird danach die Inneneinrichtung des Gerätes, wie Flachspulen, magnetische Schaltkreise und Wicklungen, ohne Demontage des Gerätes und ohne Demontage dieser Teile, die sich gegenseitig abdecken, gereinigt. Dabei wirken das Reinigungsmittel und Schwingungen zusammen, die dazu dienen, das Reinigungsmittel unter Zuhilfenahme der Kapillarwirkung zwischen die vorgenannten Teile der Inneneinrichtung eindringen zu lassen und durch Abpumpen die Mischung aus Lösungsmittel und giftiger Substanz von dort zu entfernen, bis die Konzentration der giftigen Substanz in der Mischung den gewünschten Wert erreicht hat.

Angesichts der ausgezeichneten Ergebnisse, die mit der Behandlung des Gerätes an Ort und Stelle erreicht werden, ohne daß zuvor Teile oder Elemente des Gerätes, durch die es gebildet ist, demontiert werden müßten, ist es offensichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren umso eher angewendet werden kann, wenn die Teile nach ihrer Entfernung aus dem Gerät gereinigt werden sollen. Diese Lösung erweist sich als besonders vorteilhaft für die Dekontamination von unbrauchbaren Elementen des Gerätes, bei den man keine Verwendung mehr für die Elemente hat. Es ist nämlich möglich, die häufig sehr teuren Vorsichtsmaßnahmen gegen Umweltverschmutzung zu vermeiden, ohne daß es jedesmal erforderlich wäre, die Gefahr mittels Lagerung oder Vernichtung des Gerätes völlig zu vermeiden. Die dank des erfindungsgemäßen Verfahrens mögliche Reinigung erfolgt hingegen in einer solchen Weise, daß die das Gerät bildenden Materialien gefahrlos wiederverwendet werden können.

Für die Reinigung des Gerätes an Ort und Stelle und ohne Demontage der das Gerät bildenden Elemente können, wenn die Geräte ein geringes Gewicht und einen geringen Platzbedarf aufweisen, die Schwingungen dadurch erzeugt werden, daß das Gerät auf einen Schwingtisch gestellt wird, wobei das Lösungsmittel unter Druck oder drucklos an dem oberen Bereich des Gerätes verteilt wird. Das gleiche Reinigungsverfahren kann für die Reinigung von erhabenen oder vorspringenden Teilen des Geräts angewendet werden.

Für die Reinigung des Gerätes an Ort und Stelle, bei welchem Verfahren die Masse entscheidend dafür ist, ob auf einen Schwingtisch zurückgegriffen wird, können vorteilhafterweise die Schwingungen dadurch erzeugt werden, daß das Gerät und seine es bildenden Teile Schallwellen ausgesetzt werden. Dieses Reinigungsverfahren ist gleichermaßen für die demontierten Teile der Geräte anwendbar.

Erfindungsgemäß sind somit zwei Lösungen vorgesehen, die daraus bestehen, entweder die Vibrationen durch akustische Schwingungen bzw. Schallwellen in den Teilen des Gerätes zu erzeugen, auf denen das Lösungsmittel druckbeaufschlagt oder drucklos verteilt wird, oder die Schwingungen bzw. Vibrationen in einer Lösungsmittelmenge - druckbeaufschlagt oder drucklos - zu erzeugen, wobei eine Berührung des Lösungsmittels mit den Elementen stattfindet.

Bei Geräten mit großen Abmessungen findet die Reinigung vorteilhafterweise dergestalt statt, daß die Innenausrüstung des Gerätes entweder in einem vorgegebenen Bereich 3 oder zugleich in mehreren vorgegebenen Bereichen 3, die sich in maximaler Höhe an dem Gerät oder in maximaler Höhe an jedem der Ausrüstungsteile 2 befinden, der Wirkung des Lösungsmittels unter Druck oder drucklos und den akustischen Schwingungen bzw. Schallwellen unterworfen wird, bis die giftige Substanz aus den angestrebten Bereichen entfernt ist. Man geht dann schrittweise vor, angefangen von der oder den Bereichen 3 auf nach und nach tiefere Ebenen in dem Gerät bis zur Entfernung von Resten der Substanz, die zwischen den einander versperrenden Teilen des Gerätes verblieben sind, die die Innenausrüstung 2 bilden. Es ist offensichtlich, daß auf dieselbe Art und Weise vorgegangen werden kann, um Teile mit beachtlichem Rauminhalt zu dekontaminieren.

Um die Interferenzen zu vermeiden, die in den erwähnten Innenausrüstungen 2 entstehen könnten, werden vorteilhafterweise die Schallwellen in ihrer Amplitude, in ihrer Periodendauer und in ihrer Frequenz moduliert, um eine Kombination aus Dauerschwingungen und intermittierenden Schwingungen zu erhalten. Es werden ausgezeichnete Ergebnisse erzielt, wenn als akustische Schwingungen Ultraschallwellen verwendet werden, d.h., wenn die Frequenz oberhalb von 20 kHz liegt.

Als Lösungsmittel für die giftige Substanz, beispielsweise für PCB, Askarel oder ein anderes dioxinhaltiges Öl, wird eine Mischung verwendet, die einen Kohlenwasserstoff, der aus den aliphatischen und alizyklischen Kohlenwasserstoffen ausgewählt wurde, und einen vierwertigen Ammoniak enthält. Der ausgewählte Kohlenwasserstoff ist - wohlverstanden - nicht toxisch und bei einem vierwertigen Ammoniak mit einer Dichte unterhalb von 1 bei 20°C, und schließlich hat dieser Kohlenwasserstoff einen Siedepunkt im Bereich zwischen 36°C und 270°C und ist unterhalb von 300°C nicht entflammbar. Der ausgewählte vierwertige Ammoniak muß eine gute Löslichkeit in dem ausgewählten Kohlenwasserstoff haben und muß ausgezeichnete Lösungseigenschaften gegenüber Substanzen wie beispielsweise polychlorierten Biphenylen aufweisen. Im übrigen muß der Ammoniak sich gegenüber Halbleitern neutral verhalten und unterhalb von 300°C nicht entflammbar sein.

Ausgezeichnete Ergebnisse werden mit einem Lösungsmittel erzielt, das aus einer Decalin-Mischung mit 5% Dimethyl- Distearyl-Ammoniumchlorid besteht. Es ist von Vorteil, diesen vierwertigen Ammoniak zu verwenden, der außerdem als Grundstoff für eine Vielzahl von Detergentien dient, im Hinblick auf seinen relativ maßvollen Preis und in Hinblick auf den aliphatischen Kohlenwasserstoff in Verbindung mit dem Decalin, welcher Kohlenwasserstoff PCB-Öle wie Askarel sehr gut löst und der im übrigen den Vorteil aufweist, bei den im Laufe der Reinigung auftretenden Temperaturen sehr stabil zu sein. Das Decalin, das ein Molekulargewicht von 138 hat, ist bei Umgebungstemperatur flüssig. Sein Klarpunkt liegt bei 58°C, sein Selbstentflammpunkt bei 426°C und sein Siedepunkt bei 190°C. Ferner ist die Dichte 0,89 bei 20°C.

Darüber hinaus weist das Decalin den Vorteil einer sehr geringen Giftigkeit auf, was die folgenden Werte zeigen. DL 50 bei Ratten: 4,2 g/kg (oral), und die tödliche Konzentration in Luft für Ratten beträgt 500 ppm.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 4 für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist ein Gehäuse 5 auf, in dem ein Schwingungserzeuger 6 angeordnet ist, wobei die Schwingungen oder Wellen durch Pfeile 7 schematisch angedeutet sind. Das Gehäuse 5 ist mit einer festen oder starren Umwandung 8, die an ihm befestigt ist, versehen, die in der Lage ist, dem Druck zu widerstehen, wenn Lösungsmittel unter Druck verwendet wird, und die zugleich eine Wellen- bzw. Schwingungsleitfunktion hat. Eine Versorgungsleitung 9 für Lösungsmittel, das ggf. unter Druck steht, ist an diese Umwandung 8 angeschlossen. Die Umwandung 8 weist ferner ein Ventil 10 auf, das das Entweichen oder das Abpumpen der Luft erlaubt, wenn die Lösung in die Wandung hineingelassen wird. Eine verformbare Umwandung 11 ist an der Basis der starren Umwandung 8 befestigt und ist dazu bestimmt, innig an einer Oberfläche 12 der Ausrüstung 2 anzuliegen, auf welche die Vorrichtung aufgelegt wird, um die Reinigung durch Einspritzung des Lösungsmittels zwischen die Elemente der Ausrüstung durchzuführen. Dabei dringt das Lösungsmittel zwischen letztere dank der Kapillarität in kombinatorischer Wirkung der Schallwellen mit dem Lösungsmittel ein, das in der Vorrichtung und auf der Ausrüstung vorhanden ist, auf welche die Vorrichtung gelegt worden ist.

Die Ausbildung der Vorrichtung erlaubt dank der Abdichtung, die an der Stelle realisiert wird, wo die Vorrichtung auf die Ausrüstung 2 gelegt wird, die Fortpflanzung der durch den Schwingungserzeuger 6 erzeugten Wellen quer über das im Inneren der Umwandungen 8 und 11 eingeschlossene Lösungsmittel. Ferner erlaubt sie den unmittelbaren Kontakt des Lösungsmittels mit dem zu reinigenden Bereich ebenso wie die notwendige akustische Kopplung vom Lösungsmittel zur Ausrüstung 2, von der die Gesamtwirksamkeit der Vorrichtung abhängt, und weist weitere Vorteile hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit des Lösungsmittels und des Fehlens der Kontamination letzterer auf. Diese Vorrichtung 4, die mobil ausgebildet ist, wird entweder von Hand oder mit Hilfe eines programmierten Roboters verschoben, um alle zu reinigenden Zonen bzw. Bereiche abzudecken. Die Vorrichtung weist auf der festen Umwandung 8 nicht dargestellte Einrichtungen auf, die dazu dienen, eine richtige Ausrichtung der Vorrichtung zu erlauben und die Vorrichtung für vorgegebene Zeit in der gewünschten Position zu halten.

Selbstverständlich könnten in Abhängigkeit von der Ausbildung der Oberfläche des zu reinigenden Bereichs 3 in dem Gehäuse 5 soviele Generatoren oder Wellenerzeuger vorgesehen sein, wie es erforderlich ist, um das Lösungsmittel zwischen die Elemente der Ausrüstung 2 eintreten und in diese hineinströmen zu lassen.

Claims (18)

1. Verfahren zum Entfernen von Substanzen insbesondere von giftigen Flüssigkeiten, aus Geräten, die tiefe, schmale und/oder unzugängliche Ausnehmungen, Spalten od.dgl. aufweisen, insbesondere aus Transformatoren, Kondensatoren usw., wobei zunächst das Gerät von der Substanz entleert wird und zugängliche Teile mit einem Reinigungsmittel, insbesondere einem druckbeaufschlagten Lösungsmittel für die Substanzen, gereinigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsmittel zur Förderung des Eindringens in die Ausnehmungen Schwingungen un­ terworfen wird, die von einem Schwingungserzeuger auf das Reini­ gungsmittel übertragen werden und mit denen die Kapillarwirkung unterstützt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Substanzen in dem Reinigungsmittel gemessen wird und das Reinigungsmittel mit den darin befindlichen Substanzen entfernt wird, wenn die Konzentration einen vorgegebenen Wert erreicht hat.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Geräte an ihrem Einsatzort behandelt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Geräte vor der Behandlung demontiert werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen dadurch hervorgerufen werden, daß das Gerät oder die zu reinigenden Teile des Gerätes auf einen Schwingtisch aufgebracht werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen dadurch hervorgerufen werden, daß das Gerät oder die zu reinigenden Teile des Gerätes Schallwellen ausgesetzt werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu reinigenden Teile des Gerätes von den Substanzen dadurch vorgereinigt werden, daß Lösungsmittel unter Druck aufgespritzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druck befindliche Lösungsmittel mit Schallwellen beaufschlagt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein vorgegebener Bereich sehr weit oben an dem Gerät oder an den zu reinigenden Teilen der Wirkung des Lösungsmittels bis zur Entfernung der Substanzen aus diesem Bereich ausgesetzt wird, daß danach angefangen von diesem vorgegebenen Bereich in Reinigungsabschnitten von oben nach unten das Gerät oder die zu reinigenden Teile von den Substanzen gereinigt werden, und daß die Substanzen aus allen zu dem erwähnten Bereich benachbarten Bereichen entfernt werden, bis die Substanzen insgesamt aus dem Gerät oder den zu reinigenden Teilen entfernt sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Interferenzen die Schwingungen amplituden-, pulsweiten- und/oder frequenzmoduliert werden, um eine Kombination aus Dauerschwingungen und intermittierenden Schwingungen zu erhalten.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Schallwellen im Ultraschallbereich liegen.

12. Verfahren nach einem der vorhergenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel ein Gemisch verwendet wird, das einen Kohlenwasserstoff aufweist, der unter aliphatischen und alizyklischen Kohlenwasserstoffen und einem vierwertigen Ammoniak ausgewählt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein ungiftiger Kohlenwasserstoff, der bei Umgebungstemperatur flüssig ist und eine Dichte von weniger als 1 bei 20°C aufweist, ausgewählt wird, wobei dieser Kohlenwasserstoff mit einem vierwertigen Ammoniak mischbar ist und einen Siedepunkt im Bereich von 36°C bis 270°C aufweist und unterhalb von 300°C nicht selbstentzündlich ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein vierwertiger Ammoniak, der in einem aliphatischen oder alizyklischen Kohlenwasserstoff löslich ist, und der gegenüber den verwendeten giftigen Substanzen Reinigungseigenschaften aufweist und der sich gegenüber Halbleitern neutral verhält und unterhalb von 300°C nicht entflammbar ist, ausgewählt wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als giftige Substanz PCB und/oder ein dioxinhaltiges Öl verwendet wird und daß die zu reinigenden Teile der Geräte magnetische Schaltkreise, Flachspulen, Wicklungen und/oder aus Cellulose bestehende Teile der Geräte sind.

16. Vorrichtung zur Reinigung von Geräten oder von Teilen von Geräten von Substanzen insbesondere zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse verwendet wird, in dem mindestens ein Schwingungserzeuger angeordnet ist, für das eine starre Umwandung vorgesehen ist, die an dem Gehäuse derart befestigt ist, daß die abgestrahlten Schwingungen dirigiert werden, und die dem Druck standhalten kann, und daß eine mit unter Druck stehendem Lösungsmittel beaufschlagte Leitung vorgesehen ist, die an die starre Umwandung angeschlossen ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Ventil in der starre Umwandung vorgesehen ist, das das Austreten oder das Absaugen von Luft erlaubt, wenn das Lösungsmittel in die starre Umwandung eingetreten ist, und daß eine verformbare Umwandung vorgesehen ist, die am Umfang der starre Umwandung gelagert ist und für die innige Anpassung an die Oberfläche, auf welche die Vorrichtung aufgebracht wird, bestimmt ist.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß auf der starre Umwandung oder dem Gehäuse eine Ausrichteinrichtung vorgesehen ist, mit der die Vorrichtung zeitweilig in der gewünschten Stellung ausrichtbar ist und dort unbewegt verbleiben kann.