DE4303484C2 - Verfahren und Vorrichtung zum klopfenden Reinigen von Gegenständen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung der in den Oberbegriffen des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 4 genannten Art.

Eine solche Verfahrensführung und eine solche Vorrichtung sind aus der aus der DE 31 27 734 C1 bekannt. Der dort als Übertragungselement bezeichnete Stößel ist mit einem den unter Prozeßdruck stehenden Raum und den eine Druckfeder aufnehmenden Druckraum verbindenden Ausgleichskanal versehen. Weiterhin ist der Stößel mit einem Ringbund versehen. Anstelle des Druckausgleichskanales kann der die Feder aufnehmende Ausgleichsraum mit einer extern betriebenen Gasdruckausgleichseinrichtung verbunden sein. Bei beiden Ausführungsformen der bekannten Klopfeinrichtung erfolgt der Druckausgleich also im Bereich des Stößels, so daß dieser eine relativ komplizierte Bauart aufweisen muß.

Bei der Ausführungsform mit Ausgleichskanal zu dem unter Prozeßdruck stehenden Raum besteht die Gefahr, daß bei Vorhandensein von staubhaltigen Gasen im Prozeßraum Verschmutzungen in den Federaufnahmeraum eingetragen werden. Bei beiden Ausführungsformen ist der von dem einen Ende des Klopfelementes und vom dem Schlagantrieb begrenzte Freiraum mit der Atmosphäre verbunden. Das Schlagelement ragt einseitig aus der mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch betriebenen Schlageinrichtung hervor.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der vorstehend genannten Art anzugeben, bei dem der Druckausgleich auf einfache Weise erfolgt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die beiden Enden des Schlagelementes unter ein und demselben Druck gehalten werden, der im wesentlichen dem Druck im Prozeßraum entspricht.

Auf diese Weise wird der erforderliche Druckausgleich nicht mehr im Bereich des Klopfelementes durchgeführt, sondern im Bereich der mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch betriebenen Schlageinrichtung, so daß keine Verschmutzungen über einen freien Ausgleichskanal in die Federkammer eingetragen werden, was sehr schnell zu Betriebsstörungen führen könnte; weiterhin wird eine einfachere Gestaltung des Klopfelementes möglich. Das Klopfelement kann unter federelastischer Vorspannung durch mindestens eine Feder in Anlage gehalten sein oder durch pneumatische Beaufschlagung.

Weitere Unteransprüche richten sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens.

Die Erfindung richtet sich auch auf eine Klopfvorrichtung zum klopfenden Reinigen von in einem unter Druck stehenden Prozeßraum angeordneten Gegenständen, mit einem Gehäuse, einem durch die Wandung des Prozeßraumes greifenden und unter Beaufschlagung durch eine Vorspannungseinrichtung an dem Gegenstand anliegenden und abgedichtet im Gehäuse geführten länglichen Klopfelement und mit einem Schlagantrieb einschließlich eines auf das Klopfelement ausgerichteten länglichen Schlagelementes, wobei das eine Endes des Klopfelementes und das zugeordnete Ende des Schlagelementes in einen Freiraum des Gehäuses hineinragen derart, daß im Ruhezustand des Schlagantriebes die beiden Enden einen von der verfügbaren Schlagenergie abhängigen Abstand aufweisen.

Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Klopfelement im wesentlichen geradzylindrisch ausgebildet ist und daß das nicht dem Klopfelement zugewandte Ende des aus dem Schlagantrieb hervorragenden Schlagelementes von einem Ausgleichsraum umgeben ist, der mit dem Freiraum im Gehäuse in Verbindung steht und mit einem im wesentlichen dem Prozeßdruck entsprechenden Druck beaufschlagt ist.

Bei bevorzugter Beaufschlagung des Klopfelementes durch eine Feder ist diese in dem Freiraum angeordnet, so daß der Freiraum sowohl der Aufnahme der Feder als auch der Bereitstellung des für die Betätigung der Vorrichtung erforderlichen Beschleunigungsweges dient.

Weiterhin ist vorgesehen, daß in Klopfrichtung gesehen hinter einer dem federbeaufschlagten Ende des Klopfelementes zugeordneten Dichtung ein mit einem durch das Gehäuse herangeführten Sperrgas beaufschlagbarer Ringraum vorgesehen ist. Das Sperrgas kann dasselbe Gas sein, z. B. Stickstoff, wie es zur Beaufschlagung des Freiraumes und des Ausgleichsraumes verwandt wird.

Dieses Sperrgas kann durch eine in Klopfrichtung gesehen hinter dem Ringraum angeordnete weitere Dichtung in dem Ringraum gehalten werden und/oder durch einen gasdurchlässigen Filter in Richtung auf das Klopfende des Klopfelementes abströmen.

Weiterhin ist es zweckmäßig, daß das Gehäuse an seinem dem Gegenstand zugewandten Ende mit einem das Klopfelement mit Abstand umgebenden Führungskragen versehen ist, dessen freies Ende das Klopfelement noch mit Abstand von der den Prozeßraum begrenzenden Wand führt.

Vorzugsweise werden der Freiraum und der Ausgleichsraum mit einem niedrigeren Druck als der Ringraum beaufschlagt. Es ist jedoch auch möglich, Freiraum, Ausgleichsraum und Ringraum mit dem gleichen Druck zu beaufschlagen, wenn dieser etwas größer ist als der Prozeßdruck. In diesem Zusammenhang muß darauf hingewiesen werden, daß in den Ansprüchen und in der Beschreibung davon gesprochen wird, daß der Ausgleichsdruck, der auf das Schlagelement einwirkt, im wesentlichen dem Prozeßdruck entsprechen soll. Dieses bedeutet, daß der Ausgleichsdruck nicht in großem Maße von dem Prozeßdruck abweichen soll, da sonst das Schlagelement, das betriebsmäßig unter Einfluß der Feder an dem zu reinigenden Gegenstand gehalten wird, mit einer zusätzlichen Kraft beaufschlagt wird.

Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der der Ausgleichsdruck sich von dem Druck des Sperrgases unterscheidet und

Fig. 2 eine Vorrichtung, bei der Ausgleichsdruck gleich dem Sperrdruck ist.

In der Fig. 1 ist als zu reinigender Gegenstand schematisch eine aus Rohren aufgebaute Heizfläche 1 dargestellt, die in dem Druckbehälter 2 einer Kohlevergasungsanlage angeordnet ist. Die Heizfläche wird zumindest von außen von staubbeladenem Gas G beströmt.

An der Wandung des Druckbehälters 2 ist ein Stutzen 3 mit Montageflansch 3a zur Befestigung der Klopfeinrichtung 4 vorgesehen. Die Klopfeinrichtung 4 weist ein Gehäuse 5 mit Montageflansch 5a auf, über den sie mit dem Stutzen verschraubt wird. In dem Gehäuse 5 ist ein im wesentlichen geradzylindrisches Klopfelement 6 axial verschieblich gelagert. Das konisch verjüngte Klopfende 6a liegt an der Heizfläche 1 unter Beaufschlagung durch eine Druckfeder 7 an, die sich auf dem anderen Ende 6b des Klopfelementes einerseits und auf einer gehäuseseitigen Stufe 5a abstützt. Das Ende 6b ragt in einen in dem Gehäuse vorsehenen Freiraum 8 hinein, der auch die Feder auf nimmt.

Mit dem Gehäuse 5 ist eine Schlagantrieb 9 lösbar verbunden, der bei der Fig. 1 als doppelt wirkender pneumatischer Kolbenzylinderantrieb ausgebildet ist. Die als Schlagelement dienende Kolbenstange 10 ragt mit ihren beiden Enden 10a und 10b aus dem Zylinder 11 hervor. Klopfelement 6 und Kolbenstange 10 sind aufeinander ausgerichtet und liegen in derselben Achse. Das Ende 10a der Kolbenstange 10 ragt ebenfalls in den Freiraum 8 hinein. Das andere Ende 10b der Kolbenstange ist von einem Druckausgleichsgehäuse 12 umgeben, das eine Ausgleichskammer 13 begrenzt. Der Freiraum 8 und der Ausgleichsraum 13 sind miteinander über eine Leitung 14 miteinander verbunden, die ihrerseits über ein Druckregelventil 15 mit einer Druckquelle 16 verbunden ist, vorzugsweise N₂-Quelle.

In dem Gehäuse 5 ist ein Kanal 17 vorgesehen, der sich zu einem im Führungsabschnitt 5c des Gehäuses ausgebildeten Ringraum 18 hin erstreckt und über ein Regelventil 15′ ebenfalls mit der Druckquelle 16 verbunden ist. Auf dem dem Ende 6b zugeordneten Abschnitt des Klopfelementes 6 ist neben dem Ringraum 18 eine mehrteilige Dichtung 19 vorgesehen. Auf der in Klopfrichtung gesehen anderen Seite des Ringraumes 18 ist zunächst eine Kompaktdichtung 20 und dann ein als Filter wirkenden Metallgewebering 21 vorgesehen. Dabei ist die Dichtwirkung der Dichtungen 19 und 20 so eingestellt, daß das über den Kanal 17 herangeführte Gas nicht über die Dichtung 19 abströmen kann, sondern gezielt über die Bauteile 20 und 21 in den unter Prozeßdruck P₂ stehenden Raum abströmen kann.

Das Gehäuse 5 ist an seinem der Heizfläche zugewandten Ende mit einem Führungskragen 5d versehen, der das Klopfelement 6 mit Abstand umgreift und an dessen freiem Ende ein das Klopfelement umschließender und dieses führende Ringbauteil 22 angeordnet ist. Zur Ansteuerung der Regelventile 15 und 15′ ist ein Steuergerät 23 vorgesehen, dem ein aus dem Prozeßdruck P₁ über ein Meßgerät 24 abgeleitetes Steuersignal zugeführt wird. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 wird das Ventil 15 so geregelt, daß in dem Freiraum 8 und in dem Ausgleichsraum 13 ein dem Prozeßdruck P₂ entsprechender Druck eingestellt wird. Die Anlagekraft des Klopfelementes 6 an der Heizfläche 1 wird dann im wesentlichen alleine durch die Kraft der Feder 7 bestimmt. Bei Beschleunigung des Kolbens längs des Weges aus seiner in Fig. 1 dargestellten Ruhestellung bis zum Auftreffen auf die Stirnfläche des Endes 6b erfolgt ein Druckausgleich zwischen den Räumen 8 und 13 über die Leitung 14. Der im Ringraum 18 herrschende Druck wird vom Kontrollgerät 23 entsprechend einem Druck Δp über Regelventil 15′ etwas höher eingestellt als der Prozeßdruck P₂.

Zusammengefaßt: P₂ = P₈ = P₁₃ und P₁₈ etwas größer als P₂.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist der Kanal 17 direkt mit der Verbindungsleitung 14 verbunden, so daß das Steuergerät 23 nur das Regelventil 15 ansteuert. In diesem Falle gilt: P₈ = P₁₃ = P₁₈ und P₂ etwas kleiner als P₈.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 könnte auf die Feder 7 verzichtet werden, da wegen des Δp zum Druck P₂ für eine Anlage des Klopfelementes 6 an der Heizfläche 1 gesorgt wird. Wegen etwaiger Druckschwankungen im Prozeßraum sollte jedoch eine Feder 7 vorhanden sein.

Aus der Beschreibung der Figuren ist ersichtlich, daß der erforderliche Druckausgleich zum Behälterdruck R₂ hin nicht über eine besondere Beaufschlagung und Gestaltung des Klopfelementes erreicht wird, sondern über eine einfache Gestaltung und Betriebsweise des Schlagantriebes. Durch die gezielte Aufgabe eines Sperrgases in den Bereich des Stößels über den Ringraum 18 wird eine gerichtete Leckage in Richtung auf das Innere des Druckbehälters 2 erreicht, so daß eine Inertisierung des gesamten Klopfraumes erreicht wird. Dies wirkt korrosionshemmend. Weiterhin wird durch den Leckagestrom die für eine Staubfilterung vorgesehene Dichtung freigehalten.

Claims (11)

1. Verfahren zum klopfenden Reinigen von in einem unter einem Prozeßdruck stehenden Raum angeordneten Gegenständen, bei dem ein längliches Klopfelement in Anlage an dem zu reinigenden Gegenstand gehalten wird und Klopfenergie mittels eines länglichen und in beiden Längsrichtungen beschleunigbaren Schlagelementes auf das Klopfelement aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden des Schlagelementes unter ein und demselben Druck gehalten werden, der im wesentlichen dem Druck im Prozeßraum entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Prozeßraum erfaßt und der die beiden Enden des Schlagelementes beaufschlagende Druck in Abhängigkeit von dem gemessenen Prozeßdruck eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Klopfrichtung gesehen mit Abstand von dem vom Schlagelement beaufschlagten Ende des Klopfelementes ein Sperrgas aufgebracht wird derart, daß es höchstens in Richtung auf das Klopfende des Klopfelementes abströmen kann.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 -3, dadurch gekennzeichnet, daß das Klopfelement unter federelastischer Vorspannung in Anlage gehalten wird.

5. Vorrichtung zum klopfenden Reinigen von in einem unter einem Prozeßdruck stehenden Prozeßraum angeordneten Gegenständen mit einem Gehäuse, einem durch die Wandung des Prozeßraumes greifenden und unter Beaufschlagung durch eine Vorspannungseinrichtung an dem Gegenstand anliegenden und abgedichtet im Gehäuse geführten länglichen Klopfelement und mit einem Schlagantrieb einschließlich eines auf das Klopfelement ausgerichteten länglichen Schlagelementes, wobei das eine Ende des Klopfelementes und das zugeordnete Ende des Schlagelementes in einen Freiraum des Gehäuses hineinragen derart, daß im Ruhezustand des Schlagantriebes die beiden Enden einen von der verfügbaren Schlagenergie abhängigen Abstand aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß das Klopfelement (6) im wesentlichen geradzylindrisch ausgebildet ist und daß das nicht dem Klopfelement (6) zugewandte Ende (10b) des aus dem Schlagantrieb hervorragenden Schlagelementes (10) von einem Ausgleichsraum (13) umgeben ist, der mit dem Freiraum (8) im Gehäuse (5) in Verbindung steht und mit einem im wesentlichen dem Prozeßdruck (P₂) entsprechenden Druck (P₁₃, P₈) beaufschlagt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Beaufschlagung des Klopfelementes (6) durch eine Feder (7) diese in dem Freiraum (8) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Klopfrichtung gesehen hinter einer dem federbeaufschlagten Ende (6b) des Klopfelementes zugeordneten Dichtung (19) ein mit einem durch das Gehäuse (5) herangeführten Sperrgas beaufschlagbarer Ringraum (18) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß in Klopfrichtung gesehen hinter dem Ringraum (18) eine weitere Dichtung (20) und/oder ein gasdurchlässiger Filter (21) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) an seinem dem Gegenstand (1) zugewandten Ende mit einem das Klopfelement (6) mit Abstand umgebenden Führungskragen (5d) versehen ist, an dessen freiem Ende (22) das Klopfelement (6) noch mit Abstand von der im Prozeßraum (2) begrenzenden Wand geführt ist.

10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiraum (8) und der Ausgleichsraum (13) mit einem niedrigeren Druck (Δp) als der Ringraum (18) beaufschlagt sind.

11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5-9, dadurch gekennzeichnet, daß Freiraum (8) und Ausgleichsraum (13) und Ringraum (18) mit dem gleichen Druck beaufschlagt sind, der größer (Δp) als der Prozeßdruck ist.