EP1199136A1 - Verfahren zum Befüllen eines Druckbehälters und Vorrichtung zur Erzeugung eines Strahls einer Suspension - Google Patents

Verfahren zum Befüllen eines Druckbehälters und Vorrichtung zur Erzeugung eines Strahls einer Suspension Download PDF

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EP1199136A1
EP1199136A1 EP00122839A EP00122839A EP1199136A1 EP 1199136 A1 EP1199136 A1 EP 1199136A1 EP 00122839 A EP00122839 A EP 00122839A EP 00122839 A EP00122839 A EP 00122839A EP 1199136 A1 EP1199136 A1 EP 1199136A1
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EP
European Patent Office
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line
container
abrasive
pressure
pressure vessel
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EP00122839A
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Marco Linde
Thorsten Rentsch
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ANT Applied New Technologies AG
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ANT Applied New Technologies AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/04—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass
    • B24C1/045—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass for cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C7/00—Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts
    • B24C7/0007—Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts the abrasive material being fed in a liquid carrier

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of water abrasive suspension blasting (WASS) and there specifically the bypass principle for generation by WASS.
  • WASS water abrasive suspension blasting
  • Water abrasive suspension blasting is used, for example used in dismantling technology under and above water.
  • Example shell jackets disassembled to avoid flying sparks to be able to remove and dispose of the explosive contained therein.
  • proven has the abrasive water suspension blasting also in the disposal of nuclear power plants, especially when disassembling the pressure vessel.
  • Other areas of application are offshore technology, as well as in the petrochemical industry, when it comes to disconnection in potentially explosive environments.
  • the devices operating on the bypass principle essentially exist from a high pressure pump, which uses water as a carrier liquid in a Main line with throttle element and parallel to a secondary line (bypass) promotes.
  • the secondary line opens into a pressure vessel in which the abrasive is located, with the liquid flow conducted in the secondary line passes through the pressure vessel, takes abrasive there and over a Line from the pressure vessel is fed back to the main line. be wearing this suspension is fed through a discharge nozzle, which has a flexible Pipe possibly several hundred meters away from the device can be arranged.
  • the amount of the Available abrasives depend on the size of the pressure vessel. If the abrasive in the pressure vessel has been used up, must the pressure vessel is filled and the water abrasive suspension blasting while be interrupted this time.
  • a generic device is known from EP 0 276 219 B1, in which only a pressure vessel is provided before the high pressure pump is filled switched off and the suspension jet is interrupted.
  • a circulation path is provided within the system, in which the abrasive together with liquid from a storage container into the pressure container and from there is pumped back to the storage container.
  • the cable duct designed by the pressure vessel so that the abrasive settles in this, whereas the liquid returns to the Storage container is guided.
  • the device-like structure of the main stream uncoupled circulation route for filling the pressure vessel is also high.
  • the fittings provided within the circulation route must be constructive be designed in such a way that their function is reflected in that inevitably deposited abrasives are not impaired.
  • the task of the present invention is based on this prior art to create a method for filling a pressure vessel with that this is simple, fast and with little device effort can be filled.
  • a corresponding device be created with which this method can be carried out, which is inexpensive the manufacture and constructively largely against abrasive deposits is protected.
  • the basic idea of the present invention is based on the prior art Technology known circulation path for filling the pressure vessel with abrasive to do without entirely and instead to provide gravity support, that does without an expensive and wear-prone pump and that into the device inexpensively by means of a small number of shut-off valves is integrable.
  • a hopper is provided, by from the abrasive contained therein by gravity into the pressure vessel arrives.
  • the filling container must therefore be arranged above the pressure container be, the abrasive via a down pipe from the lower Area of the filling container leads to the upper area of the pressure container, in the Pressure vessel arrives.
  • the abrasive to be filled can be used as such from the downwardly tapered filling container into the downpipe and then get into the pressure vessel, is convenient but also the abrasive in the filling container a carrier liquid such as Example water added to the gravity-related conveying process facilitate.
  • a stop valve in the downpipe intended to prevent the suspension or carrier liquid during normal conveying operations.
  • a corresponding shut-off valve must then also be in the drain line be provided if such is provided. It can be used as a drain line serve a part of the secondary line, which opens into the pressure vessel. It is understood that the shut-off valve is then outside the area of the secondary line must lie. This measure can reduce the number of in the pressure vessel opening lines are minimized, which is already static Reasons is an advantage.
  • the downpipe between the filling tank and pressure tank should be largely run vertically, because then the weight of the abrasive to be refilled acts in the direction of conveyance and avoids clogging of the lines can be.
  • System-related it is useful if the down pipe from The bottom of the filling container is essentially vertical and straight in the lid or the top of the pressure vessel opens. However, it can be static or it may be necessary for other reasons to relocate the place of muzzle. In these cases, care must be taken to ensure that the outlet pipe ends in the Pressure vessel as far up as possible and the outlet of the downpipe into the Filling containers are as far down as possible.
  • this secondary line as essentially vertical riser pipe formed within the pressure vessel is that at least in its mouth area in the middle with respect to the Bottom rejuvenation should be arranged.
  • shut-off valves in a row in the downpipe and have a flushing line connected between them. Then at a jam of abrasive in the downpipe first of all the filling container Closer shut-off valve are closed, after which carrier liquid via the flushing line is introduced into the system under pressure, so that at the end of the Flushing process the shut-off valve close to the pressure vessel including downpipe as well as the drain line and valve are free of abrasive.
  • shut-off valves namely the pressure vessel side Shut-off valve in the downpipe and the other valve in the drain line closed.
  • the latter valves are high pressure valves that due to its design, it is particularly susceptible to deposits of abrasive agents the valve seats.
  • the filling container is designed as an interchangeable container is particularly advantageous is because then only an empty one is replaced by a full one Filling container is to be replaced without using abrasive within the device is to be handled.
  • the device shown in the figure is used to generate a beam of Suspension of a carrier liquid, usually water, and an abrasive, for example corundum or river sand under high pressure.
  • the carrier liquid 1 is made from a container 2 or from a (not shown) Line network fed a high pressure pump 3, which is typically a Pressure between 200 and 2000 bar and more generated on the outlet side.
  • a Line 4 is the high-pressure carrier liquid 1 from the pump 3 through a check valve 5 in parallel in a main line 6 and a Branch line 7 promoted.
  • a throttle element 8 is provided in the main line, that is dimensioned and adjusted so that in addition to one in operation in the Main line 6 forming main stream leading through the secondary line 7 Side stream sets, the abrasive in a pressure vessel 10 9 records, this feeds the main stream and then as a total stream at a discharge nozzle 11 a jet emerging under high pressure Form suspension of carrier liquid 1 and abrasive 9.
  • the secondary line 10 points in the conveying direction 12 of the flowing through it In addition to a shut-off valve 13 and a safety device 14, which opens when a predetermined maximum pressure is exceeded.
  • the Branch line 7 opens into the top of the pressure vessel 10.
  • the pressure vessel 10 has an approximately conical bottom 15, over whose lowest point opens a riser 16 at a short distance, which over a line 17 is connected to the main line 6.
  • Line 17 is part of the Secondary line 7.
  • After merging the main and secondary line 6.7 then flows the suspension formed from carrier liquid 1 and abrasive 9 via a line 28 to the discharge nozzle 11.
  • the line 28 connects the in Substantially stationary part of the device with the movably arranged part Discharge nozzle 11 and can be several hundred meters long. Stationary in the sense of the invention means that the device stands still during operation, in principle, however, this is portable, for example on a vehicle or arranged in a container or support frame.
  • a filling container 18 is provided which is connected to the pressure vessel 10 via a down pipe 19.
  • the downpipe 19 is arranged essentially vertically and opens into the Top of the pressure vessel, but a short distance below the Top inside, ie below the junction of the branch line 7 in the Pressure vessel 10.
  • a high pressure shut-off valve 20 and a further shut-off valve 21 assigned to the filling container 18 is provided. Between these two check valves 20 and 21 connected in series opens a flushing line 22.
  • the filling container 18 is an interchangeable container trained and can together with the shut-off valve 21 via the clutch 23 be separated from the rest of the device to make an empty one replace full fill container 18 or the fill container for transportation purposes to remove the device.
  • the flushing line 22 is via a not shown Hose coupling connected and can therefore also from Filling container 18 are separated.
  • a drain line 24 is provided, which leads to the pressure vessel 10 leading part of the secondary line 7 with a high-pressure shut-off valve 25 a line 26 leading into the open or into a collecting container.
  • shut-off valve 13 is first closed, then the high pressure pump 3 is switched off and the shut-off valve 25 open.
  • the one previously connected to the device by means of the coupling 23 and filling container 18 filled with abrasive 9 is opened by opening the valves 21 and 20 pipeline connected to the interior of the pressure vessel 10. That in Filling container 18 located abrasive 9, which is significantly heavier than that in Pressure vessel 10 is water flows through its own weight with the in Filling container 18 carrier liquid also in smaller quantities through the downpipe 19 into the interior of the pressure vessel 10.
  • This in Pressure vessel 10 displaced water rises through line 27, depending on Valve position forms part of the secondary line 7 or part of the drain line 24, arrives in the discharge line 24, via the opened valve 25 into the line 26 and outdoors.
  • the filling container 18 is dimensioned such that the abrasive contained therein 9 can be completely filled in the pressure vessel 10, so that after the Emptying the filling container 18 only the shut-off valves 20, 21 and 25 closed, the high pressure pump 3 is switched on and then the shut-off valve 13 have to be opened in order to generate a device High pressure jet from suspension to displace certain condition.
  • the High-pressure valve 20 is designed so that there is no abrasive deposits so that it is gravity-fed into the pressure vessel 10 sags. Carrier liquid flows exclusively via the high-pressure valve 25, so that this valve is also not abrasive or its Deposits is loaded.
  • the device described above therefore requires, besides that which is always required High pressure pump 3 no further complex pumps, neither for the filling process nor for the rinsing process, which is usually not even necessary.

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Abstract

Das Verfahren dient zum Befüllen eines Druckbehälters (10) einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Strahls einer Suspension aus einer Trägerflüssigkeit (1) und einem Abrasivmittel (9) mit Abrasivmittel. Das Abrasivmittel (9) wird aus einem oberhalb des Druckbehälters (10) angeordneten Füllbehälter (18) über eine nahe der Oberseite in den Druckbehälter (10) mündende Leitung (19) durch Schwerkraft vom Füllbehälter (18) in den Druckbehälter (10) gefüllt, wobei die in Drackbehälter (10) durch das Abrasivmittel (9) verdrängte Trägerflüssigkeit (1) aus dem Druckbehälter (10) abgeführt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet des Wasserabrasivsuspensionsstrahlens (WASS) und dort speziell das Bypass-Prinzip zur Erzeugung von WASS. Das Wasserabrasivsuspensionsstrahlen wird beispielsweise eingesetzt in der Zerlegetechnik unter und über Wasser. Hiermit werden zum Beispiel Geschossmäntel zerlegt, um unter Vermeidung von Funkenflug den darin befindlichen Explosivstoff entfernen und entsorgen zu können. Bewährt hat sich das Wasserabrasivsuspensionsstrahlen auch beim Entsorgen von Kernkraftwerken, insbesondere beim Zerlegen des Druckbehälters. Weitere Einsatzgebiete sind die Offshoretechnik, sowie im Bereich der petrochemischen Industrie, wenn es um das Trennen in explosionsgefährderter Umgebung geht.
Die nach dem Bypass-Prinzip arbeitenden Vorrichtungen bestehen im Wesentlichen aus einer Hochdruckpumpe, welche Wasser als Trägerflüssigkeit in eine Hauptleitung mit Drosselorgan und parallel in eine Nebenleitung (Bypass) fördert. Die Nebenleitung mündet in einem Druckbehälter, in dem das Abrasivmittel befindlich ist, wobei der in der Nebenleitung geführte Flüssigkeitsstrom durch den Druckbehälter gelangt, dort Abrasivmittel mitnimmt und über eine Leitung aus dem Druckbehälter wieder der Hauptleitung zugeführt ist. Ausgetragen wird diese Suspension über eine Austragsdüse, die über eine flexible Leitung gegebenenfalls mehrer hundert Meter entfernt von der Vorrichtung angeordnet sein kann.
Während die Trägerflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter oder aus dem Wasserversorgungsnetz meist in ausreichender Menge zum kontinuierlichen Betrieb der Vorrichtung über eine längere Zeit zur Verfügung steht, ist die Menge des zur Verfügung stehenden Abrasivmittels von der Größe des Druckbehälters abhängig. Wenn das im Druckbehälter befindliche Abrasivmittel verbraucht ist, muss der Druckbehälter gefüllt und das Wasserabrasivsuspensionsstrahlen während dieser Zeit unterbrochen werden.
Zwar sind Vorrichtungen bekannt, die mit zwei Druckbehältern im Wechsel arbeiten, so dass ein kontinuierlicher Betrieb möglich ist, doch ist der hierfür erforderliche apparative Aufwand sehr hoch. Darüber hinaus kommt es zu Druckschwankungen während des Wechsels/Umschaltens des Druckbehälters, so dass ein kontinuierlicher Betrieb auch hier nicht möglich ist.
Aus EP 0 276 219 B1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, bei der nur ein Druckbehälter vorgesehen ist, vor dessen Befüllen die Hochdruckpumpe abgeschaltet und damit der Suspensionsstrahl unterbrochen wird. Zum Befüllen ist innerhalb der Anlage ein Umlaufweg vorgesehen, in welchen das Abrasivmittel zusammen mit Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter in den Druckbehälter und von dort wieder zum Vorratsbehälter gepumpt wird. Dabei ist die Leitungsdurchführung durch den Druckbehälter so gestaltet, dass sich das Abrasivmittel in diesem absetzt, wohingegen die Flüssigkeit wieder im Rücklauf zum Vorratsbehälter geführt wird. Der vorrichtungsmäßige Aufbau des vom Hauptstrom abgekoppelten Umlaufwegs zum Befüllen des Druckbehälters ist ebenfalls hoch. Die innerhalb des Umlaufwegs vorgesehenen Armaturen müssen konstruktiv so ausgestaltet sein, dass sie in ihrer Funktion durch das sich auch dort zwangsläufig ablagernde Abrasivmittel nicht beeinträchtigt sind.
Vor diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Befüllen eines Druckbehälters zu schaffen, mit dem dieser einfach, schnell und mit geringem vorrichtungsmäßigen Aufwand befüllt werden kann. Darüber hinaus soll eine entsprechende Vorrichtung geschaffen werden, mit der dieses Verfahren ausführbar ist, die kostengünstig in der Herstellung und konstruktiv weitgehend gegen Abrasivmittelablagerungen geschützt ist.
Der verfahrensmäßige Teil dieser Aufgabe wird durch den Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst, der vorrichtungsmäßige durch die in Anspruch 2 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Unteransprüchen der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung angegeben.
Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, auf dem aus der Stand der Technik bekannten Umlaufweg zum Befüllen des Druckbehälters mit Abrasivmittel völlig zu verzichten und statt dessen eine Schwerkraftförderung vorzusehen, die ohne eine teure und verschleißanfällige Pumpe auskommt und die mittels einer geringen Anzahl von Absperrventilen kostengünstig in die Vorrichtung eingliederbar ist. Hierzu ist ein Füllbehälter (Hopper) vorgesehen, von dem aus das darin befindliche Abrasivmittel durch Schwerkraft in den Druckbehälter gelangt. Der Füllbehälter muss also oberhalb des Druckbehälters angeordnet sein, wobei das Abrasivmittel über eine Fallleitung, die vom unteren Bereich des Füllbehälters zum oberen Bereich des Druckbehälters führt, in den Druckbehälter gelangt. Grundsätzlich kann das einzufüllende Abrasivmittel als solches von dem nach unten konisch zulaufenden Füllbehälter in die Fallleitung und anschließend in den Druckbehälter gelangen, zweckmäßigerweise wird jedoch auch dem Abrasivmittel im Füllbehälter eine Trägerflüssigkeit wie zum Beispiel Wasser zugefügt, um den schwerkraftbedingten Fördervorgang zu erleichtern.
Da das im Druckbehälter befindliche Abrasivmittel am Ende des Betriebs durch Wasser ersetzt ist, ist dieser beim Wiederbefüllen mit Abrasivmittel nicht leer. sondern wassergefüllt, es muss also nicht nur das Abrasivmittel in den Druckbehälter eingefüllt, sondern auch die volumenmäßig entsprechenden Menge Wasser herausgeführt werden. In einfachster Form kann dies ebenfalls durch die Fallleitung selbst erfolgen. Bevorzugt ist jedoch eine gesonderte Leitung zur Abfuhr der verdrängten Trägerflüssigkeit vorgesehen, so dass beim Einfüllen der schwerkraftgeförderte Massenstrom des Abrasivmittels nicht durch den sonst in Gegenrichtung aufsteigenden Strom der verdrängten Trägerflüssigkeit gebremst wird. Es können also beim Vorsehen einer gesonderten Ablaufleitung wesentlich höhere Füllgeschwindigkeiten erzielt werden.
Um zu Verhindern das beim normalen Förderbetrieb Suspension oder Trägerflüssigkeit in den Füllbehälter gelangen, ist ein Absperrventil in der Fallleitung vorgesehen. Ein entsprechendes Absperrventil muss dann auch in der Ablaufleitung vorgesehen sein, wenn eine solche vorgesehen ist. Dabei kann als Ablaufleitung ein Teil der Nebenleitung dienen, welche in den Druckbehälter mündet. Es versteht sich, dass das Absperrventil dann außerhalb des Bereichs der Nebenleitung liegen muss. Durch diese Maßnahme kann die Anzahl der in den Druckbehälter mündenden Leitungen minimiert werden, was schon aus statischen Gründen von Vorteil ist.
Die Fallleitung zwischen Füllbehälter und Druckbehälter sollte weitgehend senkrecht verlaufen, da dann die Gewichtskraft des nachzufüllenden Abrasivmittels in Förderrichtung wirkt und Verstopfungen der Leitungen vermieden werden können. Systembedingt zweckmäßig ist es, wenn die Fallleitung vom Boden des Füllbehälters im Wesenlichen senkrecht und gradlinig in den Deckel bzw. die Oberseite des Druckbehälters mündet. Es kann jedoch aus statischen oder auch aus anderen Gründen erforderlich sein den Mündungsort zu verlegen. In diesen Fällen ist darauf zu achten, dass die Mündung der Fallleitung in den Druckbehälter möglichst weit oben und die Mündung der Fallleitung in den Füllbehälter möglichst weit unten liegen.
Um das Abrasivmittel möglichst vollständig aus dem Druckbehälter fördern zu können, ist es zweckmäßig, den Druckbehälter bodenseitig nach Art eines Trichters, also nach unten zulaufend auszubilden und den Teil der Nebenleitung, welcher das Abrasivmittel in den Hauptstrom leitet, so auszubilden, dass dieser Teil der abführenden Nebenleitung mit geringen Abstand über den Boden mündet. Besonders günstig ist es dabei, wenn diese abführende Nebenleitung als im Wesentlichen senkrechtes Steigrohr innerhalb des Druckbehälters ausgebildet ist, dass zumindest in seinem Mündungsbereich mittig im Bezug auf die Bodenverjüngung angeordnet sein sollte. Um sicher zu stellen, dass für den unwahrscheinlichen aber nicht auszuschließenden Fall, dass bei einem Füllvorgang versucht wird, mehr Abrasivmittel in den Druckbehälter einzufüllen, als dieser volumenmäßig aufnehmen kann, und dann das überschüssige Abrasivmittel in der Fallleitung steht, ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, zwei Absperrventile in der Fallleitung in Reihe hintereinander anzuordnen und dazwischen eine Spülleitung anschließen zu lassen. Dann kann bei einem Stau von Abrasivmittel in der Fallleitung zunächst das dem Füllbehälter nähere Absperrventil geschlossen werden, wonach über die Spülleitung Trägerflüssigkeit unter Druck in das System einegeleitet wird, so dass am Ende des Spülvorgangs das dem Druckbehälter nahe Absperrventil einschließlich Fallleitung sowie auch die Ablaufleitung nebst Ventil frei von Abrasivmittel ist. Erst dann werden die übrigen Absperrventile, nämlich das druckbehälterseitige Absperrventil in der Fallleitung sowie das weitere Ventil in der Ablaufleitung geschlossen. Bei letzteren Ventilen handelt es sich um Hochdruckventile, die konstruktionsbedingt besonders anfällig gegen Abrasivmittelablagerungen an den Ventilsitzen sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Füllbehälter als Wechselbehälter ausgebildet ist, da dann zum Austausch lediglich ein leerer gegen einen vollgefüllten Füllbehälter auszutauschen ist, ohne das innerhalb der Vorrichtung mit Abrasivmittel zu handhaben ist. In diesem Fall ist es zweckmäßig eine mechanische Kupplung in der Fallleitung vorzusehen, und zwar unmittelbar hinter dem füllbehälterseitigen Absperrventil. Dann kann der Füllbehälter als Wechselbehälter ausgebildet sein, so dass ein geleerter Füllbehälter in einfacher Weise durch einen vollen Füllbehälter ersetzt werden kann.
Die Erfindung ist nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt den Aufbau einer Vorrichtung gemäß der Erfindung in Form eines vereinfachten hydraulischen Schaltbildes.
Die in der Figur dargestellte Vorrichtung dient zur Erzeugung eines Strahls einer Suspension aus einer Trägerflüssigkeit, in der Regel Wasser, und einem Abrasivmittel, beispielsweise Korund oder Flusssand unter Hochdruck. Die Trägerflüssigkeit 1 wird aus einem Behälter 2 oder aus einem ( nicht dargestellten) Leitungsnetz einer Hochdruckpumpe 3 zugeführt, die typischerweise einen Druck zwischen 200 und 2000 bar und mehr ausgangsseitig erzeugt. Über eine Leitung 4 wird die unter Hochdruck stehende Trägerflüssigkeit 1 von der Pumpe 3 durch ein Rückschlagventil 5 parallel in eine Hauptleitung 6 sowie eine Nebenleitung 7 gefördert. In der Hauptleitung ist ein Drosselorgan 8 vorgesehen, das so dimensioniert und eingestellt ist, dass sich neben einem im Betrieb in der Hauptleitung 6 ausbildenden Hauptstrom ein durch die Nebenleitung 7 führender Nebenstrom einstellt, der in einem Druckbehälter 10 befindliches Abrasivmittel 9 aufnimmt, dieses dem Hauptstrom zuführt um dann als Gesamtstrom an einer Austragsdüse 11 einen unter Hochdruck austretenden Strahl einer Suspension aus Trägerflüssigkeit 1 und Abrasivmittel 9 zu bilden.
Die Nebenleitung 10 weist in Förderrichtung 12 des durch diese fließenden Nebenstroms ein Absperrventil 13 sowie eine Sicherheitseinrichtung 14 auf, welche beim Überschreiten eines vorbestimmten Maximaldrucks öffnet. Die Nebenleitung 7 mündet in die Oberseite des Druckbehälters 10. Der Druckbehälter 10 weist einen etwa konisch nach unten zulaufenden Boden 15 auf, über dessen tiefsten Punkt mit geringem Abstand ein Steigrohr 16 mündet, das über eine Leitung 17 mit der Hauptleitung 6 verbunden ist. Die Leitung 17 ist Teil der Nebenleitung 7. Nach Zusammenführung von Haupt- und Nebenleitung 6,7 strömt die dann gebildete Suspension aus Trägerflüssigkeit 1 und Abrasivmittel 9 über eine Leitung 28 zur Austragsdüse 11. Die Leitung 28 verbindet den im Wesentlichen stationären Teil der Vorrichtung mit der beweglich dazu angeordneten Austragsdüse 11 und kann mehre hundert Meter lang sein. Stationär im Sinne der Erfindung bedeutet, dass die Vorrichtung im Betrieb still steht, grundsätzlich ist diese jedoch transportabel, zum Beispiel auf einem Fahrzeug oder in einem Container oder Traggestell angeordnet.
Sobald der Füllstand des Druckbehälters 10 mit Abrasivmittel unter den Mündungsbereich des Steigrohrs 16 fällt, wird kein Abrasivmittel mehr gefördert, der Druckbehälter 10 ist dann nachzufüllen. Hierzu ist ein Füllbehälter 18 vorgesehen, der über eine Fallleitung 19 mit dem Druckbehälter 10 verbunden ist. Die Fallleitung 19 ist im Wesentlichen senkrecht angeordnet und mündet in der Oberseite des Druckbehälters, jedoch mit geringem Abstand unterhalb der Oberseite innen, also unterhalb der Einmündung der Nebenleitung 7 in den Druckbehälter 10. In der Fallleitung 19 ist ein Hochdruckabsperrventil 20 sowie ein weiteres dem Füllbehälter 18 zugeordnetes Absperrventil 21 vorgesehen. Zwischen diesen beiden in Reihe geschalteten Absperrventilen 20 und 21 mündet eine Spülleitung 22. Weiterhin ist zwischen den Absperrventilen 20 und 21 eine Kupplung 23 vorgesehen. Der Füllbehälter 18 ist als Wechselbehälter ausgebildet und kann zusammen mit dem Absperrventil 21 über die Kupplung 23 von der übrigen Vorrichtung getrennt werden, um einen leeren gegen einen vollen Füllbehälter 18 auszutauschen oder den Füllbehälter zu Transportzwecken der Vorrichtung zu entfernen. Die Spülleitung 22 ist über eine nicht dargestellte Schlauchkupplung angeschlossen und kann daher ebenfalls vom Füllbehälter 18 getrennt werden.
Weiterhin ist eine Ablaufleitung 24 vorgesehen, welche den zum Druckbehälter 10 führenden Teil der Nebenleitung 7 über ein Hochdruckabsperrventil 25 mit einer ins Freie oder in einen Auffangbehälter mündenden Leitung 26 verbindet.
Zum Nachfüllen von Abrasivmittel 9 wird zunächst das Absperrventil 13 geschlossen, dann die Hochdruckpumpe 3 abgeschaltet und das Absperrventil 25 geöffnet. Der zuvor mittels der Kupplung 23 an die Vorrichtung angeschlossene und mit Abrasivmittel 9 gefüllte Füllbehälter 18 wird durch Öffnen der Ventile 21 und 20 mit dem Inneren des Druckbehälters 10 leitungsverbunden. Das im Füllbehälter 18 befindliche Abrasivmittel 9, das deutlich schwerer als das im Druckbehälter 10 befindliche Wasser ist, strömt durch Eigengewicht mit der im Füllbehälter 18 ebenfalls in geringeren Mengen befindlichen Trägerflüssigkeit durch die Fallleitung 19 in das Innere des Druckbehälters 10. Das dadurch im Druckbehälter 10 verdrängte Wasser steigt durch die Leitung 27, die je nach Ventilstellung Teil der Nebenleitung 7 oder Teil der Ablaufleitung 24 bildet, auf, gelangt in die Ablaufleitung 24, über das geöffnete Ventil 25 in die Leitung 26 und ins Freie.
Der Füllbehälter 18 ist so dimensioniert, dass das darin befindliche Abrasivmittel 9 vollständig in den Druckbehälter 10 gefüllt werden kann, so dass nach dem Entleeren des Füllbehälters 18 lediglich die Absperrventile 20, 21 und 25 geschlossen, die Hochdruckpumpe 3 eingeschaltet und dann das Absperrventil 13 geöffnet werden müssen, um die Vorrichtung wieder in den zur Erzeugung eines Hochdruckstrahls von Suspension bestimmten Zustand zu versetzten. Das Hochdruckventil 20 ist konstruktiv so ausgebildet, dass sich dort kein Abrasivmittel ablagert, so dass dieses schwerkraftgefördert bis in den Druckbehälter 10 durchsackt. Über das Hochdruckventil 25 strömt ausschließlich Trägerflüssigkeit, so dass dieses Ventil ebenfalls nicht durch Abrasivmittel bzw. dessen Ablagerungen belastet ist.
Sollte durch Fehlbedienung der Füllvorgang eingeleitet werden. bevor der Druckbehälter 10 seinen hierfür vorgesehenen minimalen Füllstand erreicht hat, so kann es vorkommen, dass im Füllbehälter 18 mehr Abrasivmittel 9 befindlich ist als der Druckbehälter 10 aufnehmen kann. Sobald der Füllstand des Abrasivmittels im Druckbehälter 10 die Höhe erreicht hat, in welcher die Fallleitung 19 in den Druckbehälter 10 mündet, erfolgt keine weitere Förderung von Abrasivmittel in den Druckbehälter 10, statt dessen staut sich das Abrasivmittel in der Leitung 19. Wenn dies der Fall ist, wird zunächst das Absperrventil 21 geschlossen. Hierbei handelt es sich um ein Niederdruckventil, das weitgehend unempfindlich gegen Ablagerungen von Abrasivmittel ist. Sodann wird bei geöffneten Ventilen 20 und 25 Spülflüssigkeit über die Leitung 22 eingeleitet, wodurch das in der Fallleitung 19 befindliche Abrasivmittel durch Druck der Spülflüssigkeit in den Druckbehälter 10 gefördert wird. Die Höhe der Mündung der Fallleitung 19 in Druckbehälter 10 ist unter Berücksichtigung des Volumens der Fallleitung 19 und des verbleibenden Restvolumens im Druckbehälter 10 so dimensioniert, dass das in der Fallleitung 19 befindliche Abrasivmittel noch vollständig in den Druckbehälter 10 gepumpt werden kann, ohne dass Abrasivmittel über die Leitungen 27, 24 und 26 austritt. Hierdurch kann das Hochdruckventil 25 weitestgehend von Abrasivmittel frei gehalten werden, selbst für den vorgeschilderten Fall "Überfüllung ". Aufgrund der gegenüber der Leitung 27 nach unten versetzten Einmündung der Fallleitung 19 in den Druckbehälter 10 ist sichergestellt, dass auch beim anschließenden Spülvorgang kein Abrasivmittel 9 aus dem Druckbehälter 10 herausgespült wird. Die Kupplung 23 und das empfindliche Hochdruckventil 20 hingegen, werden durch die Spülflüssigkeit gereinigt und können nachfolgend betätigt werden, ohne durch Ablagerungen von Abrasivmittel einem erhöhten Verschleiß bzw. Undichtigkeiten ausgesetzt zu sein. Zum Spülen über die Spülleitung 22 genügt ein geringer Druck, wie er üblicherweise im stationären Leitungswassernetz vorhanden oder mittels üblicher Umwälzpumpen ohne Weiteres bereitstellbar ist.
Die vorbeschriebene Vorrichtung benötigt also außer der stets erforderlichen Hochdruckpumpe 3 keine weiteren aufwändigen Pumpen, weder für den Füllvorgang noch für den üblicherweise noch nicht einmal erforderlichen Spülvorgang.
Bezugszeichenliste
1 -
Trägerflüssigkeit
2 -
Behälter
3 -
Hochdruckpumpe
4 -
Leitung
5 -
Rückschlagventil
6 -
Hauptleitung
7 -
Nebenleitung
8 -
Drosselorgan
9 -
Abrasivmittel
10 -
Druckbehälter
11 -
Austragsdüse
12 -
Förderrichtung des Nebenstroms
13 -
Absperrventil
14 -
Sicherheitseinrichtung
15. -
Boden von 10
16 -
Steigrohr
17 -
Leitung
18 -
Füllbehälter
19 -
Fallleitung
20 -
Hochdruckabsperrventil
21 -
Absperrventil
22 -
Spülleitung
23 -
Kupplung
24 -
Ablaufleitung
25 -
Hochdruckabsperrventil
26 -
Leitung
27 -
Leitung
28 -
Leitung

Claims (10)

  1. Verfahren zum Befüllen eines Druckbehälters (10) einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Strahls einer Suspension aus einer Trägerflüssigkeit (1) und einem Abrasivmittel (9) mit Abrasivmittel, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrasivmittel (9) aus einem oberhalb des Druckbehälters (10) angeordneten Füllbehälter (18) über eine nahe der Oberseite in den Druckbehälter (10) mündende Leitung (19) durch Schwerkraft vom Füllbehälter (18) in den Druckbehälter (10) gefüllt wird, wobei die im Druckbehälter (10) durch das Abrasivmittel (9) verdrängte Trägerflüssigkeit (1) aus dem Druckbehälter (10) abgeführt wird.
  2. Vorrichtung zur Erzeugung eines Strahls einer Suspension aus einer Trägerflüssigkeit und einem Abrasivmittel, insbesondere zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Hochdruckpumpe (3), welche die Trägerflüssigkeit (1) in eine Hauptleitung (6) mit Drosselorgan (8) und parallel in eine Nebenleitung (7) fördert, wobei die Nebenleitung (7) durch den Druckbehälter (10) wieder zur Hauptleitung (6) führt und am Ende der Hauptleitung (18) eine Austragsdüse (11) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Druckbehälters (10) ein Füllbehälter (18) für Abrasivmittel (9) vorgesehen ist, der über eine Fallleitung (19) mit dem Druckbehälter (10) verbunden ist, wobei Mittel (21,20) zum Absperren der Fallleitung (19) vorgesehen sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ablaufleitung (24) vorgesehen ist, über die die im Druckbehälter (10) befindliche und beim Einfüllen des Abrasivmittels (9)verdrängte Trägerflüssigkeit (1) abführbar ist, wobei Mittel (25) zum Absperren der Ablaufleitung (24) vorgesehen sind.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Nebenleitung (27) einen Teil der Ablaufleitung (24) bildet.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fallleitung (19) im Wesentlichen senkrecht verläuft und mit Abstand unterhalb der Mündung der Ablaufleitung (27) im Druckbehälter (10) mündet.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (10) innen zum Boden (15) hin zulaufend ausgebildet ist und dass die abführende Nebenleitung (16) in dem zulaufenden Bereich mit Abstand über dem Boden (15) mündet.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abführende Nebenleitung innerhalb des Druckbehälters (10) als im Wesenlichen senkrechtes Steigrohr (16) ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitung (19) zwischen Füllbehälter (18) und Druckbehälter (10) zwei Absperrventile (20,21) in Reihe angeordnet sind, wobei zwischen den Ventilen (20,21) eine Spülleitung (22) zum Spülen mindestens eines Absperrventils (20) anschließt.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Absperrventilen (20,21) in der Fallleitung (19) eine Kupplung (23) zum Trennen des Füllbehälters (18) vom Druckbehälter (10) vorgesehen ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllbehälter (18) als Wechselbehälter ausgebildet ist.
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