DE4432503C2 - Verfahren zum Reinigen der Hohlkörper eines Wärmetauschers und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung der Hohlkörper eines Wärmetauschers, insbesondere eines Ölkühlers für ein Kraftfahrzeug und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Moderne Wärmetauscher sind wabenartig und sehr feinmaschig aufgebaut und sie besitzen infolgedessen sehr enge Durchströmkanäle. Dies führt dazu, daß bereits bei der Herstellung und auch später im Betrieb, sich die Kanäle oder zumindest ein Teil davon zusetzen und infolgedessen die geforderte Kühlwirkung nicht erreicht wird bzw. nachläßt. Dies kann dann zu erheblichen Schäden an der mit diesem Wärmetauscher ausgestatteten Maschine bspw. einem Fahrzeugmotor führen. Auf dem genannten Sektor werden die Wärmetauscher von Öl oder Wasser durchströmt, und die Kühlung erfolgt mit Luft oder Wasser. Das flüssige Medium wird an einer Stelle in den Wärmetauscher eingeleitet und an einer anderen herausgeleitet. Insofern besitzt also ein derartiger Wärmetauscher zumindest je eine Einlaßbohrung und eine Auslaßbohrung oder dgl. Öffnung.

Nach der Fertigung oder auch nach einer Instandsetzung werden die Wärmetauscher derzeit mit Hilfe eines Rütteltisches, mittels Ultraschall oder einer Durchspülung mit Öl oder Wasser gereinigt. Trotzdem bleiben in Ecken, im sogenannten Netz oder, an Schikanen zum Verlangsamen der Medienströmung Fertigungsrückstände, betriebsbedingter Schmutz, Späne und dgl. stecken. Die Reinigung ist infolgedessen nicht vollkommen, was im Endeffekt zu Leistungsschwankungen der Wärmetauscher innerhalb einer Serie führt oder Schmutz in andere Bauteile des Kreislaufes gelangen kann.

Die DE 40 03 635 C1 offenbart eine Vorrichtung, mit der Flüssigkeit unter Druck in verstopfte sanitäre Rohrleitungen gedrückt wird. Die US 3 094 131 beschreibt einen Spülvorgang für einen Kraftfahrzeug-Kühler.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur verbesserten Reinigung der Hohlkörper eines Wärmetauschers, insbesondere eines Ölkühlers für ein Kraftfahrzeug, zu entwickeln und auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Reinigung der Hohlkörper eines Wärmetauschers, insbesondere eines Ölkühlers für ein Kraftfahrzeug gelöst, welches die im Anspruch 1 aufgeführten Verfahrensschritte aufweist.

Dieses Reinigungsverfahren ist nicht nur äußerst effektiv und wesentlich besser als die bekannten Verfahren, sondern auch sehr umweltfreundlich, wenn man hinsichtlich des Gases und der Flüssigkeit die geeignete Auswahl trifft. Es kommt noch hinzu, daß die Reinigung aufgrund der Effektivität rasch durchzuführen ist, was eine erhebliche Zeitersparnis und damit auch eine Kostenreduzierung bewirkt.

Kernpunkte dieses Verfahrens sind vor allen Dingen die Verwendung eines hochgespannten Gas-Flüssigkeits-Gemisches sowie das schlagartige Einleiten in den zu reinigenden Wärmetauscher. Hinsichtlich des Druckes geht man bevorzugterweise an die obere Druckgrenze, für welche der betreffende Wärmetauscher noch zugelassen ist. Im Falle von Kraftfahrzeug-Wärmetauschern kann der zulässige Druck bspw. in der Größenordnung von 5 bar bis 40 bar liegen.

Das Gas-Flüssigkeits-Gemisch tritt nicht nur mit sehr hoher Geschwindigkeit in den Wärmetauscher ein, sondern aus diesem auch wieder aus. Infolgedessen ist es von Vorteil, daß man die Entspannung nicht einfach in die freie Atmosphäre vornimmt und so bspw. das ganze Umfeld vernebelt, sondern daß die Einleitung in ein Entspannungsgefäß erfolgt. Von dort kann der Druckabbau vorgenommen werden, ohne daß es zu einer Beeinträchtigung der Bedienungsperson der entsprechenden Vorrichtung kommt. Außerdem kann man dabei für entsprechende Schalldämmung sorgen.

Die Flüssigkeit kann wiederaufbereitet und dadurch erneut verwendet werden, wobei man beispielsweise eine entsprechende Filterung vornimmt. Wenn es sich beim Gas bspw. um Preßluft, Stickstoff oder dgl. handelt, so ist eine Aufbereitung zumindest aus Kostengründen nicht notwendig bzw. zweckmäßig.

Im übrigen kann dieses Verfahren auch zur Reinigung ähnlicher Geräte herangezogen werden, bspw. zum Reinigen von Filtern, die einen vergleichbaren Aufbau aufweisen, wie die beschriebenen modernen Wärmetauscher.

Wenn man die Flüssigkeit aus dem Entspannungsgerät abzieht so kann man sie, insbesondere direkt, in eine Filtervorrichtung leiten, wo die festen Bestandteile ausgefiltert werden. Insofern ist es von besonderem Vorteil, daß man in Weiterbildung des Verfahrens das Filterpapier oder dgl. aus dieser Filtervorrichtung entnimmt und entweder zur Dokumentationszwecken oder zum Nachweis einer erfolgreichen Reinigung aufbewahrt bzw. an den Auftraggeber aushändigt.

Ein mehrmaliger Austausch des Filterpapiers oder dgl. ermöglicht im übrigen die sichere Überprüfung der erfolgreichen Reinigung des Wärmetauschers oder dgl., wenn die Verfahrensschritte mehrmals hintereinander durchgeführt werden. Letzteres ist so lange zweckmäßig, bis sich auf dem Filterpapier keine Ablagerungen mehr zeigen.

Die Aufgabe wird außerdem von einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens gelöst, welche gemäß Anspruch 12 ausgebildet ist. Diese Anlage kann sehr kompakt aufgebaut sein und sie besitzt außer den genannten Komponenten selbstverständlich auch noch ein geeignetes Bedienpult, von dem man aus alle Funktionen steuert, insbesondere die Ventile betätigt.

Eine Weiterbildung dieser Anlage wird dadurch gekennzeichnet, daß das Entspannungsgerät mittels eines Deckels verschließbar ist und einen dunklen, insbesondere schwarzen Boden aufweist. Auf diesem lagern sich die aus dem Wärmetauscher entfernten festen Bestandteile ab. Hierbei kann es sich um helle Metallteile handeln, bspw. Späne von der Herstellung oder auch beim Betrieb des Wärmetauschers in diesen gelangte Späne und dgl. Sie sind auf dem dunklen, insbesondere schwarzen Boden leicht erkennbar. Auf diese Weise kann man insbesondere bei zwei oder mehrmaliger Wiederholung des Spülvorgangs den Erfolg bzw. fortschreitenden Erfolg der einzelnen Schüsse sicher überwachen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist durch eine Beleuchtungseinrichtung für den Boden des Entspannungsgeräts gekennzeichnet. Sie kann sich entweder automatisch einschalten, wenn der Deckel geöffnet wird oder aber separat beispielsweise vom erwähnten Bedienpult aus eingeschaltet werden. Sie kann direkt in die Anlage integriert oder örtlich getrennt von dieser montiert sein.

Bei der Flüssigkeit handelt es sich bevorzugterweise um Wasser und beim Gas um Luft oder Stickstoff. Beides sind preiswerte und problemlos zu beschaffende Medien. Die Luft bzw. der Stickstoff muß nicht aufgefangen werden, vielmehr kann sie aus dem Entspannungsgefäß in die Atmosphäre entweichen. Als Druckquelle kommt z. B. eine mit der Luft bzw. dem Stickstoff gefüllte Stahlflasche bekannter Art in Frage. Das Wasser kann man bevorzugterweise in einem Wassertank bereithalten. Von Zeit zu Zeit kann es daraus abgelassen und teilweise oder ganz durch neues Wasser ersetzt werden. Die aus der Druckluftflasche entweichende Druckluft oder dgl. strömt über eine bekannte Druckminderungseinrichtung, in welcher der Druck auf den für den betreffenden Wärmetauscher geeigneten bzw. zulässigen Druck reduziert werden kann. Anstelle einer Druckluftflasche oder dgl. kann selbstverständlich auch ein Luftverdichter geeigneter Bauart verwendet werden.

Statt Wasser kann man im Bedarfsfalle selbstverständlich auch eine andere geeignete Flüssigkeit verwenden, bspw. Petroleum oder ein anderes bekanntes fett- und/oder öllösendes Medium. Denkbar ist natürlich auch die Hinzufügung eines solches Mediums in das Wasser.

Desweiteren ist es in vorteilhafter Weise möglich, daß der Flüssigkeit Zusätze zum Anweichen und/oder Ablösen von Schmutzteilchen, ein Aluminiumreiniger, eine phosphat- oder alkalische Pufferung und dgl. beigefügt sind. Was man im einzelnen verwendet hängt vor allen Dingen vom jeweiligen Herstellungsverfahren und Material dieses Wärmetauschers und auch von dessen Einsatzgebiet ab, wobei letzteres Einfluß auf die jeweilige Art der Ablagerung hat.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt anhand einer perspektivischen Darstellung den schematischen Aufbau der Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Von einer Druckgasquelle, bspw. einem Vorratsbehäter 1, strömt das darin enthaltene Gas, vorzugsweise Luft, über eine Druckmindervorrichtung 2 in einen Mischbehälter 3. Beim Vorratsbehälter 1 kann es sich bspw. um eine herkömmliche Stahlflasche handeln, wie man sie zur Bevorratung von Luft, Stickstoff und anderen Gasen kennt. Stattdessen ist aber auch die Verwendung eines Druckerzeugers (nicht dargestellt) in Form eines Kompressors für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Wichtig ist nur, daß über die Leitung 4 das gasförmige Medium - nachstehend wird der Einfachheit halber lediglich noch von "Luft" gesprochen, ohne daß dies einschränkend verstanden werden darf - insbesondere mit dem vorgesehenen, bzgl. der Druckquelle reduzierten Druck in den Mischbehälter 3 gelangt. Am Auslaß des Vorratsbehälters 1 sowie vor Eintritt in den Mischbehälter 3 ist je ein Absperrventil 5 bzw. 6 vorgesehen. Die Druckmindervorrichtung 2 ist mit einem Einstellorgan 7 sowie einer Druckanzeigevorrichtung 8 für den zugeführten hohen Druck und einer Druckanzeigevorrichtung 9 für den geminderten austretenden Druck ausgestattet.

In den Mischbehälter 3 wird über eine Leitung 10 eine Flüssigkeit eingeleitet, vorzugsweise Wasser. Der Einfachheit halber wird nachstehend lediglich noch von "Wasser" gesprochen, ohne daß dies einschränkend verstanden werden soll. Das Wasser befindet sich in einem Vorratsbehälter 11, aus dem es mittels einer Förderpumpe 12 über die Leitung 10 in den Mischbehälter 3 gepumpt wird. Denkbar ist auch ein unmittelbarer Anschluß an ein Leitungsnetz, jedoch wird einem Kreislauf mit einem Vorratsbehälter 11 und einer Förderpumpe 12 der Vorzug gegeben.

Im Mischbehälter 3 findet eine Durchmischung von Wasser und Luft statt, wobei dieses Gemisch unter einem vorbestimmten Druck gehalten wird. Der Mischbehälter 3 ist mit einer Auslaßleitung 13 ausgestattet, in welche ein steuerbares Absperrorgan 14 eingesetzt ist. Es kann sich um ein bekanntes bspw. elektrisch oder pneumatisch steuerbares Ventil handeln.

Die Auslaßleitung 13 wird, insbesondere über eine geeignete Verschraubung oder dgl., mit einer Einlaßöffnung des zu reinigenden Wärmetauschers 15 strömungsverbunden. Mit dem Auslaß dieses Wärmetauschers 15 ist eine weiterführende Leitung 16 strömungsverbunden oder umgekehrt, die zu einem Entspannungsgefäß 17 führt.

Wenn über einen geeigneten Steuerbefehl oder von Hand das Absperrorgan 14 schnell geöffnet wird, so tritt das unter Druck stehende Wasser-Luftgemisch schlagartig in den zu reinigenden Wärmetauscher 15 ein, durchströmt den oder die betreffenden Kanäle des Wärmetauschers und tritt am Ende dieser Kanäle wieder aus, wobei es noch unter erheblichem Druck stehen kann. Um diesen Druck geordnet abbauen zu können, wird das Wasser-Luftgemisch im Entspannungsgefäß 17 auf Atmosphärendruck entspannt. Die Luft kann an geeigneter Stelle aus dem Entspannungsgefäß 17 entweichen, während das Wasser im Gefäß 17 aufgefangen wird. In diesem Wasser befinden sich die aus dem zu reinigenden Wärmetauscher 15 herausgespülten Teilchen, wobei es sich um Verunreinigungen während des Herstellungsprozesses oder aber um Schmutz und dgl. handeln kann, der während des Betriebs des Wärmetauschers 15 in diesen angelangt ist. Der Schmutz lagert sich nach der Reinigung am Boden 18 des Entspannungsgefäßes 17 ab, sobald sich die Flüssigkeit beruhigt hat. Dieser ist vorzugsweise schwarz oder zumindest dunkel, weil die Verunreinigungen vielfach hell oder glitzernd sind, wie bspw. Aluminiumflitter und Lotteilchen aus der Herstellung und dgl. Man kann deshalb durch Inaugenscheinnahme des Bodens 18 feststellen, ob Teilchen losgelöst wurden und ggf. wieviel. Die Flüssigkeit wird über einen Absperrhahn 19 oder dgl. aus dem Gefäß 17 abgelassen. Man kann den Boden 18 anschließend separat noch abspülen, so daß er für den nächsten Reinigungsvorgang wieder sauber ist. Die ausgetretenen, losgelösten und herausgeschwemmten Teile gelangen in eine Filtervorrichtung 20. Sie lagern sich auf einem Filterpapier 21 oder dgl. Filterungselemente ab, welches nach jedem Reinigungsvorgang entnommen bzw. bei bandförmigem Material um eine Einheit herausgezogen werden kann, was durch den Pfeil 22 symbolisiert ist. Mit Hilfe des herausgenommenen Filterpapierstreifens 21 oder -elements kann man den Erfolg der Reinigung des Wärmetauschers 15 dokumentieren.

Wenn die Bedienungsperson dieser Anlage, insbesondere aufgrund ihrer Erfahrung, zu der Ansicht gelangt, daß in einem Wiederholungsvorgang oder in weiteren Spülvorgängen eine Verbesserung der Reinigung zu erzielen ist, so wird der Reinigungsvorgang mindestens ein weiteres Mal durchgeführt. Jedes Mal kann dann ein Stück oder Abschnitt Filterpapier 21 entnommen werden. Wenn sich auf dem letzten Papier oder Papierabschnitt nichts mehr findet, so kann man sicher sein, daß die Reinigung zu 100% erfolgt ist.

Um die Ablagerung am Boden 18 besser beobachten zu können, ist noch eine Beleuchtung vorgesehen, die in der Zeichnung durch die Glühbirne 23 symbolisiert ist.

Aus dem Vorstehenden wird deutlich, daß es in der Regel unerheblich ist, an welchem von zwei Öffnungen man das Wasser-Luft-Gemisch in den zu spülenden Trakt des Wärmetauschers 15 einleitet. Sollte es aufgrund der besonderen Konstruktion des Wärmetauschers 15 zweckmäßig sein, die Einleitung grundsätzlich nur an einem der beiden Anschlüsse vorzunehmen, so kann man dies ohne weiteres am Wärmetauscher 15 mittels eines Aufdrucks oder dgl. anzeigen. Bei gebrauchten Wärmetauschern erfolgt die erste Reinigung bevorzugt entgegen der Mediendurchströmung.

Die vorstehend beschriebene Anlage besitzt ein Steuerpult 24 mit Anzeigeinstrumenten und Schaltknöpfen, insbesondere bei einem elektrisch oder pneumatisch steuerbaren Absperrorgan 14.

Der Ordnung halber wird noch darauf hingewiesen, daß sich in der Zuführungsleitung 10 ein Absperrorgan 25 befindet. Ein weiteres Absperrorgan 26 ist in eine Ablaßleitung 27 eingesetzt. Desweiteren ist eine absperrbare Ablaßleitung 28 vorhanden, mittels der man den Vorratsbehälter 11 entleeren kann. Im übrigen kann man der Zeichnung entnehmen, daß das gefilterte Wasser über einen Kanal 29 in den Vorratsbehälter 11 zurückgeleitet wird. Das bedeutet, daß für das Wasser oder allgemeiner für die Flüssigkeit ein Kreislauf vorgesehen ist. Für die Luft bzw. ein stattdessen zu verwendendes anderes Gas ist normalerweise eine Wiederverwertung nicht vorgesehen, vielmehr wird der Vorratsbehälter 1 bzw. die Gasflasche nach ihrer Entleerung durch eine andere gefüllte Flasche in bekannter Weise ersetzt.

Vorstehend wurde bereits darauf hingewiesen, daß man mit dieser Anlage auch spezielle Reinigungsverfahren durchführen kann, mit denen ganz gezielt Ablagerungen im Wärmetauscher 15 abgetragen werden können, die durch ein einfaches Wasser- Luftgemisch nicht ablösbar sind. Bei diesen Flüssigkeiten kann es sich bspw. um Petroleum oder ein anderes bekanntes fett- und/oder öllösendes Medium handeln. Diesem können noch Zusätze zugefügt werden. Dies gilt auch für das Spülwasser.

Falls eine Reinigung unmittelbar nach dem Herstellungsprozeß erfolgt und der Wärmetauscher 15 zumindest im zu reinigenden Bereich aus Aluminium besteht, kann man die Erstreinigung vor der Auslieferung auch mit einem flüssigen Aluminiumreiniger durchführen, dem noch Tenside, Phosphat- oder Alkalinepuffer beigefügt sein können. Insoweit sind alle bekannten chemischen Reinigungsmittel anwendbar, soweit ihrer Anwendung wegen evtl. schädlicher Nebenwirkungen nicht zu empfehlen ist. Um ein Austreten von Wasser, Wasserdampf, Nebel und dgl. in das Umfeld zu verhindern, ist das Entspannungsgefäß 17 mittels eines Deckels 30 verschließbar.

Claims (20)

1. Verfahren zur Reinigung der Hohlkörper eines Wärmetauschers (15), bei dem eine oder mehrere Flüssigkeiten und ein oder mehrere Gase in einen druckdicht verschlossenen Behälter eingeleitet, darin ein unter Druck stehendes Gas-Flüssigkeitsgemisch gebildet und danach das Gas-Flüssigkeitsgemisch unter schlagartiger Entspannung durch die zu reinigenden Hohlräume des Wärmetauschers geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit oder die Flüssigkeiten unter Druck in den Mischbehälter (3) eingeleitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas-Flüssigkeits-Gemisch über den Wärmetauscher (15) in ein Entspannungsgefäß (17) entspannt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein weitestgehend homogenes Gas-Flüssigkeits-Gemisch in den Wärmetauscher (15) eingeleitet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Flüssigkeit und dann das Gas, oder umgekehrt, in den Mischbehälter (3) eingeleitet werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas Luft oder Stickstoff und/oder als Flüssigkeit Wasser, Öl oder Petroleum verwendet werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gas-Flüssigkeits- Gemisch Detergentien, Lösungsmittel, insbesondere fett- und öllösende Medien oder dgl. und/oder Zusätze zum Anweichen und/oder Ablösen von Schmutzteilchen, ein Aluminiumreiniger, eine phosphat- oder alkalische Pufferung und dgl. beigefügt werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das den Wärmetauscher (15) verlassende Gemisch auf darin enthaltene feste Bestandteile untersucht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Entspannungsgefäß (17) in eine Filtervorrichtung (20) insbesondere mit herausnehmbarem Filtereinsatz (21) entleert wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas-Flüssigkeits- Gemisch vom Wärmetauscher (15) direkt oder über andere Komponenten in ein Flüssigkeitsreservoir (11) rückgeführt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Ausleiten des Gas-Flüssigkeits-Gemisches aus dem Wärmetauscher (15) das Gas bzw. die Gase entweichen läßt.

12. Anlage zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Reinigungsverfahren gekennzeichnet durch einen Vorratsbehälter (11) für die Flüssigkeit, einem Vorratsbehälter oder eine Fördereinrichtung für das Gas, einem Mischbehälter (3), mit dem der Vorratsbehälter (11) und der Vorratsbehälter (1) bzw. die Fördereinrichtung für das Gas verbunden sind, eine den Mischbehälter (3) mit dem Wärmetauscher (15) verbindende Auslaßleitung (13) und eine vom Wärmetauscher (15) abgehende Leitung (16).

13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Vorratsbehälter (1) für das Gas und dem Mischbehälter (3) eine Durckmindervorrichtung (2) vorgesehen ist.

14. Anlage nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Vorratsbehälter (11) oder an dessen Auslaß eine Förderpumpe (12) vorgesehen ist.

15. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßleitung (13) des Mischbehälters (3) mit einem Absperrorgan (14) versehen ist.

16. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßleitung (16) des Wärmetauschers in ein Entspannungsgefäß (17) mündet.

17. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (16) direkt oder indirekt über ein Entspannungsgefäß (17) mit einer Filtervorrichtung (20), insbesondere mit einem herausnehmbaren Filtereinsatz, insbesondere Filterpapier (21), verbunden ist.

18. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (16) direkt oder indirekt über ein Entspannungsgefäß (17) und/oder eine Filtervorrichtung (20) mit dem Vorratsbehälter (11) verbunden ist.

19. Anlage nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Entspannungsgefäß (17) mit einem Deckel (30) verschließbar ist und/oder mit einem dunklen, insbesondere schwarzen Boden (18) aufweist und/oder der Innenraum mit einer Beleuchtungseinrichtung (23) beleuchtbar ist.

20. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Wärmetauscher abgehende Leitung (16) wendelförmig in ein Entspannungsgefäß (17) geführt ist bzw. in diesem wendelförmig verläuft und endet.