DE602005003745T2

DE602005003745T2 - Verfahren zur Reinigung von Lüftungskanälen

Info

Publication number: DE602005003745T2
Application number: DE602005003745T
Authority: DE
Inventors: Francesco Viola
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2025-10-13
Also published as: ES2300932T3; DE602005003745D1; US20060099905A1; ITPD20040256A1; US7498056B2; DK1647780T3; EP1647780A1; EP1647780B1; ATE380985T1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung von Luftförder- und -verarbeitungskanälen.
Das betreffende Verfahren ist vorteilhafterweise zur Verwendung bei der Beschichtung und Reinigung von Kanälen beliebiger geometrischer Form und Größe vorgesehen, mit denen Luft, insbesondere in Verteilnetzen für Lüftungs-, Heizungs- und Klimaanlagen, sowohl im privaten als auch im industriellen Bereich, gefördert wird.
Stand der Technik
Wie bekannt ist, ist das Problem der Sicherstellung des hygienischen Zustandes der Kanäle, die in Luftverteilungs- und -verarbeitungsanlagen zum Einsatz kommen, in dem fraglichen Gebiet von besonderer Bedeutung, da sowohl im privaten Bereich als auch im Arbeitsbereich die eingeatmete Luft in speziellen Anlagen immer häufiger vorher verarbeitet und in speziellen Kanälen gefördert wird.
Um die Qualität der Innenraumluft in Gebäuden zu kontrollieren, müssen die richtige Sauberkeit und der hygienische Zustand der Luftverteilungskanäle sichergestellt werden.
Die Ursachen der Verschmutzung der Kanäle lassen sich auf viele Faktoren zurückführen, wie beispielsweise Staub, der einfach in der Luft vorhanden ist, Mikroorganismen und Pilze, die in den Kanälen entstehen, Restspuren von Schmieröl, Erde, Schmutz und Ablagerungen verschiedenster Art, die aus dem Bau, dem Transport und der Lagerung der Kanäle vor Ort und ihrer Installation resultieren, Vogeldreck, Insekten, etc.
Die Kanäle von Luftaufbereitungsanlagen können, insbesondere wenn Feuchtigkeit vorhanden ist, eine Quelle von Infektionen bakteriellen Ursprungs sein, da sie die Schaffung von Umweltbedingungen begünstigen, die für die Vermehrung von epidemischen Bakterienkolonien geeignet sind.
Um die Gefahr im Zusammenhang mit dem Ausbruch von bakteriellen Epidemien, beispielsweise infolge des Legionella-Keims, der für Krankheiten verantwortlich ist, die auch sehr ernster Natur sein können, im Interesse der öffentlichen Gesundheit zu begrenzen, wurde von den gesetzgebenden Körperschaften in verschiedenen Ländern Anweisungen, Verfügungen oder auch nur einfache Richtlinien erlassen, die bei dem Bau und der Wartung von Luftverarbeitungsanlagen eingehalten werden müssen.
Ein Kanal kann nur dann als sauber angesehen werden, wenn alle seine Oberflächen frei sind von Schmutzstoffen, die als nicht annehmbar angesehen werden, wobei der Begriff "Schmutzstoffe" als jede unerwünschte Ablagerung auf der Oberfläche von Kanälen angesehen wird, und zwar unabhängig davon, ob es sich dabei um Partikel oder Bakterienkolonien handelt.
Deshalb dürfen einerseits die angehäuften Partikel die Höchstwerte, beispielsweise 1 bis 20 g/m², die in verschiedenen Bestimmungen für diesen Bereich festgelegt wurden, und andererseits dürfen die Höchstgrenzen für mykotische und bakterielle Werte nicht überschritten werden. Für letztere betrachtet beispielsweise der NADCA [National Air Duct Cleaner Association] [Amerikanischer Verband für Luftkanalreinigung] Kanäle als sauber, wenn der Bakterienwert unter 30.000 KBE/g (kolonienbildende Einheit/Gramm) und der mykotische Wert unter 15.000 KBE/g liegt.
Um diese wachsende Zahl von Anforderungen zu erfüllen, wurden verschiedene Verfahren zur Wartung oder Reinigung von luftfördernden Kanälen, die mit Luftverarbeitungsanlagen verbunden sind, welche der Lüftung, Erwärmung oder Klimatisierung dienen, entwickelt.
Unter "Reinigung" werden allgemein alle Arbeitsgänge im Zusammenhang mit der Wartung und Instandhaltung der Kanalflächen verstanden, bei denen kontaminierende Ablagerungen entfernt werden, und eine Säuberung, Sterilisation, und Beseitigung von kontaminierenden bakteriellen Stoffen durchgeführt wird.
Die bekannten, herkömmlichen Reinigungsverfahren basieren auf dem mechanischen Lösen der Schmutzstoffe von den Kanälen und anschließendem Entfernen, beispielsweise mittels Absaugung.
Zu den bekannten Reinigungsverfahren gehören insbesondere der Einsatz von:

– Systemen zur Entfernung der Schmutzstoffe mittels Absaugung, die direkt mit der zu reinigenden Kanalfläche in Berührung kommen;
– Systemen zum Einblasen von Luft oder anderen Fluiden auf die zu reinigende Kanalfläche;
– Systemen mit Bürsten, die an der zu reinigenden Kanalfläche arbeiten.

Das US-amerikanische Patent US 5,072,487 beschreibt beispielsweise eine Methode zur mechanischen Entfernung der die Kanäle kontaminierenden Partikelschichten unter Verwendung eines mit einem Motor angetriebenen Gerätes, das sich entlang den Kanälen fortbewegen kann.
In dem deutschen Patent DE 19827571 wird ein System zur Verteilung eines Desinfektionsmittels beschrieben, das in einen Kanal gesprüht wird, der von einem Luftstrom durchströmt wird, wobei die Verteilung des Desinfektionsmittels durch eine Zerstäubungsdüse erfolgt, die direkt an einem Wagen montiert ist, der den Kanal entlang fährt.
In dem französischen Patent FR 2,753,629 wird ein Verfahren und ein Gerät zur Reinigung von Kanälen beschrieben, die nur begrenzt zugänglich sind, wie bei Aufzügen oder Luftkanälen, bei dem ein Flüssigprodukt verwendet wird, das in zerstäubter Form durch eine Vielzahl von Düsen verteilt wird, die entlang dem Kanal verteilt worden sind.
Das US-Patent 6,047,714 offenbart ein Reinigungsgerät mit Luftansaugung für Innenraum-Klimaanlagen mit einem Wärmetauscher und einer Vielzahl von Ausblasestutzen.
Nach einer offenbarten Ausführungsart besitzt das Reinigungsgerät Zufuhreinrichtungen über eine Luftansaugung für die Zufuhr eines Reinigungsmittels mit Lösungsmitteln zusammen mit Druckluft zu der Wärmetauscherseite aus einem bestimmten Ausblasestutzen.
Nach einer weiteren offenbarten Ausführungsart besitzt das Reinigungsgerät in der Luftansaugung zu dem bestimmten Ausblasestutzen Reinigungs- und Wischelemente, die mit Hilfe eines Gebläses, das ihnen Luft zuführt, bewegt werden können. Die Reinigungs- und Wischelemente besitzen flexible, elastische oder federnde Elemente, wie beispielsweise ein natürlicher oder künstlicher Schwamm, und sie besitzen die Form und Größe, so dass sie an die Innenwand der Kanäle anstoßen und mit ihnen in Berührung kommen und nahezu den gesamten Innenumfang belüften und mit Fluid umspülen. Trotz der Luft können die Elemente mittels einer Traktionseinrichtung bewegt werden.
Doch mit allen diesen bekannten Verfahren war es nicht möglich, eine optimale Reinigungsqualität der Kanäle zu erreichen und in der Praxis haben sie sich als kompliziert, unpraktisch und kostspielig erwiesen.
Im gegenwärtigen Stand der Technik haben sich die Bemühungen auch auf die Lösung des Problems des Abdichtens von Leckagen in Luftförderkanälen mittels Einführen eines Aerosols aus festen Harztröpfchen in den Hauptluftstrom, der in einem Kanal fließt, gerichtet, so dass die Tröpfchen aus zerstäubtem Harz sofort fest werden, und die unerwünschten Öffnung, die für die Luftleckagen verantwortlich sind, abdecken und schließen.
In diesem Fall nimmt die Luftströmungsrate allmählich ab, während die Öffnungen geschlossen werden und folglich nimmt die Druckdifferenz zwischen Kanalinnerem und Kanaläußerem zu. Die durchschnittliche Größe der fest gewordenen Tröpfchen, die Druckdifferenz, die zwischen Kanalinnerem und Kanaläußerem aufrechterhalten wird, sowie die aufgefüllte Luftmenge, die im Inneren des Kanals transportiert wird, werden so bestimmt, dass die Effizienz der Abscheidung von festen Harztröpfchen in der Nähe der Öffnungen optimiert wird, und das Harz selbst auf den Öffnungen Abdichtstege bilden kann.
Bei diesem Verfahren ist keine Reinigung der Kanäle möglich und es sieht einerseits die Kontrolle des Abscheidens der Harztröpfchen mittels Variabler vor, die schwierig zu steuern sind, wie beispielsweise der Druck; andererseits beschäftigt es sich nicht mit der Interaktion zwischen den Harztröpfchen und den Schmutzstoffen, die auf der Oberfläche der Kanäle vorhanden sind.
Offenlegung der Erfindung
In dieser Situation besteht das in der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem deshalb darin, die oben erwähnten Probleme des vorbekannten Standes der Technik zu beseitigen, indem ein Verfahren zur Reinigung von Luftförder- oder Luftverarbeitungskanälen bereitgestellt wird, das den hygienischen Zustand der Kanäle im Zusammenhang mit der Anhäufung von Partikeln an der Oberfläche, sowie dem Vorhandensein von mykotischen und bakteriellen Stoffen, die mit dem Luftstrom, der durch die Kanäle geführt wird, in Berührung kommen, in äußerst effektiver Art und Weise verbessern kann.
Eine weitere Zielsetzung der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Reinigung von Kanälen bereitzustellen, das einfach, kostengünstig zu implementieren und im Betrieb absolut zuverlässig ist.
Diese Zielsetzungen werden zusammen mit weiteren allesamt durch das Verfahren zur Reinigung von Luftförder- oder Luftverarbeitungskanälen gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht, die die folgenden Arbeitsschritte aufweist:

– einen Schritt, der die Auswahl zumindest eines zu bearbeitenden, zwischen zumindest einer ersten und einer zweiten Öffnung gelegenen, Kanalabschnitts beinhaltet;
– einen Schritt, der das Verschließen aller Öffnungen beinhaltet, die sich in Verbindung mit dem zu bearbeitenden Kanalabschnitt befinden, und sich von der ersten und der zweiten Öffnung unterscheiden;
– zumindest einen Schritt, der mittels Ventilationseinrichtungen die Erzeugung eines Stroms von zwischen der ersten und der zweiten Öffnung fließender Förderluft mit maximaler Turbulenz und einer vorbestimmten Durchflussrate beinhaltet, wobei der das Verschließen der Öffnungen beinhaltende Schritt dazu führt, dass der Luftstrom nicht durch Öffnungen beeinflusst wird, die sich zwischen der ersten und der zweiten Öffnung befinden.

Gemäß der Erfindung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass es folgendes vorsieht:

– mindestens einen Schritt, der die Erzeugung eines Aerosols mittels Zerstäubungseinrichtungen beinhaltet, das aus einem filmbildenden Produkt besteht, mit Flüssigkeitströpfchen vorbestimmter mittlerer Größe, innerhalb des Luftstroms in der Nähe eines bezüglich der Bewegungsrichtung des Luftstroms stromaufwärts gelegenen Abschnitts des zu bearbeitenden Kanals;
– einen Schritt, der das Abscheiden der Produkttröpfchen, immer noch in der flüssigen Phase, auf der Innenfläche des zu bearbeitenden Kanalabschnitts unter Bildung eines im Wesentlichen gleichförmigen und durchgehenden Flüssigkeitsfilms beinhaltet;
– einen Schritt, der die Vernetzung des Flüssigkeitsfilms unter Bildung einer im wesentlichen gleichförmigen und durchgehenden, festen Beschichtung beinhaltet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die technischen Merkmale der Erfindung gemäß den oben genannten Zielsetzungen können aus dem Inhalt der nachstehenden Patentansprüche eindeutig bestimmt werden und ihre Vorteile ergeben sich klar aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen bereitgestellt wird, welche eine rein beispielhaft Ausführungsart, die nicht einschränkend zu verstehen ist, zeigen, wobei:
1 eine schematische Ansicht eines Luftverteilungsnetzes zeigt, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet werden kann;
2 das Verteilnetz aus 1 zeigt, bei dem ein erster Abschnitt des Kanals, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet werden soll, ausgewählt wurde;
3 das Verteilnetz aus 1 zeigt, bei dem ein zweiter Abschnitt des Kanals, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet werden soll, ausgewählt wurde;
4 in einem Schaubild die Effizienz der Abscheidung in einem Kanal mit einem rechteckigen Querschnitt mit den Abmessungen 0,3 × 0,2 m und Länge 9 m zeigt, berechnet gegenüber dem Volumenstrom, der in dem Kanal gefördert wird, und der mittleren Tröpfchengröße von gefördertem Aerosol (μm);
5 und 6 in zwei Schaubildern die erwartete mittlere Stärke entlang dem allgemeinen Durchflussabschnitt gegenüber dem Abstand zu der Spritzpistole für verschiedene Werte der Durchflussrate/Tröpfchengröße zeigen.
Detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung von Kanälen in Luftförder- und/oder -verarbeitungsanlagen jeglicher Art, wie beispielsweise Lüftungsanlagen, Klimaanlagen und Heizanlagen etc.
Genauer gesagt, erlaubt das in Frage stehende Verfahren die Herstellung einer durchgehenden und gleichförmigen Beschichtung aus einem filmbildenden Produkt auf den gesamten Innenflächen der Kanalwände, mittels dessen das Interface zwischen den Kanälen und der Luft, die in ihnen gefördert wird, erneuert und gereinigt werden kann, indem die Ablagerungen von Schmutzstoffen, die sich während des Betriebes angesammelt haben (Staub und dergleichen) abgedeckt und Bakterien, die sich darin befinden können, neutralisiert werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, den Prozess der Abscheidung des filmbildenden Produktes in den bearbeiteten Kanälen präzise zu kontrollieren, und eine Fernbeschichtung der Innenfläche der Kanäle, unabhängig von ihrer geometrischen Form, mit einem Ausmaß an Kontinuität (nämlich durch Verteilung über sämtliche Kanalflächen) und mit einem Ausmaß an Gleichförmigkeit (nämlich durch Verteilung vom Anfang des Kanals bis zu seinem Ende) und mit einer Schichtstärke des filmbildenden Produktes gemäß den Werten zu erreichen, die aufgrund der anwendungsspezifischen Anforderungen erforderlich sind.
Das filmbildende Produkt kann vorteilhafterweise aus einer Formulierung mit Vorstufen von Polymeren bestehen, die insbesondere auf Epoxidverbindungen basieren, oder aus einem anderen Produkt, mit dem eine Beschichtung hergestellt werden kann, die an der Innenfläche der Kanäle anhaftet, ohne dass man sich dadurch aus dem Schutzbereich dieses Patentes entfernt.
In dem Verfahren werden in der Luft schwebende Flüssigkeitströpfchen eines filmbildenden Produktes, die durch die Turbulenz in der Luft, welche die Tröpfchen befördert und in Suspension hält, vorangetrieben werden, an der Wand abgeschieden.
Zur Abscheidung eines Aerosols in einem Luftstrom mit maximaler Turbulenz ist die Verwendung eines mathematischen Modells oder eines einfachen, experimentellen Modells vorgesehen, mit dem der Effekt der Veränderung der physikalischen Parameter, die das Phänomen der Abscheidung durch Aufwirbelung beeinflussen, bestimmt werden kann, wie beispielsweise die Luftmenge, die mittlere Größe der Aerosoltröpfchen, und das Ergebnis des Prozess vorhergesagt werden kann, der die Beschichtung eines Kanals mit einer gegebenen geometrischen Form, berechnet in Bezug auf die Abscheidungseffizienz, die erzielte Gleichförmigkeit der Beschichtung, die Verteilung der erreichten Schichtstärke und die Menge des verwendeten Produktes, beinhaltet.
Unter Verwendung dieses Modells und der Kenntnis der geometrischen Form und der Abmessungen des zu beschichtenden Kanals, sowie der mittleren Stärke der zu erzeugenden Beschichtung kann man die Werte der Betriebsparameter erhalten, mittels derer die gewünschte Beschichtung hergestellt werden kann, nämlich hauptsächlich: die Luftdurchflussrate, die Größe der Aerosoltröpfchen, die Menge des zu verwendenden Produktes, die Dauer der Bearbeitung.
Nachstehend wird ein Beispiel eines Modells in Form von Schaubildern aufgezeigt, mittels dessen man auf der Grundlage der Daten, die sich auf die geometrische Form eines Kanals beziehen, die oben genannten Wertepaare für die Luftdurchflussrate und die Tröpfchengröße erhalten kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel, das nicht einschränkend zu verstehen ist, wird das erfindungsgemäße Verfahren nachstehend unter Bezugnahme auf ein Luftverteilnetz in einer Lüftungs-, Heizungs- und Klimaanlage eines Bürogebäudes veranschaulicht.
Unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen bezeichnet 1 das Luftverteilnetz in seiner Gesamtheit, das aus einem Hauptkanal 2 besteht, der in mehrere Abschnitte 2a, 2b, 2c und 2d aufgeteilt ist, sowie aus sekundären Kanälen 3, die in Luftverteilaustritten 10 in dem zu bedienenden Gebäude enden.
Mit dem fraglichen Verfahren ist es vorzugsweise möglich, ungefähr zehn Meter Kanal gleichzeitig und effektiv zu beschichten. Deshalb wird das Luftverteilnetz beim Programmieren des Arbeitsganges idealerweise nacheinander in einzelne, zu bearbeitende Kanalabschnitte eingeteilt.
Daher ist zu Beginn ein Schritt der Auswahl zumindest eines ersten zu bearbeitenden Kanalabschnitts sowie ein Erkennungsschritt zur Erfassung der Messdaten vorgesehen, die seine geometrische Form, nämlich seinen Querschnitt und seine Länge, angeben.
In dem untersuchten Fall wird davon ausgegangen, dass ein erster Abschnitt 2a–2c des Hauptkanals 2 zu bearbeiten ist, wobei sich dieser Abschnitt über eine Länge von neun Metern erstreckt und er einen rechteckigen Querschnitt von 300 × 200 mm aufweist.
In diesem Fall besitzt der betreffende Abschnitt 2a–2c keinen konstanten Querschnitt entlang seiner gesamten Länge und deshalb muss das Berechnungsmodell einen mittleren Querschnitt berücksichtigen, der die Optimierung des Abscheidungsprozesses für die verschiedenen Kanalabschnitte erlaubt. In dem in 2 veranschaulichten Beispiel ist der untersuchte Kanalabschnitt 2a–2c schattiert dargestellt und wird durch einen ersten Abschnitt 2a', einen zweiten Abschnitt 2a'' mit einem kleineren Querschnitt als der des ersten Abschnittes 2a', einen dritten Abschnitt 2b mit demselben Querschnitt wie der zweite Abschnitt 2a' und einen vierten Abschnitt 2c mit einem kleineren Querschnitt als der des dritten Abschnittes 2b gebildet.
Zwei Öffnungen werden ebenfalls in dem Netz gekennzeichnet, nämlich eine erste und eine zweite Öffnung, die mit 4 bzw. 5 bezeichnet sind, welche die Zirkulation eines Luftstromes ermöglichen sollen, wie weiter unten erläutert wird.
An dieser Stelle wird der Schritt des Schließens aller Öffnungen durchgeführt, die mit dem oben genannten Kanalabschnitt 2a–2c in Verbindung stehen, außer jene Öffnungen, die oben als erste und zweite Öffnung gekennzeichnet wurden.
Das Schließen kann unter Verwendung spezieller Stopfen 6 (beispielsweise aufblasbare Stopfen, die direkt in die Kanäle eingeschoben werden, wie durch die Schraffierung in der Zeichnung angegeben) ausgeführt werden, die in dem in den Begleitzeichnungen gezeigten Beispiel an allen Austritten 20 zur Einführung von Luft in das Gebäude vorgesehen sind.
Sobald das Luftverteilnetz vollständig abgedichtet bzw. verschlossen ist, wird ein Schritt der Erzeugung einer turbulenten Luftströmung mittels Ventilationseinrichtungen mit einer im wesentlichen konstanten, vorgegebenen Durchflussrate zwischen der ersten Öffnung 4 und der zweiten Öffnung 5 ausgeführt.
Zu diesem Zweck wurde in dem Beispiel ein Lüftungsaggregat 7 vor dem zu beschichtenden Kanalabschnitt 2a–2c an das Luftverteilnetz 1 angeschlossen. Vorteilhafterweise kann das Aggregat 7 in der Nähe der Luftaufbereitungseinrichtung der Klimaanlage oder in der Nähe des speziellen Zweiges des Luftfördernetzes, das bearbeitet werden soll, an das Netz angeschlossen werden.
Bei diesem Strom, der bereitgestellt wird, handelt es sich um einen Luftstrom mit maximaler Turbulenz, wobei mit dem Begriff "maximale Turbulenz" ein Luftstrom gemeint ist, der durch eine Reynoldszahl Re > 10.000 gekennzeichnet ist.
In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die Reynoldszahl allgemein definiert wird als das Verhältnis zwischen dem Produkt des hydraulischen Durchmessers D_h, multipliziert mit der mittleren Geschwindigkeit U, mit der die Luft den Kanal durchströmt, und dem Wert ν der kinematischen Viskosität der Luft: Re = (D_h U/ν).
Mit anderen Worten, die Geschwindigkeit und die Abmessungen des Kanals sind eng miteinander verbunden, so dass sie eine turbulente Strömung bzw. Wirbelströmung liefern, die eine optimale Abscheidung der Tröpfchen an den Wänden ermöglicht.
Die Austrittsöffnung 5 für die Luft liegt hinter dem zu beschichtenden Kanal, so dass für die durch das Lüftungsaggregat 7 verarbeitete Luft ein Kreis gebildet wird, der durch den zu bearbeitenden Kanal führt (in der Zeichnung schattiert).
Sobald der luftfördernde Kreis definiert wurde, wird innerhalb des Luftstroms mit maximaler Turbulenz ein Schritt der Erzeugung eines Aerosols mittels Zerstäubungseinrichtungen 8 ausgeführt, das aus einem filmbildenden Produkt besteht, welches Flüssigkeitströpfchen einer vorbestimmten, mittleren Größe aufweist.
Die Einführung erfolgt in der Nähe eines zu bearbeitenden Kanalabschnittes 2a stromaufwärts in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Luftstroms.
Die Zerstäubungseinrichtungen, die in der Figur im allgemeinen mit 8 bezeichnet sind, weisen im größeren Detail eine bewegliche Einheit 8'' zur Vorbereitung des Produktes auf, die mit mindestens einer Pistole 8' verbunden ist, welche mit einer Zerstäuberdüse oder mehreren Zerstäuberdüsen zur Erzeugung des Aerosols in dem Luftstrom ausgerüstet ist.
Dieser Schritt beinhaltet die Bereitstellung eines Montageelementes in dem Kanal zum Einbau eines Flansches, der speziell konstruiert ist, um perfekt mit der Pistole zusammenzupassen. Sobald die Reinigung unter Verwendung des in Frage stehenden Verfahrens abgeschlossen ist, verbleibt der Flansch in seiner Position, ohne dass sich dadurch die Funktionsfähigkeit und Leistung des Kanals verändern; auf diese Art und Weise sind künftige Eingriffe und eine Sichtprüfung der Kanäle möglich.
Vorteilhafterweise hat jede Pistole die Form eines Flügelprofils mit der Hydraulikschaltung im Inneren, die für die Versorgung der Zerstäuberdüsen erforderlich ist.
Bei den letzteren handelt es sich um modulare Einheiten, die für den Anschluss an die Pistole mittels Schnellverbindung konstruiert sind, so dass die Sprühkonfiguration vorbereitet werden kann, die für die geometrische Form und Größe des zu bearbeitenden Kanals am besten geeignet ist.
Da die Pistole eine große Anzahl von Anschlüssen aufweist, an die die Düsen angeschlossen werden können, erhält man auf diese Art und Weise eine Sprühanlage, die in Bezug auf die Sprühgeometrie äußerst flexibel und besonders vielseitig ist, so dass während des Betriebes eine optimale, rasche Vorbereitung ermöglicht wird.
Die Pistolen werden vorzugsweise von unten in die Kanäle eingeschoben, so dass die Düsen mit dem Kanal fluchten.
Bei der beweglichen Aerosol erzeugenden Einheit, zu der die Spritzpistole gehört, handelt es sich nämlich um eine transportable Anlage zur Erzeugung von Aerosol mit Tröpfchen verstellbarer mittlerer Größe. Indem man die Betriebsparameter der Anlage in geeigneter Art und Weise anpasst – d. h. den Volumenstrom des filmbildenden Produktes und den Druck des Druckgases während des Sprühens – ist es möglich, die Zerstäubung der filmbildenden Flüssigkeit in einem Aerosol mit einer bekannten mittleren Tröpfchengröße zu erreichen; so ist es beispielsweise möglich, ein polymerisches Aerosol bestehend aus Tröpfchen zu erzeugen, deren mittlere Größe einem vorgegebenen Wert entspricht.
Im Detail besteht die bewegliche Aerosol erzeugende Einheit funktional aus zwei Vorrichtungen, wobei eine von ihnen den Kreislauf für das filmbildende Produkt und die andere den Kreislauf des Druckgases bestimmt, d. h. des Treibmittels des filmbildenden Produktes für die Zerstäubung in den Düsen.
Unter Bezugnahme auf die Schaltung für das filmbildende Produkt werden ein Behälter mit atmosphärischem Druck für den Inhalt des filmbildenden Produktes und eine Volumenpumpe, die durch einen Wechselrichter angetrieben und von dem Behälter gespeist wird, bereitgestellt. Durch Verändern der Frequenz der Stromversorgung des Elektromotors der Volumenpumpe mittels des Wechselrichters wird eine effektive Anpassung des Volumenstroms des Produktes in dem Düsenversorgungskreis erreicht. Ein mechanischer Filter für das Fluid mit einer Beschichtung wird vor und nach der Pumpe eingeschoben, um zu verhindern, dass Verkrustungen oder Fremdkörper in den Pumpenkörper eindringen oder anschließend zu den Zerstäuberdüsen transportiert werden. Ein Druckanzeiger wird nach dem Filter auf der Austrittsseite angebracht, um den Betriebsdruck des Kreislaufes zu kontrollieren, der vor dem Zufuhrrohr der Spritzpistole mit einem Verteilerzufuhrrohr auf der Flüssigkeitsseite geschlossen ist.
Der Kreis für das Gas, das für das Sprühen des filmbildenden Produktes verwendet wird, wird derart angeordnet, dass er an verschiedene Versorgungsquellen angeschlossen wird. Er besitzt ein Verteilerzufuhrrohr, an den ein leistungsstarker Kompressor oder ein Hochdruckbehälter für gasförmigen Stickstoff ebenfalls angeschlossen werden kann. Hinter dem Verteilerzufuhrrohr befinden sich ein mechanischer Filter, ein Präzisions-Druckregler und ein Präzisions-Druckanzeiger zur Kontrolle des Wertes des Betriebsdruckes (gasseitig) der Aerosol erzeugenden Einheit. Ein gasseitiges Verteilerzufuhrrohr ist hinter dem Präzisions-Druckanzeiger angebracht, an das die Gasleitung der Zufuhrrohres der Spritzpistole angeschlossen ist.
Die verwendeten Zerstäubungsdüsen, an die die beiden Kreise für das filmbildende Fluid und das Gas angeschlossen sind, sind zur Zerstäubung von zähflüssigen Flüssigkeiten geeignet.
Mit Hilfe dieser Düsen ist es daher möglich, eine Zerstäubung der Flüssigkeit, gefolgt von der Abscheidung der Flüssigkeitströpfchen des filmbildenden Produktes auf der Innenfläche des zu bearbeitenden Kanalabschnittes mit Bildung eines im wesentlichen gleichförmigen und durchgehenden Flüssigkeitsfilms durchzuführen. Die Begriffe "gleichförmig und durchgehend" beziehen sich hier auf eine Beschichtung, die sich sowohl entlang dem zu bearbeitenden Kanalabschnitt als auch über sämtliche Wände des Kanals erstreckt, also auch über die beiden Seitenwände und den unteren und den oberen Teil des Kanals, wenn der Kanal beispielsweise einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Mit dem Flüssigkeitsfilm, den man auf diese Art und Weise erhält, lassen sich die gesamten kontaminierenden Ablagerungen, die an den Wänden der Kanäle anhaften, während der Reinigung imprägnieren und abdecken.
Dem folgt ein Polymerisationsschritt mit der Vernetzung des Produktes, das den Flüssigkeitsfilm bildet, was zu der Bildung einer im Wesentlichen gleichförmigen und durchgehenden Beschichtung führt. Dieser Schritt kann über einen Verfestigungszeitraum dauern, der sogar mehrere Stunden andauern kann. In diesem Zeitraum würde eine anschließende Abscheidung von Tröpfchen des filmbildenden Produktes, die erforderlich sein könnte (beispielsweise nach unerwünschten Unterbrechungen in dem Abscheidungsprozess) auf dem vorherigen Film stattfinden, der noch flüssig oder teilweise flüssig ist, und würde zu einer kombinierten Vernetzung aller Produkte führen, die auf der Innenfläche des zu bearbeitenden Kanalabschnittes abgeschieden wurden.
Um den Verfestigungszeitraum, der die Vernetzung des flüssigen Produktes an der Kanalinnenfläche begünstigt, zu reduzieren, können ein weiterer oder mehrere weitere Schritte zur Trocknung des Flüssigkeitsfilms mittels Erzeugung eines Trocknungsluftstromes in dem Kanal vorgesehen werden, und zwar vorteilhafterweise bei einer Temperatur, die höher liegt als die für den vorherigen Förderluftstrom.
Es muss an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, dass die Bildung eines Aerosols bestehend aus Tröpfchen in der festen Phase oder in der flüssigen Phase – mit Tröpfchen, die jedoch rasch trocknen oder sich verfestigen sollten, so dass sie die Abscheidungsfläche des Kanals auf jeden Fall im wesentlichen in unveränderter Form erreichen – eine Imprägnierung und Einkapselung der Schmutzstoffe, die auf der Ablagerungsfläche abgelagert wurden, bei einer Oberflächenbeschichtung nicht würden gewährleisten können.
Ebenso wichtig ist es, darauf hinzuweisen, dass die feste Harzbeschichtung, die sich aufgrund der Vernetzung an der Kanaloberfläche bildet, mechanische Eigenschaften besitzt, so dass man einerseits eine unabhängige Aktion in dem Kanal haben kann, und andererseits dem Luftstrom der Anlage Widerstand geboten werden kann, ohne dass ein Freisetzen in die Luft erfolgt und ohne dass die beschichteten Schmutzstoffe freigesetzt werden.
Andererseits hätte ein Aerosol, das durch Tröpfchen gebildet wird, die fest werden, bevor sie die Kanalwände erreichen, neben der Tatsache, dass sie kein optimales Haftvermögen und Abdecken der kontaminierenden Ablagerungen gewährleisten, keine ausreichende mechanische Stärke, da die einzelnen, bereits fest gewordenen Tröpfchen zwischen sich nur Bindungen bilden würden, die schwächer sind als jene, die durch die Vernetzung in der flüssigen Phase gebildet werden.
Ein filmbildendes Produkt, das sich überraschenderweise als besonders geeignet für die Erfüllung der oben genannten Anforderungen erwiesen hat, ist – wie zuvor erwähnt – die Familie der Epoxidverbindungen.
Gemäß der Erfindung ist deshalb die Durchführung eines Rechenschrittes geplant, in dem die Messdaten, welche die geometrische Form des zu bearbeitenden Kanals feststellen, mit Hilfe eines Modells in mindestens ein Wertepaar für die Durchflussrate bzw. die mittlere Tröpfchengröße umgewandelt werden, die eine gleichförmige und durchgehende Abdeckung der Innenfläche des zu bearbeitenden Kanals gewährleisten können.
Folglich werden der oben erwähnte Schritt der Erzeugung des Luftstroms und der oben erwähnte Schritt der Erzeugung des Aerosols durch Ermittlung des Wertepaares für die Durchflussrate bzw. die mittlere Tröpfchengröße durchgeführt, welche unter Verwendung des Rechenmodells auf der Grundlage der Messdaten des Kanals bestimmt werden.
Die Luftdurchflussrate wird konstant gehalten und ihr Wert, der dem Nennwert entspricht, wird durch das Regelungs- und Modulierungssystem gewährleistet, welches an dem Lüftungsaggregat installiert ist.
Der Begriff "konstant" bedeutet, dass der Strom sich aufgrund der Abscheidung des Aerosols nicht verändert, und dass er auch aus einem gepulsten Strom bestehen kann. Auf jeden Fall kann die Saugkraft variieren, um den Druckabfall infolge allmählicher Blockierung des Filtersystems und der Reinigung des Abgases aus dem Austrittsrohr zu berücksichtigen, was weiter unten beschrieben wird.
Vor dem Gebläserad des Lüftungsaggregates ist eine Vorrichtung zur Messung der Durchflussrate, die von dem Gerät erzeugt wird, installiert, und zwar auf der Grundlage eines Erkennungssystems, beispielsweise nach dem Wilson Gitter (Sensoren für Druckdifferenzmessungen, die mit einem Präzisions-Druckanzeiger verbunden sind), während ein Wechselrichter verwendet wird, um den Betriebspunkt des Ventilators einzustellen, damit man unabhängig von dem Widerstand der Anlage nach dem Lüftungsaggregat die exakte Nenndurchflussrate erhält. Die Einstellung der Frequenz für die Stromversorgung des Elektromotors des Lüftungsaggregates und daher der tatsächlichen Modulation der Lüftungsaktion, kann manuell durch direkte Steuerung des Wechselrichters oder automatisch durch eine elektronische Steuerungseinheit erfolgen, die den Wechselrichter und das Sende-Empfänger-Steuerungssystem des Druckanzeigers steuert.
Sobald die Spritzpistole in dem Kanal installiert wurde, genügt es auch, den Betrieb der beweglichen Aerosol erzeugenden Einheit auf die Werte einzustellen, die von dem Rechenmodell geliefert wurden.
Diese Einstellungen des Lüftungsaggregates und der Aerosol erzeugenden Einheit können manuell erfolgen, doch praktischerweise automatisch mittels einer Steuerelektronik, die je nach der geometrischen Form und Größe des zu bearbeitenden Kanals deren Betrieb auf die optimalen Werte einstellt.
Die Ausrüstung zur Implementierung des in Frage stehenden Verfahrens wurde entwickelt, um die Turbulenz- und Zerstäubungsbedingungen, die die Abscheidung des filmbildenden Produktes gewährleisten, innerhalb des zu bearbeitenden Kanals nachzubilden, so dass die nominell berechnete Beschichtung erzeugt wird.
Die Ausrüstung lässt sich in drei verschiedene Betriebseinheiten aufteilen: das Modulier-/Lüftungsaggregat 7, die Polymer-Aerosol erzeugende Einheit 8 und ein Austrittsrohr zum Reinigen der Prozessabluft und zur Abscheidung des Aerosolabfalles.
Die letztere Einheit, die in den Figuren allgemein mit 9 bezeichnet wird, wird zur Reinigung des Luftstromes, der das Netz verlässt, eingesetzt, und gewährleistet damit die Entfernung der in ihm suspendierten Substanzen, bevor er nach außen in die Atmosphäre abgelassen wird.
Im Detail gemäß dem Beispiel in den 2 und 3 wird die Einheit an die Austrittsöffnung 5 angeschlossen und besteht aus einem beweglichen Rohr für die Austrittsluft, ausgestattet mit einem Luftwäscher, einem Tröpfchenabscheider und einem Luftfilter, der die Restspuren von Aerosol in der Abluft entfernt, bevor letztere in die Atmosphäre abgelassen wird, um eine Kontamination des Geländes zu verhindern.
Alternativ kann sie einfach aus einem Filter bestehen, der in dem Bereich der Austrittsöffnung 5 angebracht ist, und ein hinreichend kleines Maschengeflecht besitzt, um die Tröpfchen des Beschichtungsfilms aufzufangen, die sich in dem Luftstrom befinden, und zwar sämtliche Schmutzstoffpartikel, die von letzterem während der Bearbeitung des Kanals transportiert werden.
Der Luftstrom wird gemäß dem Beispiel, das in den Figuren veranschaulicht ist, von der Förderung des Lüftungsaggregates 7 zu der Austrittsöffnung gelenkt, die das Austrittsrohr speist.
Gemäß einer bevorzugten, in den Figuren nicht gezeigten Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Lüftungsaggregat 7 im Ansaugmodus arbeiten, indem es die Luft aus der Öffnung 5 entfernt und sie dann über die Öffnung 4, an der das Austrittsrohr angeordnet ist, ausstößt.
Gemäß dieser letzteren Ausführungsart ist der zu bearbeitende Kanal vorteilhafterweise Vakuumbedingungen unterworfen. Wenn also kleine Risse oder fehlerhafte Nähte in dem zu bearbeitenden Kanal vorhanden sind, kann folglich nur eine kleine Luftmenge von außen in den Kanal gelangen.
Bei dieser Lösung besteht absolut keine Gefahr, dass es über diese kleinen Risse oder nicht hermetischen Nähte zu Leckagen von Aerosol, Staub oder anderen kontaminierenden Stoffen, die in dem Kanal vorhanden sind, nach außen kommt.
Alternativ und insbesondere im Fall von Kanälen mit einem kleinen Querschnitt können die Ventilationseinrichtungen gemäß einer weiteren Ausführungsart auch aus einer Druckgasquelle bestehen, die den Förderstrom mit einer Durchflussrate mit maximaler Turbulenz erzeugt, indem sie ihn direkt über Öffnungen an der Pistole abgibt.
Um neue Abschnitte des Luftverteilnetzes unter Verwendung des Reinigungsverfahrens zu bearbeiten, genügt es, eine Identifikation der neuen, zu bearbeitenden Kanäle durchzuführen, wie in 3 gezeigt, wo der Abschnitt 2a, 2b, 2d berücksichtigt wird, und in jedem einzelnen Fall die vorherigen Austrittsöffnungen zu schließen und den Stopfen 6 von einer der zuvor geschlossenen Öffnungen zu entfernen, um die Prozessluft in diese Richtung zu fördern.
Ein bevorzugtes Beispiel für die Berechnung des Wertepaares für die Luftdurchflussrate und die mittlere Tröpfchengröße auf der Grundlage der Messdaten eines bestimmten Kanals, der bearbeitet werden soll, wird nachstehend in Form von Schaubildern geliefert, die sich aus den mathematischen Formeln ergeben, mit der die Abscheidung eines Aerosols in einem Luftstrom mit maximaler Turbulenz beschrieben werden kann.
Es muss jedoch berücksichtigt werden, dass ein Fachmann die Verteilung der Tröpfchen auf den Oberflächen eines Kanals, basierend auf den geometrischen Daten des letzteren ohne Umstände erhalten kann, und zwar unter Verwendung sowohl von Testergebnissen als auch theoretischen Berechnungen, die insbesondere in dem Bericht beschrieben sind, der von dem Lawrence Berkley National Laboratory (LBNL – 51432) mit dem Titel "Particle deposition from turbulent flow: review of published research and its applicability to ventilation ducts in commercial buildings" [Partikelabscheidung aus Wirbelströmung: ein Überblick über veröffentlichte Forschung und deren Anwendbarkeit auf Lüftungskanäle in Geschäftshäusern], verfasst durch Mark R. Sippola und William W. Nazaroff, veröffentlicht wurde, und welcher durch Verweis hiermit in diese Patentbeschreibung integriert ist.
Die Betriebsparameter, die den Abscheidungsprozess steuern, sind die mittlere Größe der Aerosoltröpfchen und die lokale Geschwindigkeit der Luft, die zusammen mit der Größe und der geometrischen Form des Kanals die Intensität und die Form der turbulenten Strukturen definieren, die auf die Wände wirken. Die örtliche Geschwindigkeit der Luft (und somit die Luftdurchflussrate, die in dem Modulier-/Lüftungsaggregat eingestellt ist) und die mittlere Größe der Tröpfchen, die von der Spritzpistole erzeugt werden, bilden daher das Paar von Regelgrößen, die das gewünschte Ergebnis des Abscheidungsprozesses gewährleisten.
Der Fachmann kann die Werte der Betriebsparameter – lokale Geschwindigkeit und Tröpfchengröße – welche die Geschwindigkeitswerte zur Abscheidung an den Wänden der Kanäle bestimmen, durch Anwendung der mathematischen Gleichungen definieren, die in der Lawrence-Publikation enthalten sind. Alternativ kann der Fachmann eine empirische Tabelle mit den Betriebsparametern rekonstruieren, indem er die Verteilung des Aerosols über die verschiedenen Kanäle überprüft.
Diese Tests können ausgeführt werden, indem man beispielsweise Werte für die Tröpfchengröße in der Größenordnung von 10 bis 80 μm, eine lokale Luftgeschwindigkeit zwischen 2 bis 20 m/s und eine Aerosol-Polymermenge zwischen 0,1 und 3 kg je m² Staub wählt.
Geringfügige Abweichungen von den optimalen Werten führen zu großen Abweichungen in dem durchgeführten Abscheidungsprozess, der auf der Grundlage der Abscheidungseffizienz beurteilt wird, d. h. des Produktanteils, der an den Innenwänden des Kanals abgeschieden wird, in der Kontinuität der Beschichtung, d. h. der Verteilung des Produktes über sämtliche Wände des Kanals, einschließlich der horizontalen, oberen Wand, und in der Gleichförmigkeit der hergestellten Beschichtung, d. h. der regelmäßigen Verteilung des Produktes entlang dem relevanten, zu bearbeitenden Kanalabschnitt.
Zufriedenstellende Ergebnisse erhält man durch Verwendung geeigneter Kombinationen von Werten im Bereich zwischen 10 und 80 μm bezüglich der mittleren Größe der zerstäubten Tröpfchen, und im Bereich zwischen 2 und 20 m/s bezüglich der lokalen Geschwindigkeit der Luft in dem Kanal.
Um während des Abscheidungsprozesses an den Innenwänden des Luftförderkanals eine gute Ergiebigkeit zu erhalten, müssen deshalb die Betriebsbedingungen definiert werden, die hohe Werte der Abscheidungseffizienz gewährleisten. Damit der Beschichtungsprozess jedoch als zufriedenstellend angesehen wird, muss er, wie bereits erwähnt, in gleichförmiger Art und Weise über die bearbeiteten Flächen und so homogen wie möglich entlang der axialen Länge des Kanals durchgeführt werden. Betriebsbedingungen, die trotz des Hervorbringens hoher Werte für die Abscheidungseffizienz zur Abscheidung fast des gesamten Produktes innerhalb der ersten wenigen Meter des bearbeiteten Kanals führen, sind als ungeeignet anzusehen.
Daher muss eine zweifache Zielsetzung verfolgt werden, nämlich die höchstmögliche Abscheidungseffizienz in Übereinstimmung mit der homogensten Verteilung des Produktes zu erreichen. Deshalb ist es das Ziel, jene Betriebsbedingungen zu erreichen, die die ähnlichsten Werte für die Geschwindigkeit der Abscheidung an den vier Wänden des Kanals gewährleisten, und die zu den gleichförmigsten Werten für die Abscheidung entlang der Länge des Kanals führen.
Die Betriebsbedingungen können innerhalb des Volumenstroms der Luft, die in dem Abschnitt des zu bearbeitenden, luftfördernden Netzes gefördert wird, und durch die Abmessungen der Tröpfchen, die das Aerosol bilden, was idealerweise aus einer Monodispersion besteht, vollumfänglich bestimmt werden.
Um einen Überblick über die Änderungen zu erhalten, die sich bei der Abscheidung durch eine Veränderung der Betriebsbedingungen im Prozess ergeben, wurde eine Reihe von Berechnungsblättern oder leicht zu verwendender Schaubilder vorbereitet, welche die theoretischen Kurven in Bezug auf die voraussichtliche Abscheidung innerhalb eines Kanals einer bestimmten geometrischen Form bei Veränderung der formulierten Luftdurchflussrate und der Größe der von der Aerosol erzeugenden Einheit hergestellten Tröpfchen rekonstruieren.
Um die Auswahl der zu verwendenden Betriebsbedingungen zu ermöglichen, erfasst jedes Berechnungsblatt als Eingangsgrößen die charakteristischen Parameter des zu bearbeitenden Abschnittes des luftfördernden Netzes.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das mathematische Modell für eine Veränderung des Volumenstroms der Prozessluft und der Größe der zerstäubten Partikel das Ergebnis der Abscheidung innerhalb des Kanals durch Verarbeitung der Daten simuliert, die sich auf die geometrische Form des Kanals beziehen, nämlich den Durchmesser oder die Breite und Höhe des Durchflussquerschnittes des Kanals, und die Länge des zu bearbeitenden Kanalabschnittes.
Da es sich bei der Temperatur, dem spezifischen Gewicht, der dynamischen Viskosität der Luft, die in dem Kanal gefördert wird, und dem spezifischen Gewicht der zerstäubten Flüssigkeit um Variable handelt, die das Modell beeinflussen, werden sie bei der Durchführung des in Frage stehenden Verfahrens für die Dauer der Bearbeitung vorzugsweise konstant gehalten, sobald das zu verwendende, filmbildende Produkt ausgewählt worden ist.
Wie zuvor erwähnt, genügt der Wert der Abscheidungseffizienz allein nicht, um festzustellen, ob der durchgeführte Abscheidungsprozess für die technologische Anwendung, die für die Beschichtung des Kanals eingesetzt wird, ausreichend ist, sondern es scheint auch erforderlich zu sein, den Grad der Gleichförmigkeit der Abscheidung bestimmen zu können, der im allgemeinen Durchflussquerschnitt des Kanals zu erreichen ist. Niedrigere Abscheidungswerte sind an der horizontalen Abscheidungsfläche am oberen Ende des Kanals vorgesehen, während die höchsten Werte entlang der horizontalen unteren Wand erwartet werden.
Deshalb gibt der Wert des Verhältnisses zwischen den Abscheidungsgeschwindigkeiten am oberen und am unteren Ende des Kanals einen Hinweis auf den Grad der Homogenität der Abscheidung über den allgemeinen Durchflussquerschnitt, und je höher und näher er an eins ist, desto besser ist die Gleichförmigkeit der Beschichtung des Kanals.
Deshalb kann man die Wertepaare Luftdurchflussrate/Tröpfchengröße, bei denen das Verhältnis zwischen den Werten der erreichten Abscheidungsgeschwindigkeiten, berechnet für die oberen bzw. unteren Wände, niedriger ist als ein willkürlicher Grenzwert, und die deshalb zu Abscheidungsphänomenen mit einem unzureichenden Grad an Homogenität führen würden, verwerfen. Wenn man beispielsweise einen Grenzwert von sechs Prozent festlegt, erhält man das Schaubild von 4 bei einem rechteckigen Kanal mit den Abmessungen 0,3 × 0,2 m und einer Länge von 9 m. Dies zeigt daher alle Betriebsbedingungen, mit denen eine Bearbeitung gewährleistet werden kann, welche eine Beschichtung des Kanals hervorbringt, die als gleichförmig angesehen wird.
Nachdem man auf diese Art und Weise eine geeignete Kombination der Werte für die Luftdurchflussrate und die Tröpfchengröße gewählt hat, kann man in Kenntnis der voraussichtlichen Abscheidungseffizienz die Produktmenge berechnen, die erforderlich ist, um eine gewünschte mittlere Stärke des Films in der flüssigen Phase zu erhalten. In Kenntnis der Ausdehnung der Abscheidungsfläche A_dep werden der Wert der Stärke der Beschichtung, den man mittels turbulenter Abscheidung S_dep erhält, und das spezifische Gewicht des zu zerstäubenden Produktes p1 nach der folgenden Gleichung berechnet, wobei D_ep die Abscheidungseffizienz angibt und M_c die Masse des Produktes ist, das für den Prozess erforderlich ist:
Aufgrund einer Analyse der obigen Schaubilder würde es deshalb angemessen erscheinen, große Tröpfchenabmessungen, mit denen hohe Abscheidungseffizienz-Werte gewährleistet werden können, und gleichzeitig die höchsten Werte einer homogenen Bearbeitung über den einzelnen Durchflussquerschnitt zu verwenden. Wenn man jedoch den Verlauf der Abscheidungseffizienz gegenüber dem Abstand des Aerosols in dem Kanal von dem Eintrittsabschnitt mit unterschiedlichen Tröpfchengrößen graphisch darstellt, lässt sich erkennen, wie man bei Verwendung von Tröpfchen mit hoher Trägheit hohe Abscheidungswerte erhält, und zwar zu Lasten der Verteilung der Schichtstärke, die in Durchflussrichtung stark variiert, d. h. man erhält hohe Abscheidungen des Produktes, doch sie befinden sich nur in dem ersten Abschnitt des Kanals. Andererseits kommt es bei Aerosols, die aus winzigen Tröpfchen bestehen, zu geringeren Abscheidungen, die jedoch zu einer Bildung von Schichtstärken führen, die in Richtung der axialen Ausdehnung des Kanals gleichförmiger sind.
Deshalb ruft jeder Betriebspunkt, der zwischen den Punkten definiert ist, die in dem Schaubild von 4 gezeigt sind, eine durchgehende Beschichtung des Durchflussquerschnittes hervor, doch im Hinblick auf die Gleichförmigkeit der Beschichtung entlang dem Kanal sind die unterschiedlichen Wertepaare für den Volumenstrom/die mittlere Aerosol-Tröpfchengröße nicht äquivalent.
Wenn man der Abscheidungseffizienz den Vorzug geben müsste, wäre es beispielsweise für den betreffenden Kanal möglich, z. B. den Betriebspunkt zu wählen, der von dem Wertepaar 40 μm – 1.700 m³/h definiert wird, mit dem eine Abscheidungseffizienz von 95,4% gewährleistet werden kann, wobei man eine mittlere Durchflussgeschwindigkeit durch den Kanal von 7,87 m/s erhält.
Wenn eine mittlere Stärke von 0,2 mm bereitgestellt werden soll, müssten 1,96 kg des Produktes für die Bearbeitung verwendet werden (wie nach der obigen Gleichung ermittelt); davon würden lediglich 0,16 kg nicht am Ende des Kanals abgeschieden, was jedoch zu einer schlechten Gleichförmigkeit der Beschichtung führen würde, wie in 5 zu sehen ist, die ein Schaubild zeigt, das die erwartete mittlere Stärke entlang dem allgemeinen Durchflussquerschnitt gegenüber. dem Abstand von der Spritzpistole wiedergibt.
Wenn dagegen der Betriebspunkt, der durch die Werte 20 μm – 2.200 m³/h definiert ist, verwendet wird, erhält man eine wesentlich geringere Abscheidungseffizienz als die obige in Höhe von 50,6% und eine Durchflussrate der geförderten Prozessluft mit einer mittleren Geschwindigkeit von 10,2 m/s.
Der Produktverbrauch, der erforderlich ist, um dieselbe mittlere Nennstärke zu erhalten, ist größer als im vorherigen Beispiel, nämlich 3,64 kg, und die Produktmenge, die entlang dem Abschnitt in einem Abstand von neun Metern von der Spritzpistole noch nicht abgeschieden wurde, beträgt diesmal 1,84 kg. Doch der Grad der Gleichförmigkeit der Beschichtung ist wesentlich höher und für eine effektive Bearbeitung des betreffenden Kanals sicher geeigneter, wie man aus dem Schaubild in 6 ersehen kann.
Im Grunde ist klar, dass die Wahl der zu verwendenden Betriebsbedingungen nicht allein auf der Grundlage durchgeführt werden kann, dass man die maximale Abscheidungseffizienz anstrebt, sondern dass sie das Ergebnis eines sorgfältigen Kompromisses zwischen der Abscheidungseffizienz und damit der Kosten des Arbeitsganges, und der Qualität der Abscheidung sein muss, worunter zu verstehen ist, dass die hergestellte Beschichtung die erforderlichen Anforderungen an die Stärke erfüllen muss, so dass die durchgeführte Bearbeitung als effektiv angesehen werden kann.
Das mathematische Rechenmodell zur Vorhersage der Verteilung der Produkttröpfchen kann zweckmäßigerweise in eine Vielzahl von Tabellen umgewandelt werden, mit denen für unterschiedliche Daten in Bezug auf die geometrische Form des zu bearbeitenden Kanals direkt zumindest eine Auswahl von Werten für die Luftdurchflussrate, die mittlere Partikelgröße des filmbildenden Produktes und die Dauer des Aerosol erzeugenden Schrittes geliefert werden kann.
Man kann diese Tabellen anstelle von analytischen Verfahren auch eher durch experimentelle Mittel erhalten.
Die vorliegende Erfindung kann offenkundig auch entlang neuer Kanäle verwendet werden, um deren hygienischen Zustand gleich zu Beginn zu gewährleisten.
Das auf diese Art und Weise entwickelte Verfahren erfüllt deshalb die zuvor definierten Zielsetzungen.
Offenkundig kann die Erfindung in ihrer praktischen Ausführungsart auch andere Formen und Konfigurationen annehmen als die oben veranschaulichten, ohne dass man sich dadurch aus dem vorliegenden Schutzbereich, wie er durch die beigefügten Patentansprüche definiert ist, entfernt.
Sämtliche Einzelheiten können außerdem durch technisch äquivalente Elemente und Abmessungen ersetzt werden, deren verwendete Formen und Materialien jeglicher Art gemäß den Anforderungen sein können.

Claims

Verfahren zur Reinigung von Luftförder- oder -verarbeitungskanälen, umfassend die folgenden Schritte: – einen Schritt, der die Auswahl zumindest eines zu bearbeitenden, zwischen zumindest einer ersten und einer zweiten Öffnung gelegenen, Kanalabschnitts beinhaltet; – einen Schritt, der das Verschließen aller Öffnungen beinhaltet, die sich in Verbindung mit dem zu bearbeitenden Kanalabschnitt befinden und sich von der ersten und der zweiten Öffnung unterscheiden; – zumindest einen Schritt, der mittels Ventilationsmitteln die Erzeugung eines Stroms von zwischen der ersten und der zweiten Öffnung fließender Förderluft mit maximaler Turbulenz und einer vorbestimmten Flussrate beinhaltet, wobei der das Verschließen der Öffnungen beinhaltende Schritt dazu führt, dass der Luftstrom nicht durch Öffnungen beeinflusst wird, die sich zwischen der ersten und der zweiten Öffnung befinden; – einen Schritt, der die Erzeugung eines Aerosols mittels Zerstäubungsmitteln beinhaltet, das aus einem filmbildenden Produkt besteht, mit Flüssigkeitströpfchen vorbestimmter mittlerer Größe, innerhalb des Luftstroms in der Nähe eines bezüglich der Bewegungsrichtung des Luftstroms stromaufwärts gelegenen Abschnitts des zu bearbeitenden Kanals; – einen Schritt, der das Abscheiden der Produkttröpfchen, immer noch in der flüssigen Phase, auf der inneren Oberfläche des zu bearbeitenden Kanalabschnitts unter Bildung eines im Wesentlichen gleichförmigen und durchgehenden Flüssigkeitsfilms beinhaltet; und – einen Schritt, der die Vernetzung des Flüssigkeitsfilms unter Bildung einer im Wesentlichen gleichförmigen und durchgehenden festen Beschichtung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst: – einen Schritt, der die Erkennung des zu bearbeitenden Kanals beinhaltet, um Messdaten aufzunehmen, die seine geometrische Form identifizieren, nämlich seinen Querschnitt und seine Länge; – zumindest einen Berechnungsschritt, mittels dem die Messdaten unter Verwendung eines sich auf die Abscheidung von Aerosol in einem Luftstrom mit maximaler Turbulenz beziehenden Modells in zumindest ein Wertepaar für die Flussrate bzw. die mittlere Tröpfchengröße umgesetzt werden, der in der Lage ist, zuerst den Flüssigkeitsfilm und dann die feste Beschichtung so zu bilden, dass sie im Wesentlichen durchgehend und gleichförmig auf dem zu bearbeitenden Kanalabschnitt ist; wobei der die Erzeugung des Stroms aus Förderluft beinhaltende Schritt und der Aerosolerzeugungsschritt durch Definieren des Wertepaars für die Flussrate bzw. die mittlere Tröpfchengröße ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Erzeugen eines Stroms von Förderluft eine vorbestimmte Flussrate hervorbringt, die im Wesentlichen konstant ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Öffnung von dem eintretenden Luftstrom durchströmt wird und die zweite Öffnung von dem austretenden Luftstrom durchströmt wird, und dass der austretende Luftstrom einem Reinigungsschritt zum Entfernen der in ihm suspendierten Substanzen vor einem Austreten in die Umgebung unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte der Flussrate durch Definieren der mittleren Geschwindigkeit in allen Abschnitten des zu bearbeitenden Kanals derart, dass sie innerhalb des Bereichs von 2 bis 20 m/s liegt, gewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mittleren Werte der Abmessungen der zerstäubten Tröpfchen im Bereich von 10 bis 80 μm gewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer des Aerosolerzeugungsschritts für die Messdaten des zu bearbeitenden Kanals und für das die Luftflussrate sowie die mittlere Größe der Abmessung der Partikel angebende Wertepaar durch das Modell mittels Definieren einer gegebenen mittleren Dicke der Beschichtung des Kanals erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Vernetzungsschritts ein Schritt, der das Trocknen des Flüssigkeitsfilms beinhaltet, mittels der Erzeugung eines Stroms von Trocknungsluft in dem zu bearbeitenden Kanalabschnitt ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Strom von Trocknungsluft auf einer höheren Temperatur befindet als der Strom von Förderluft.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vernetzungsschritt während einer Verfestigungsperiode dauert, während der nachfolgende, die Abscheidung der Produkttröpfchen in der flüssigen Phase auf dem vorherigen Flüssigkeitsfilm beinhaltende Schritte zu einer kombinierten Vernetzung des gesamten auf der inneren Oberfläche des zu bearbeitenden Kanalabschnitts abgeschiedenen Produkts führen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das filmbildende Produkt zumindest eine Formulierung auf der Basis von Epoxidzusammensetzungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Erzeugung eines Stroms von Förderluft beinhaltende Schritt mittels der Schaffung eines Vakuums in dem zu bearbeitenden Kanalabschnitt ausgeführt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum durch das Anordnen von Absaugventilationsmitteln im Bereich der zweiten Öffnung geschaffen wird.