DE4442996C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Wiederverwendung von Strahlmittel und Strahlwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wiederverwendung von Strahlmittel und Strahlwas­ ser nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 6.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus der US-Patentschrift 5 201 150 bekannt. Diese Druck­ schrift lehrt, wie ein kontinuierlicher Betrieb mit einer geringen Menge an Druckluft aufrechterhalten werden kann. Das Problem einer erfolgenden Beimengung ver­ schmutzender Partikel, die von dem zu strahlenden Gegen­ stand stammen, wird nicht angesprochen.

Weiter ist die EP 0 359 701 A2 zu nennen, in der be­ reits ein Spülbecken für eine Reinigung des Sands vorge­ sehen ist, der als Strahlmittel recycelt werden soll. Dabei werden rohrförmige Rührarme und ein sich drehender Siebstern vorgesehen, der Grob- und Schlammteile an den Rand schiebt. Diese Vorrichtung und dieses dort be­ schriebene Verfahren eignen sich nur für Schmutzpartikel deutlich anderer Konsistenz als Strahlmittel bzw. Was­ ser, ist aufwendig und verbraucht viel Energie. Es kann zu Schlammrückständen an unzugänglichen Orten in der Vorrichtung kommen.

Das Strahlen mit Strahlmitteln, insbesondere Sandstrah­ len bei dem die Staubbildung durch die Beimengung von Strahlwasser vermieden wird, wird zunehmend zur Sanie­ rung von Gebäudewänden, zur Fassadenreinigung und ähnli­ chem eingesetzt. Dabei fallen Teile des zu strahlenden Gegenstands, z. B. Farbe, ggf. leicht ablösbare Teile des Gegenstands, sandförmige Teile, aber auch grobe Tei­ le, wie Mauersplitter und dergleichen, an.

Bisher wurden das Strahlmittel und das Strahlwasser ent­ weder gar nicht recycelt, so daß große Mengen an Strahl­ mittel und Strahlwasser als Abfall gemischt mit ver­ schmutzenden Partikeln zurückbleiben, oder es wurde auf­ wendig und kostenintensiv gesiebt, gefiltert und ge­ trocknet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die ein Recy­ celn des Strahlmittels und des Strahlwassers in einem geschlossenen Kreislauf ermöglichen, wobei die verunrei­ nigenden Partikeln möglichst sortenrein (Mauergestein, Schmutz, Farbe) konzentriert aus dem Kreislauf heraus abgefiltert werden können.

Insbesondere soll hierbei radioaktiv verunreinigtes Ma­ terial, das beispielsweise beim Strahlmittelstrahlen leicht radioaktiv belasteter Wände anfällt, zurückgehal­ ten werden, so daß es bei mehrmaligem Durchlauf des Strahlmittels nicht zu einer Konzentration von radioak­ tivem Material im Kreislauf kommt.

Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Lösung der Aufgabe in verfahrensmäßiger Hinsicht, wie sie in den Merkmalen des Patentanspruches 1 beschrieben wird, ist insbesondere, daß in einer ersten Auf­ fang-/Sammeleinrichtung sich eine ruhige, nicht turbulente Wasserschicht über dem sich absetzenden Strahlmittel (vermischt mit abgestrahlten verschmutzenden Partikeln) ausbildet. Dieses Strahlmittel/Partikel-Wasser-Gemisch wird durch Absaugen aus der Bodenschicht einer Auf­ fang-/Sammeleinrichtung in wenigstens einen mit Wasser ge­ füllten Strahlmittel-Vorratsbehälter gefördert.

Die Lösung der Aufgabe bezüglich der Vorrichtung ist im Patentanspruch 6 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Strahlmittelpartikel, die eine wesentlich höhere Dichte als Wasser haben, fallen dabei relativ di­ rekt zum Boden des Strahlmittelvorratsbehälters. Be­ standteile, die ungefähr die gleiche Dichte wie Wasser oder geringere Masse haben, können ausgefiltert werden, weil diese durch starke Wasserwirbel im Schwebezustand gehaltenen Bestandteile aus dem Überlauf des Strahlmit­ telvorratsbehälters zusammen mit verdrängtem Wasser aus­ treten und auf einem leicht austauschbaren Filter auf­ konzentriert werden können, so daß es nicht zu einer Aufkonzentrierung dieser Bestandteile an anderer, uner­ wünschter Stelle im Kreislauf kommt.

Das relativ gereinigte Wasser wird vorteilhafterweise während des Strahlens, insbesondere aber beim Abwaschen des zu strahlenden Gegenstands wieder in den Kreislauf gebracht.

Die Bestandteile, die ungefähr die Dichte von Wasser ha­ ben oder von geringer Masse sind, werden insbesondere radioaktiv verunreinigte Farbpartikel sein. Erfindungs­ gemäß werden diese in wenigstens dem Maße, in dem sie in den Kreislauf gelangen, in gleichem Umlauf wieder ausge­ filtert, so daß eine unkontrollierte Ansammlung an unzu­ gänglichen Orten ausgeschlossen ist.

Grobe Bestandteile (gröber als das Strahlmittel) können durch eine oberhalb der Auffang-/Sammeleinrichtung vorgesehene Rückhalteeinrichtung, etwa ein Sieb, aufgefangen werden, so daß sie nicht in dem weiteren Kreislauf des Strahlmittels stören.

Schwimmfähige verschmutzende Partikel, z. B. Styropor, werden auf der Wasserschicht schwimmen und können von dort leicht entnommen werden.

Besonders vorteilhaft ist die Beimengung von im Kreis­ lauf befindlichem, noch von Farbpartikeln zu reinigendem Wasser bei der Entnahme von Strahlmittel/Partikel- Wasser-Gemisch aus der Auffang-/Sammeleinrichtung. So wird erstmals ermöglicht, daß das sehr dickflüssige, kaum fließfähige nasse Granulat gepumpt oder angesaugt werden kann. Hierbei ergibt sich synergistisch der Ef­ fekt, daß die Farbpartikel durch das gemeinsame Durch­ fördern zusammen mit dem Strahlmittel durch die Leitun­ gen zerkleinert werden und von etwa anhaftenden Sandpar­ tikeln gelöst werden, so daß sie sich nicht werden ab­ setzen können, sondern sich nach dem spezifischen Gewicht der Farbe selbst verhalten.

Beim Fördern in den Strahlmittelbehälter anfallendes überschüssiges Wasser wird dort entnommen und nach einem Filtern in die Auffang-/Sammeleinrichtung oberhalb des Bereichs der Strahlmittel-Entnahmeöffnung dem neu vom gestrahlten Gegenstand eintreffenden, sich schon ober­ halb des Strahlmittels absetzenden Strahlwasser in ge­ wünschter Mange wieder beigemischt.

Die vorgesehene Filtereinrichtung mit einem Filtervlies, in dem Schwebstoffteilchen aufgefangen werden, gibt ihr nun fast völlig gereinigtes Wasser vorteilhafterweise wieder in die Auffang-/Sammeleinrichtung in dem Maße ab, wie es dort nötig ist, um den Wasserpegel in seinem Ni­ veau konstant zu halten, so daß leichte Bestandteile, die auf dem Wasser schwimmen, mechanisch an immer glei­ chem Ort entnommen werden können. Alle groben Bestand­ teile können bereits vorher mechanisch von einem Sieb entnommen werden, das vorteilhafterweise die Auf­ fang-/Sammeleinrichtung abdeckt.

Erfindungsgemäß wird weiter vorgeschlagen, daß die die Viskosität des entnommenen Strahlmaterials verbessernde Wasserzugabe derart vorgesehen ist, daß sich eine starke Verwirbelung im Entnahmestutzen bildet. Dies kann da­ durch erreicht werden, daß die Wasserzufuhrrichtung zu­ sätzlich gegen die Strahlmittel/Partikel-Gemisch-Ent­ nahme-Abflußrichtung gerichtet wird, wobei Wasser und Sand in ungefähr gleichen Mengen ge­ mischt werden.

Der Entnahmestutzen wird in seiner Geometrie leicht an­ geschrägt mit einem abdeckenden Überhang ausgebildet und leicht nach oben schräg aus der Auffang-/Sammel­ einrichtung herausführend in diesem angeordnet. Die Was­ serzuführung aus dem Wasserentnahmeschnorchel erfolgt von oben in den Strahlmittelentnahme­ stutzen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnung.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der gesamten Vor­ richtung, bei der eine skizziert dargestellte Klinkerwand als zu strahlender Gegenstand dar­ gestellt ist, und

Fig. 2 einen Ausschnitt, der die Entnahme des Strahlmittel/Partikel-Gemisches aus der Auf­ fang-/Sammeleinrichtung darstellt.

Die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Wieder­ verwendung von Strahlmittel und Strahlwasser besitzt ei­ ne Strahldüse 10 am linken Rand, mit der ein Strahl, der Strahlmittel und Wasser enthält, auf den zu strahlenden Gegenstand 12, beispielsweise eine Klinkerwand, gerich­ tet werden kann. Das von der Klinkerwand herabfallende Strahlmittel gemischt mit dem Strahlwasser und etwaigen von der Klinkerwand abgelösten Partikeln, wie z. B. Far­ be, Schmutz oder auch sandartigen Bestandteilen fällt in eine Auffang-/Sammeleinrichtung 14, vorteilhafterweise eine Auffang-/Sammeleinrichtung 14, die als Behälter nach unten hin spitz zuläuft und mit einem Sieb 16 als Rückhalteeinrichtung abgedeckt ist.

Das Sieb 16 hat vorteilhafterweise eine geringe Öff­ nungsbreite, beispielsweise 3 mm, so daß grobe Bestand­ teile von dem Sieb 16 abgenommen werden können. Unter­ halb des Siebs 16 bildet sich eine Wasserschicht 20 oberhalb des Absetzbereiches 18 für das Strahlmittelge­ misch aus. Als Strahlmittel wird vorteilhafterweise Sand verwandt werden, der aufgrund seiner höheren Dichte nach unten absinkt, wobei diese Absetzbewegung relativ turbu­ lenzfrei erfolgt, so daß Bestandteile, die ein wenig leichter als das Strahlwasser sind, auf einer Deck­ schicht aufschwimmen werden.

Das Strahlmittel/Partikel-Wasser-Gemisch kann diesem Be­ hälter der Auffang-/Sammeleinrichtung 14, wie besser in der Fig. 2 dargestellt, mit Hilfe eines Saugrohres oder eines Entnahmestutzens 22 entnommen werden. In diesem Entnahmestutzen 22 bildet sich ein Bereich 50 aus, in dem das Strahlmittel aus der restlichen Auf­ fang-/Sammeleinrichtung nachrutscht. Das Strahlmittel kann jedoch aufgrund seiner großen Reibung mit den Wänden und seiner geringen Viskosität nicht ohne weiteres gepumpt, unter Druck geschoben oder angesaugt werden. Wenn man jedoch Wasser, wie in der Fig. 1 dargestellt, aus einem Schnorchel 24 oberhalb des Absetzbereiches 18 aus der Wasserschicht 20 der Auffang-/Sammeleinrichtung 14 zu­ mischt, wobei die Menge dieser Zumischung durch ein Ven­ til 44 reguliert werden kann, ist es möglich, die Visko­ sität des nunmehr Strahlmittel-Wasser-Gemisches derart zu erhöhen, daß es durch Rohrleitungen gepumpt oder ge­ saugt werden kann.

Zum Pumpen wird vorteilhafterweise eine Pumpe 54 vorge­ schlagen, die das Strahlmittel einem Strahlmittelbehäl­ ter 26 zuführt. Denkbar ist auch ein Kompressor, der die Auffang-/Sammeleinrichtung 14 zum Herausfördern unter Druck setzt, oder ein Ansaugen des Strahlmittel/Partikel- Wasser-Gemisches (SSW) durch ein Vakuum.

Im Strahlmittelbehälter 26 wird sich das Strahlmittel im unteren Bereich 28 absetzen und turbulent darüber wird eine Schicht 30 aus Wasser und ähnlich schweren oder massearmen Partikeln entstehen. Durch die turbulente Durchmischung ist es nun erstmals möglich, auch solche Teile in einem Flüssigkeitsstrahl abzuführen, der durch ein Ventil 34 führt, die nur geringfügig leichter oder schwerer als Wasser sind, oder die nur kleine Massen be­ sitzen. Es ist auch möglich, die feinen Bestandteile in einer Schlammschicht abzusetzen, die durch spezielle Auslässe nach außen entnommen werden kann. Es ist denk­ bar, mehrere solcher Wasserentnahme-Öffnungen zu schaf­ fen, die unterschiedliche Fraktionen abführen.

Die Entnahme größerer Mengen an Wasser ist unter anderem deshalb möglich, da nun das Wasser, das dem Strahlmittel beigemischt wurde, nicht länger in dieser Menge benötigt wird, um das abgesetzte Strahlmittel aus dem Tank her­ auszuführen. Vielmehr wird nunmehr das Wasser über eine weitere Filtereinrichtung mit einem Wasserfilterbecken 40 und einem Vliesfilter 36 nochmals gereinigt. Das Vliesfilter 36 dient u. a. dazu, die kleinen Farbparti­ kel, die ungefähr die Dichte des Wassers haben, aufzu­ fangen, und kann zusammen mit ihnen entsorgt werden.

Überschüssiges Wasser aus diesem Wasserfilterbecken 40 kann entweder, da es nunmehr fast rein ist, als norma­ les Brauchwasser entsorgt werden, oder auch erfindungs­ gemäß vorteilhaft über eine Wasserzuleitung 38 wieder an die Auffang-/Sammeleinrichtung 14 gegeben werden, wo es durch den Entnahmeschnorchel 24 in relativ großen Mengen wieder entnommen wird. Es kann aber auch für den Strahl­ mitteltransport im Strahlschlauch 42 und vorteilhafter­ weise auch zum Abwaschen des gestrahlten Gegenstands 12 verwandt werden.

Vorteilhafterweise wird der Entnahmeschnorchel 24 in ei­ nem Bereich deutlich beabstandet von der Wasserzuführung angeordnet, um möglichst Wasser mit Farbpartikeln dem Strahlmittel durch eine Leitung 52 zuzuführen. Der Ent­ nahmeschnorchel 24 kann dabei als Schwimmer ausgebildet sein.

Eine Zerkleinerung der Farbpartikel auf der Pumpstrecke von Entnahmestutzen 22 bis Strahlmittelbehälter 26 stellt kein Problem dar, da das Filtervlies 36 eine Porengröße von 20 µ besitzt, so daß ei­ ne Zerkleinerung nur zur richtigen zum Filter passenden einheitlichen Partikelgröße beiträgt.

Die Verwirbelung aller Partikel in dem Strahlmittelbe­ hälter 26 wird durch einen Einschütt­ kegel 32 zur breitflächigen Eingabe der Partikel unter­ stützt, der in einem Zuführbereich den Zuführstrahl auf­ weitet. Ein Rührwerk kann zur Unterstützung vorgesehen werden.

Gleiches gilt für die denkbare Vorsehung eines weiteren Behälters, eines Sammelbehältnisses (nicht dargestellt), dem das Strahlmittel/Partikel-Wasser-Gemisch (SSW) als Bevorratung zugeführt ist, und in dem es temporär dem Kreislauf entzogen werden kann. Selbstverständlich soll der Strahlmitteldruckbehälter 26 aus diesem Sammelbehältnis auch wieder mit Strahlmittel beschickbar sein, bei­ spielsweise durch eine Schüttklappe.

Die Auffang-/Sammeleinrichtung 14 wird vorteilhafterwei­ se nach unten hin spitz zulaufen, so daß sie unter Be­ nutzung der Strahlmittelförderpumpe 54 völlig entleert werden kann.

Die Wassermenge zur Entnahme aus der Auffang-/Sammel­ einrichtung 14 sollte über ein Regulierventil 44 im Zumisch-Verhältnis verstellbar sein.

Weiter wird vorgeschlagen, die Spitze des Entnahme- Saugrohres 22 schräg angestellt zu gestalten, so daß es dem Strahlmittel erlaubt wird, in den Öffnungsquer­ schnitt 60 von unten her leichter einzudringen, wobei die Basiskante des Schüttkegels 50 verkürzt ist.

Die Wasserzugabe erfolgt vorteilhafterweise von oben über eine Zuleitung 52, die wiederum vorteilhafterweise mit einem Einführwinkel α kleiner als 90° versehen ist, so daß das Wasser im wesentlichen gegen die eigentliche Abflußrichtung des Strahlmittels zugeführt wird, um eine besonders gute Verwirbelung in dem Saugrohr 22 zu bewir­ ken. Dies wird durch eine große Oberfläche des eingetre­ tenen Schüttkegels 50 aus Strahlmittel, die durch die Schrägstellung des Entnahmestutzens in der Größe regu­ lierbar ist, befördert.

Abschließend wird noch vorgeschlagen, eine mechanische Entleerung des Siebs 16 von den auf das Sieb 16 gefalle­ ne groben Teilchen über kontinuierlich bewegte Sammel­ greifer vorzunehmen, und die Entnahme leichter schwim­ mender Bestandteile ebenfalls mechanisch durch die auf­ schwimmenden Teile abschiebende Mittel vorzunehmen. Auch eine Rütteleinrichtung an einem schräg gestellten Sieb (16) könnte aufgefangene Teile auf dem Sieb 16 weiterbewe­ gen.

Claims (12)

1. Verfahren zur Wiederverwendung des Strahlmittels und des Strahlwassers aus dem bei dem Strahlen in einer Strahlanlage von der abzustrahlenden Fläche in einem Auffangbecken (14) aufgefangenen, aus Strahlmittel, Strahlwasser und verunreinigenden Partikeln bestehenden Gemisch, wobei das aufgefangene Gemisch aus dem Boden­ bereich dieses Auffangbeckens (14) in den Wiederverwen­ dungskreislauf gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufbereitung des Gemi­ sches aus Strahlmittel/Strahlwasser und verunreinigen­ den Partikeln durch die folgenden Schritte erfolgt:

• - Leiten des Gemisches durch eine Rückhalteeinrichtung (16) für grobe Teile des Gemisches,
• - Absetzenlassen des Strahlmittel/Partikel-Gemisches in einem Absetzbereich (18), über dem sich eine Schicht (20) in dem Auffangbecken (14) ausbildet, die Strahl­ wasser und verunreinigende Schwebeteilchen enthält,
• - Ausfördern des abgesetzten Strahlmittel/Partikel- Gemischs durch einen vom Absetzbereich (18) abgehenden Entnahmestutzen (22),
  wobei aus der Wasser und Schwebeteilchen enthalten­ den Schicht (20) Flüssigkeit von dort in den Mündungs­ bereich des Entnahmestutzens (22) geführt wird, so daß dieses zu reinigende Wasser dem aus dem Auffangbecken (14) heraus geförderten, wiederzuverwendenden Strahl­ mittel/Partikel-Gemisch beigegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das entnommene Strahlmittel/Partikel-Gemisch auf direktem Weg einem Strahlmitteldruckbehälter (26) zugeführt wird, daß das Abset­ zenlassen des Strahlmittels in dessen Bodenbereich (28) stattfindet und daß das Strahlmittel von dort in einen Strahlschlauch (42) abgegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Zuführen des entnommenen Gemisches zu wenigstens einem zur Bevorratung dienenden weiteren Behälter, von dem aus der Strahlmitteldruckbehälter (26) beschickt wird, in dessen Bodenbereich (28) sich das Strahl­ mittel absetzt und in dem das mit Schwebeteilchen versetzte Wasser in einer darüberliegenden Schicht (30) verwir­ belt wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Geben des überschüssigen Wassers zur Reinigung von Schwebeteilchen, deren Dichte unge­ fähr gleich oder geringer als die Dichte von Wasser ist, in ein mit einem Vlies (36) versehenes Was­ serfilterbecken (40).

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Zugeben (38) von gereinigtem, überschüssigem Wasser aus dem Wasserfilterbecken (40), in die Auffang-/Sammeleinrichtung (14).

6. Vorrichtung zum Wiederverwenden des Strahlmittels und des Strahlwassers aus dem bei dem Strahlen in einer Strahlanlage von der abzustrahlenden Fläche in einem Auffangbecken (14) aufgefangenen, aus Strahlmittel, Strahlwasser und verunreinigenden Partikeln bestehenden Gemisches, bei der das aufgefangene Gemisch aus dem Bodenbereich dieses Auffangbeckens (14) in den Wieder­ verwendungskreislauf gefördert wird, gekennzeichnet durch

• - eine Rückhalteeinrichtung (16) für grobe Teile des Strahlmittel/Partikel-Gemisches zur Vorabtrennung grober Partikel aus dem auf zubereitenden Strahl­ mittel-/Partikel-Gemisch,
• - einem Absetzbereich (18) für das Strahl­ mittel/Partikel-Gemisch, über dem sich eine Schicht (20) in der Auffang-/Sammeleinrichtung (14) ausbildet, die Strahlwasser und Schwebeteilchen enthält,
• - einen vom Absetzbereich (18) abgehenden Entnahme­ stutzen (22), und
• - einen in die Wasserschicht (20) ragenden Wasserent­ nahmeschnorchel (24), der die durch ihn entnommene Flüssigkeit in den Mündungsbereich des Entnahmestutzens (22) führt, so daß dieses zu reinigende Wasser dem aus der Auffangeinrichtung (14) heraus geförderten, wiederzuver­ wendenden Strahlmittel/Partikel-Gemischs beigegeben wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wasserentnahmeschnorchel (24) als Schwim­ mer ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Entnahmestutzen (22) schräg nach oben abgehend in den unteren Bereich der Auf­ fang-/Sammeleinrichtung (14) eingesetzt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Entnahmestutzen (22) an seiner Mündung (60) angeschrägt ist zur Bildung eines abdeckenden Überhangs, der das blockierende Nachrut­ schen von Strahlmittel direkt von oben vermindert und die Basiskante eines Schüttkegels (50) im Entnahmestutzen (22) verkürzt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die wasserzuführende Leitung (52) zwischen Wasserentnahmeschnorchel (24) und Entnahmestutzen (22) im wesentlichen entgegen der Abflußrichtung im Mündungsbereich des Entnahmestutzens (22) endet.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, ge­ kennzeichnet durch wenigstens einen kontinuierlich be­ wegten Sammelschieber zur mechanischen Entleerung der als Sieb (16) ausgeführten Rückhalteeinrichtung.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, ge­ kennzeichnet durch mechanische Abschiebemittel zur Ent­ nahme schwimmfähigen, auf der Wasserschicht (20) in der Auffang-/Sammeleinrichtung (14) schwimmenden Materials.