EP1208944A1 - 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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EP1208944A1
EP1208944A1 EP00125771A EP00125771A EP1208944A1 EP 1208944 A1 EP1208944 A1 EP 1208944A1 EP 00125771 A EP00125771 A EP 00125771A EP 00125771 A EP00125771 A EP 00125771A EP 1208944 A1 EP1208944 A1 EP 1208944A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
line
container
pressure
filling
abrasive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00125771A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Linde Marco
Rentsch Thorsten
Knipp Thomas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ANT Applied New Technologies AG
Original Assignee
ANT Applied New Technologies AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ANT Applied New Technologies AG filed Critical ANT Applied New Technologies AG
Priority to DE20023177U priority Critical patent/DE20023177U1/de
Priority to EP00125771A priority patent/EP1208944A1/de
Publication of EP1208944A1 publication Critical patent/EP1208944A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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 dismantling of nuclear power plants, especially when dismantling highly radioactive components, such as for example the reactor pressure vessel.
  • Other areas of application are Offshore technology, as well as in the petrochemical industry when it comes to disconnection in a potentially explosive atmosphere is possible.
  • 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 is suctioned off, the liquid from there again to the storage container arrives.
  • the cable duct through the pressure vessel is designed so that the abrasive settles in it, whereas the liquid is returned to the reservoir in the return.
  • the device-like Structure of the circulation path for filling, decoupled from the main flow the pressure vessel is also high. Those provided within the orbit Fittings must be designed so that they are in their Function does not work due to the inevitable deposit of abrasive are 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 be completely dispensed with and instead to provide a pressure filling which without an expensive and wear-prone suction pump.
  • This pressure filling via a pressurized filling container enables the pressure vessel to be filled much faster than that Vacuum filling via the circulation route. It can also Differences in height between the filling container and the pressure container are overcome, what the structural design of the corresponding system essential simplified, in particular also allows a compact design.
  • a connection to the local Water supply network is available or a pressure accumulator such as a carbon dioxide cartridge or a container with compressed air is used.
  • a pressure accumulator such as a carbon dioxide cartridge or a container with compressed air is used. The latter is for example in underwater applications from Advantage.
  • the filling container is expediently designed in such a way that it can be filled with Pressurizing line in the upper area of the same opens, the Line between filling tank and pressure tank in the lower area of the Filling container connects.
  • the filling line opens on the pressure tank side in the upper area so that it is ensured that when the Filling container and opened filling line always the abrasive through the Filling line is discharged into the pressure tank until the filling tank is complete is emptied.
  • a disposal line is expediently provided on the pressure vessel side provided for the removal of carrier liquid, which during the Filling process displaced by the abrasive in the pressure vessel or into the pressure vessel has been funded.
  • the filling container itself can be filled directly with a suitable filling aid be filled with abrasive above or expediently over a another pressureless container (hopper), which is arranged above the filling container and the one at its lower end in the upper area of the filling container has an outlet pipe via which the unpressurized one in the container Abrasives conveyed by gravity in the pressurized ones ordered below Filling container (hopper) arrives.
  • This further pressureless filling container can either be designed as an interchangeable container or funnel-like and open at the top. To promote the discharge of gravity through the downpipe the hopper is expediently also filled with carrier liquid.
  • At least part of the disposal line is also used as Flushing line used.
  • Flushing line used.
  • Such a rinsing process is regularly at the end of a Filling process, but at least initiated when overfilling, i.e. it will counter the filling direction carrier liquid through the disposal line, through the pressure vessel from there into the filling line into the filling container any abrasive that may have entered the area of the shut-off valves removing any. In this way it can always be ensured that the valves remain largely free of abrasives, which means that valve wear is eliminated can be significantly reduced or, conversely, less complex valves Can find use.
  • the device shown in the figure is used to generate a beam of Suspension of a carrier liquid 1, usually water, and a Abrasive 9, for example corundum or garnet sand under high pressure.
  • the Carrier liquid 1 is from a container 2 or from a (not shown) Supply network of a high pressure pump 3, which is typically generates a pressure between 200 and 2000 bar 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 6, that it is dimensioned and adjusted so that in addition to a main stream forming in the main line 6 through the secondary line 7 leading secondary flow sets, which is located in a pressure vessel 10 Abrasive 9 picks up, this feeds the main stream and then as Total flow at a discharge nozzle 11 exiting under high pressure To form a suspension jet of carrier liquid 1 and abrasive 9.
  • the secondary line 7 initially has a throttle element in the conveying direction 12, then 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 conically tapering bottom 15 over which lowest point with a short distance, a riser pipe 16 ends, which has a Line 17, which forms part of the secondary line 7, connected to the main line 6 is.
  • a shut-off valve 18 is incorporated within line 17.
  • a line opens into the part of the secondary line 7 on the pressure vessel side 19, which is connected via a shut-off valve 20.
  • This line 19 forms part a flushing line 21, which is connected to a flushing agent source via a shut-off valve 22, Usually a tap water connection 23 is connected.
  • Line 19 opens into a disposal vessel 24 or a further one (not shown) Disposal line and is beyond the connection to line 21 provided with a further shut-off valve 25.
  • a filling container 29 In the pressure vessel 10 opens in the upper area, but with certain Distance from the top of a filling line 26, which has a shut-off valve 27 is lockable and at its other end a short distance above the Bottom 28 of a filling container 29 (pressure hopper) opens out.
  • This print shopper 29 is constructed similarly to the pressure vessel 10, it has a conical shape bottom tapered bottom 28 and is hermetically lockable.
  • an overflow line 30 opens out a shut-off valve 31 is connected to the line 19 and the flushing line 21.
  • a short distance below the mouth of the overflow line 30 opens in the filling container 29, a down pipe 32, which has a shut-off valve 33 in the bottom of a further filling container 34 (hopper) which opens over the print hopper 29 is arranged.
  • a pressure line 35 opens below the shut-off valve 33, which via a shut-off valve 36 with a pressure source, here another pressurized Tap water connection 23 is connected.
  • the pressure vessel 10 is filled by means of the pressure hopper 29, which too must also be filled for this purpose.
  • Filling the pressure hopper 29 takes place via the hopper 34 arranged above, which is open at the top and in the Abrasive 9 and also in smaller amounts of carrier liquid 1 from above be filled in.
  • the shut-off valve 33 By opening the shut-off valve 33, the content of the Hoppers 34 via the downpipe 32 by gravity into the pressure hopper 29 promoted.
  • the sizes of the containers are coordinated so that the Container content of the hopper 34 can be completely emptied into the pressure hopper 29.
  • the shut-off valves 25 are during this filling process of the pressure hopper 29 and 31 to open, so that any excess carrier liquid 1 when filling the pressure hopper 29 outdoors or into the disposal container 24 can escape.
  • shut-off valves 31 and 33 are brought into their closed position. Should the content of the hopper 34 is not completely emptied into the print hopper 29 can be, so that still abrasive in the down pipe 32 and thus also is in the area of the shut-off valve 33, initially only the shut-off valve 31 closed and the shut-off valve 36 opened so that the shut-off valve 33 can be flushed out of the detergent source 23 by tap water.
  • a line section of line 32 is expediently in the immediate vicinity Neighboring the shut-off valve 33 is made transparent to by visual inspection to be able to determine whether there are 33 abrasives in the area of the valve located or not.
  • the result is as in the level shown below the mouth of the downpipe 32 with clear distance to the mouth of the overflow line 30.
  • the shut-off valves 31 and 33 are closed, the shut-off valves 27, 20 and 25, however, are open.
  • the shut-off valve 36 opened, whereby the pressure hopper 29 via the pressure medium source 23 and line 35 is pressurized.
  • the abrasive 9 located in the pressure hopper 29 comes together with the carrier liquid 1 via the filling line 26 into the pressure vessel 10.
  • the excess carrier liquid that arises in the pressure vessel 10 1 escapes via line 19 into the open or into the disposal container 24.
  • the Druckhopper 29 is dimensioned so that its content after discharge in the Pressure vessel 10 fills the latter almost completely, so that from the Figure apparent level below the mouth in fill line 26 with a clear Distance to the mouth of line 7 in the upper area of the pressure vessel 10 forms.
  • the filling lines are expediently backwashed to ensure that the shutoff valves are clear of Abrasives are, especially at high filling pressures, not only when Overfilling, but also during the normal filling process, at least in smaller ones Quantities are discharged from the pressure vessel 10.
  • This will be done first once the Druckhopper 29 by closing the shut-off valve 36 and opening of the shut-off valve 33 is depressurized, then the shut-off valve 25 closed.
  • the first thing to do is Rinse water via line 21 into line 30 and through the shut-off valve 31, which must then also be closed at the latest, so that the rinsing liquid then via line 21 into line 19, through the shut-off valve 20 in the Pressure vessel 10 arrives.
  • shut-off valve 27 in the pressure hopper 29 and through the shut-off valve 33 and the Down pipe 32 into hopper 34, where it remains for the next filling process.
  • shut-off valves 20 and 27 after which the Shut-off valves 13 and 18 are opened and the high pressure pump 3 for proper discharge operation is switched on via the nozzle 11.
  • a transverse bore 38 is provided, which in the intended discharge operation ensures that the thick suspension rising from the bottom 15 of the container 10 from abrasive 9 and carrier liquid 1 further with carrier liquid is diluted before it is fed via line 17 into the main flow of line 6 entry.
  • the above-described filling device does not require an additional pump for the filling process if a tap water connection with a pressure between 5 and 10 bar is used as the pressure medium connection 23 as described above. If such a pressure medium source is not present, then a simple centrifugal pump can be used instead of the usual structurally complex membrane pump known from the prior art in order to convey carrier liquid into the lines 35 and 21. Alternatively, a pressure accumulator, for example a CO 2 cartridge, can also be used as the pressure medium source, but after each filling operation the pressure hopper must then be filled not only with abrasive but also with carrier liquid.
  • a direct filling of the abrasive into the down pipe 32 or a replaceable cartridge filled with the abrasive can also be provided.
  • the filling process of the pressure vessel 10 can be considerably accelerated by increasing the pressure of the pressure medium source 23, so that the filling times of the system can be reduced to a minimum.
  • the filling described above can also be used for systems that work alternately with two pressure vessels or also for systems with different mixing principles.

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Abstract

Das Verfahren dient zum Befüllen des Druckbehälters (10) einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Strahls einer Suspension aus einer Trägerflüssigkeit (1) und einem Abrasivmittel (9) mit Abrasivmittel (9), bei dem das Abrasivmittel (9) aus einem Füllbehälter (29) in den Druckbehälter (10) gelangt. Das Abrasivmittel (9) wird zusammen mit Trägerflüssigkeit (1) zunächst in den Füllbehälter (29) gefüllt, wonach dieser hermetisch verschlossen und mit dem Druckbehälter (10) leitungsverbunden wird. Zum Austrag des Abrasivmittels (9) vom Füllbehälter (29) in den Druckbehälter (10) wird der Füllbehälter (29) druckbeaufschlagt. wobei die im Druckbehälter (10) befindliche überschüssige Trägerflüssigkeit (1) aus diesem 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 Rückbau von Kernkraftwerken, insbesondere beim Zerlegen von hochradioaktiven Bauteilen, wie zum Beispiel dem Reaktordruckbehälter. 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 abgesaugt wird, wobei die Flüssigkeit von dort wieder zum Vorratsbehälter gelangt. 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 den aus dem Stand der Technik bekannten Umlaufweg zum Befüllen des Druckbehälters mit Abrasivmittel völlig zu verzichten und statt dessen eine Druckbefüllung vorzusehen, die ohne eine teure und verschleißanfällige Saugpumpe auskommt. Diese Druckbefüllung über einen mit Druck beaufschlagbaren Füllbehälter (Druckhopper) ermöglicht eine wesentlich schnellere Befüllung des Druckbehälters als die Unterdruckbefüllung über den Umlaufweg. Es können darüber hinaus auch Höhendifferenzen zwischen Füllbehälter und Druckbehälter überwunden werden, was die konstruktive Ausgestaltung der entsprechenden Anlage wesentlich vereinfacht, insbesondere auch eine kompakte Bauweise ermöglicht. Gegebenenfalls kann für die Druckbeaufschlagung des Füllbehälters auf eine Pumpe ganz verzichtet werden, wenn beispielsweise ein Anschluss an das örtliche Wasserleitungsnetz zur Verfügung steht oder ein Druckspeicher wie beispielsweise eine Kohlendioxidpatrone oder ein Behälter mit komprimierter Luft eingesetzt wird. Letzteres ist beispielsweise bei Unterwasseranwendungen von Vorteil.
Zweckmäßigerweise ist der Füllbehälter so ausgestaltet, dass die diesen mit Druck beaufschlagende Leitung im oberen Bereich desselben mündet, wobei die Leitung zwischen Füllbehälter und Druckbehälter im unteren Bereich des Füllbehälters anschließt. Die Füllleitung mündet druckbehälterseitig hingegen im oberen Bereich, so dass sicher gestellt ist, dass bei Druckbeaufschlagung des Füllbehälters und geöffneter Füllleitung stets das Abrasivmittel durch die Füllleitung in den Druckbehälter ausgetragen wird, bis der Füllbehälter vollständig entleert ist. Druckbehälterseitig wird zweckmäßigerweise eine Entsorgungsleitung zur Abfuhr von Trägerflüssigkeit vorgesehen, die während des Füllvorgangs vom Abrasivmittel im Druckbehälter verdrängt oder in den Druckbehälter gefördert worden ist.
Der Füllbehälter selbst kann mittels einer geeigneten Einfüllhilfe direkt von oben mit Abrasivmittel gefüllt werden oder aber zweckmäßigerweise über einen weiteren drucklosen Behälter (Hopper), der über dem Füllbehälter angeordnet ist und der an seinem unteren Ende eine im oberen Bereich des Füllbehälters mündende Fallleitung aufweist, über die das drucklose im Behälter befindliche Abrasivmittel schwerkraftgefördert in den darunter angeorderten druckbeaufschlagbaren Füllbehälter (Hopper) gelangt. Dieser weitere drucklose Füllbehälter kann entweder als Wechselbehälter ausgebildet sein oder auch trichterartig und oben offen. Zur Förderung des Schwerkraftaustrags durch die Fallleitung wird zweckmäßigerweise auch der Hopper mit Trägerflüssigkeit angefüllt.
Damit während des Füllvorgangs des Druckbehälters ohne aufwändige Sensorik festgestellt werden kann, wenn dieser gefüllt ist bzw. über überbefüllt wird, ist es zweckmäßig, die Entsorgungsleitung, zumindest abschnittsweise durchsichtig auszubilden, da dann die Bedienperson das beim Überlauf des Druckbehälters mitgeführte Abrasivmittel erkennt und den Füllvorgang beenden kann.
Zweckmäßigerweise wird zumindest ein Teil der Entsorgungsleitung auch als Spülleitung genutzt. Ein solcher Spülvorgang wird regelmäßig am Ende eines Füllvorgangs, zumindest aber bei Überbefüllung eingeleitet, d.h. es wird entgegen der Füllrichtung Trägerflüssigkeit durch die Entsorgungsleitung, durch den Druckbehälter von dort in die Füllleitung bis in den Füllbehälter geleitet, um gegebenenfalls in den Bereich der Absperrventile gelangtes Abrasivmittel zu entfemen. Auf diese Weise kann stets sichergestellt werden, dass die Ventile weitgehend frei von Abrasivmittel bleiben, wodurch der Ventilverschleiß ganz erheblich reduziert werden kann bzw. umgekehrt weniger aufwendige Ventile Verwendung finden können.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand 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 Figur dargestellte Vorrichtung dient zur Erzeugung eines Strahls einer Suspension aus einer Trägerflüssigkeit 1, in der Regel Wasser, und einem Abrasivmittel 9, beispielsweise Korund oder Granatsand unter Hochdruck. Die Trägerflüssigkeit 1 wird aus einem Behälter 2 oder aus einem (nicht dargestellten) Versorgungsnetz einer Hochdruckpumpe 3 zugeführt, die typischerweise einen Druck zwischen 200 und 2000 bar 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 6 ist ein Drosselorgan 8 vorgesehen, dass so dimensioniert und eingestellt ist, dass sich im Betrieb neben einem 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 7 weist in Förderrichtung folgend zunächst ein Drosselorgan 12, dann ein Absperrventil 13 sowie eine Sicherheitseinrichtung 14 auf, welche beim Überschreiten eines vorbestimmten Maximaldrucks öffnet. Die Nebenleitung 7 mündet in der 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 endet, das über eine Leitung 17, die Teil der Nebenleitung 7 bildet, mit der Hauptleitung 6 verbunden ist. Innerhalb der Leitung 17 ist ein Absperrventil 18 eingegliedert.
In den vordruckbehälterseitigen Teil der Nebenleitung 7 mündet eine Leitung 19, die über ein Absperrventil 20 angeschlossen ist. Diese Leitung 19 bildet Teil einer Spülleitung 21, die über ein Absperrventil 22 mit einer Spülmittelquelle, üblicherweise einen Leitungswasseranschluß 23 verbunden ist. Die Leitung 19 mündet in einem Entsorgungsgefäß 24 oder einer (nicht dargestellten) weiterführenden Entsorgungsleitung und ist jenseits der Verbindung mit der Leitung 21 mit einem weiteren Absperrventil 25 versehen.
In dem Druckbehälter 10 mündet im oberen Bereich, jedoch mit gewissen Abstand von der Oberseite eine Füllleitung 26, die über ein Absperrventil 27 absperrbar ist und an ihrem anderen Ende mit geringem Abstand über dem Boden 28 eines Füllbehälters 29 (Druckhopper) mündet. Dieser Druckhopper 29 ist ähnlich wie der Druckbehälter 10 aufgebaut, er weist einen konisch nach unten zulaufenden Boden 28 auf und ist hermetisch abschließbar.
In der Oberseite des Füllbehälters 29 mündet eine Überlaufleitung 30, die über ein Absperrventil 31 mit der Leitung 19 und der Spülleitung 21 verbunden ist.
Mit geringem Abstand unterhalb der Mündung der Überlaufleitung 30 mündet im Füllbehälter 29 eine Fallleitung 32, die über ein Absperrventil 33 im Boden eines weiteren Füllbehälters 34 (Hopper) mündet, der über dem Druckhopper 29 angeordnet ist. Unterhalb des Absperrventils 33 mündet eine Druckleitung 35, die über ein Absperrventil 36 mit einer Druckquelle, hier einem weiteren druckbeaufschlagten Leitungswasseranschluß 23 in Verbindung steht.
Im bestimmungsgemäßen Betrieb der Anlage, wenn über die Hochdruckpumpe 3 Trägerflüssigkeit 1 sowie aus dem Druckbehälter 10 kommendes Abrasivmittel 9 zusammen mit Trägerflüssigkeit 1 über die Austragsdüse 11 zum Schneiden oder sonstigen Abtragen ausgebracht wird, sind die Absperrventile 13 und 18 geöffnet und zumindest die Absperrventile 20 und 27 in Sperrstellung. Das im Druckbehälter 10 befindliche Abrasivmittel 9 wird zusammen der darin befindlichen Trägerflüssigkeit 1 durch Druckbeaufschlagung über die Nebenleitung 7 über die Leitung 17 der Hauptleitung 6 und damit der Austragsdüse 11 zugeführt, solange, bis der Füllstand des im Druckbehälter 10 befindlichen Abrasivmittels 9 bis nahe zum Boden 15 abgesunken ist, so dass durch das Steigrohr 16 kein Abrasivmittel mehr gefördert werden kann. Dann spätestens ist der Druckbehälter 10 nachzufüllen, wozu die Hochdruckpumpe 3 abzuschalten und die Absperrventile 13 und 28 in ihre Sperrstellung zu bringen sind.
Die Füllung des Druckbehälters 10 erfolgt mittels des Druckhoppers 29, der zu diesem Zweck ebenfalls gefüllt sein muss. Das Befüllen des Druckhoppers 29 erfolgt über den darüber angeordneten Hopper 34, der oben offen ist und in den Abrasivmittel 9 sowie auch in geringeren Mengen Trägerflüssigkeit 1 von oben eingefüllt werden. Durch Öffnen des Absperrventils 33 wird der Inhalt des Hoppers 34 über die Fallleitung 32 durch Schwerkraft in den Druckhopper 29 gefördert. Die Behälter sind größenmäßig so aufeinander abgestimmt, dass der Behälterinhalt des Hoppers 34 vollständig in den Druckhopper 29 entleerbar ist. Während dieses Füllvorgangs des Druckhoppers 29 sind die Absperrventile 25 und 31 zu öffnen, damit die gegebenenfalls vorhandende überschüssige Trägerflüssigkeit 1 beim Befüllen des Druckhoppers 29 ins Freie oder in das Entsorgungsgefäß 24 entweichen kann.
Sobald der Druckhopper 29 mit Abrasivmittel 9 und Trägerflüssigkeit 1 gefüllt ist, werden die Absperrventile 31 und 33 in ihre Schließstellung gebracht. Sollte der Inhalt des Hoppers 34 nicht vollständig in den Druckhopper 29 entleert werden können, so dass noch Abrasivmittel in der Fallleitung 32 und somit auch im Bereich des Absperrventils 33 steht, wird zunächst nur das Absperrventil 31 geschlossen und das Absperrventil 36 geöffnet, so dass das Absperrventil 33 durch Leitungswasser aus der Spülmittelquelle 23 freigespült werden kann. Zweckmäßigerweise ist ein Leitungsabschnitt der Leitung 32 in unmittelbarer Nachbarschaft des Absperrventils 33 durchsichtig ausgebildet, um durch Sichtkontrolle feststellen zu können, ob sich im Bereich des Ventils 33 Abrasivmittel befindet oder nicht.
Wenn der Druckhopper 29 bestimmungsgemäß gefüllt ist, ergibt sich ein wie in der Figur dargestellter Füllstand unterhalb der Mündung der Fallleitung 32 mit deutlichen Abstand zur Mündung der Überlaufleitung 30. Zum Befüllen des Druckbehälters 10 werden die Absperrventile 31 und 33 geschlossen, die Absperrventile 27, 20 und 25 hingegen sind zu öffnen. Danach wird das Absperrventil 36 geöffnet, wodurch der Druckhopper 29 über die Druckmittelquelle 23 und die Leitung 35 druckbeaufschlagt wird. Durch diese Druckmittelbeaufschlagung gelangt das im Druckhopper 29 befindliche Abrasivmittel 9 zusammen mit der Trägerflüssigkeit 1 über die Füllleitung 26 in den Druckbehälter 10. Die dabei im Druckbehälter 10 entstehende überschüssige Trägerflüssigkeit 1 entweicht über die Leitung 19 in Freie bzw. in den Entsorgungsbehälter 24.
Der Druckhopper 29 ist so dimensioniert, dass sein Inhalt nach Austrag in den Druckbehälter 10 letzteren nahezu vollständig füllt, so dass sich der aus der Figur ersichtliche Füllstand unterhalb der Mündung in Füllleitung 26 mit deutlichem Abstand zur Mündung der Leitung 7 im oberen Bereich des Druckbehälters 10 bildet.
Nach dem Befüllen des Druckbehälters 10 werden die Füllleitungen zweckmäßigerweise rückgespült, um sicher zu stellen, dass die Absperrventile frei von Abrasivmittel sind, das insbesondere bei hohen Fülldrücken nicht nur beim Überbefüllen, sondern auch beim normalen Füllvorgang zumindest in kleineren Mengen aus dem Druckbehälter 10 ausgetragen wird. Hierzu wird zunächst einmal der Druckhopper 29 durch Schließen des Absperrventils 36 und Öffnen des Absperrventils 33 drucklos geschaltet, sodann wird das Absperrventil 25 geschlossen. Durch Öffnen des Absperrventils 22 gelangt nun zunächst einmal Spülwasser über die Leitung 21 in die Leitung 30 und durch das Absperrventil 31, das spätestens dann ebenfalls zu schließen ist, so dass dann die Spülflüssigkeit über die Leitung 21 in die Leitung 19, durch das Absperrventil 20 in den Druckbehälter 10 gelangt. Von dort gelangt es über die Füllleitung 26 durch das Absperrventil 27 in den Druckhopper 29 und durch das Absperrventil 33 und die Fallleitung 32 in den Hopper 34, wo es für den nächsten Füllvorgang verbleibt. Nachdem die vorgenannten Absperrventile freigespült worden sind, werden diese verschlossen, insbesondere die Absperrventile 20 und 27, wonach die Absperrventile 13 und 18 geöffnet werden und die Hochdruckpumpe 3 zum bestimmungsgemäßen Austragsbetrieb über die Düse 11 eingeschaltet wird.
Um insbesondere eine Überfüllung des Druckbehälters 10 und damit ein Austrag des Abrasivmittels über die Leitung 19 kontrollieren zu können, ist der in der Figur mit 37 gekennzeichnete Leitungsabschnitt der Leitung 19 durchsichtig ausgebildet.
In dem Steigrohr 16 ist oberhalb der maximalen Füllhöhe des Druckbehälters 10 eine Querbohrung 38 vorgesehen, die im bestimmungsgemäßen Austragsbetrieb dafür sorgt, dass die vom Boden 15 des Behälters 10 aufsteigende dicke Suspension aus Abrasivmittel 9 und Trägerflüssigkeit 1 weiter mit Trägerflüssigkeit verdünnt wird, bevor sie über die Leitung 17 in den Hauptstrom der Leitung 6 eintritt.
Die vorbeschriebene Füllvorrichtung kommt dann, wenn als Druckmittelanschluß 23 wie vorbeschrieben ein Leitungswasseranschluß mit einem Druck zwischen 5 und 10 bar Verwendung findet, ohne zusätzliche Pumpe für den Füllvorgang aus. Sollte eine solche Druckmittelquelle nicht vorhanden sein, so kann entweder statt der üblichen konstruktiv aufwändigen aus dem Stand der vTechnik bekannten Membranpumpe eine einfache Kreiselpumpe eingesetzt werden, um Trägerflüssigkeit in die Leitung 35 bzw. 21 zu fördern. Alternativ kann als Druckmittelquelle auch ein Druckspeicher, beispielsweise eine CO2-Patrone eingesetzt werden, wobei dann jedoch nach jedem Füllvorgang der Druckhopper nicht nur mit Abrasivmittel sondern auch mit Trägerflüssigkeit zu befüllen ist. Anstelle des Hoppers 34 kann auch eine unmittelbare Einfüllung des Abrasivmittels in die Fallleitung 32 oder eine auswechselbare mit Abrasivmittel gefüllte Kartusche vorgesehen sein. Der Füllvorgang des Druckbehälters 10 kann durch Druckerhöhung der Druckmittelquelle 23 noch erheblich beschleunigt werden, so dass die Füllzeiten der Anlage auf ein Minimum reduziert werden können. Es versteht, dass die vorbeschriebene Befüllung auch für Anlagen eingesetzt werden kann, die mit zwei Druckbehältern im Wechsel arbeiten oder auch bei Systemen mit anderen Mischprinzipien. Es wird in diesem Zusammenhang insbesondere auch auf Mischprinzipien zur WASS-Erzeugung nach dem Prinzip PREMAJET, SICURJET oder auch dem von Hiroshima Institute of Technology entwickelten Mischprinzip verwiesen.
Bezugszeichenliste
1 -
Trägerflüssigkeit
2 -
Behälter
3 -
Hochdruckpumpe
4 -
Leitung
5 -
Rückschlagventil
6 -
Hauptleitung
7 -
Nebenleitung
8 -
Drosselorgan
9 -
Abrasivmittel
10 -
Druckbehälter
11 -
Austragsdüse
12 -
Drosselorgan
13 -
Absperrventil
14 -
Sicherheitseinrichtung
15 -
Boden von 10
16 -
Steigrohr
17 -
Leitung
18 -
Absperrventil
19 -
Leitung (Entsorgungsleitung)
20 -
Absperrventil
21 -
Spülleitung
22 -
Absperrventil
23 -
Leitungswasserdruckanschluß
24 -
Entsorgungsgefäß
25 -
Absperrventil
26 -
Füllleitung
27 -
Absperrventil
28 -
Boden
29 -
Füllbehälter
30 -
Überlaufleitung
31 -
Absperrventil
32 -
Fallleitung
33 -
Absperrventil
34 -
Füllbehälter
35 -
Druckleitung
36 -
Absperrventil
37 -
durchsichtiger Abschnitt
38 -
Querbohrung

Claims (10)

  1. Verfahren zum Befüllen des Druckbehälters (10) einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Strahls einer Suspension aus einer Trägerflüssigkeit (1) und einem Abrasivmittel (9) mit Abrasivmittel (9), bei dem das Abrasivmittel (9) aus einem Füllbehälter (29) in den Druckbehälter (10) gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass Abrasivmittel (9) und ggf. auch Trägerflüssigkeit (1) zunächst in den Füllbehälter (29) gefüllt werden, der dann verschlossen, mit dem Druckbehälter (10) leitungsverbunden und zum Austrag des Abrasivmittels (9) vom Füllbehälter (29) in den Druckbehälter (10) druckbeaufschlagt wird, wobei die im Druckbehälter (10) befindliche überschüssige Trägerflüssigkeit (1) aus diesem abgeführt wird.
  2. Vorrichtung zur Erzeugung eines Strahls einer Suspension aus einer Trägerflüssigkeit (1) und einem Abrasivmittel (9), 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 einen Druckbehälter (10) wieder zur Hauptleitung (6) führt und am Ende der Hauptleitung (6) eine Austragsdüse (12) vorgesehen ist, und mit einem Füllbehälter (29), aus dem während des Füllvorgangs das Abrasivmittel (9) zusammen mit Trägerflüssigkeit (1) über eine absperrbare Leitung (Füllleitung) (26) in den Druckbehälter (10) gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (23, 25, 36) zum Druckbeaufschlagen des Füllbehälters (29) vorgesehen sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbeaufschlagung des Füllbehälters (29) aus einem Druckspeicher, vorzugsweise aus einem Gasspeicher erfolgt.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbeaufschlagung des Füllbehälters (29) durch eine die Trägerflüssigkeit (1) in den Füllbehälter (29) fördernde Pumpe erfolgt.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbeaufschlagung des Füllbehälters (29) über eine Leitung (35,32) erfolgt, welche im oberen Bereich des Füllbehälters (29) in diesen mündet.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (26) zwischen Füllbehälter (29) und Druckbehälter (10) im unteren Bereich des Füllbehälters (29) und im oberen Bereich des Duckbehälters (10) mündet.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entsorgungsleitung (19) zur Abfuhr von Trägerflüssigkeit (1) vorgesehen ist, welche im oberen Bereich des Druckbehälters (10) mündet und absperrbar ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Füllbehälter (29) ein weiterer Behälter (34) angeordnet ist, in den das Abrasivmittel (9) einfüllbar ist, dass eine absperrbare Falleitung (32) von diesem weiteren Behälter (34) zum Füllbehälter (29) vorgesehen ist, über die das Abrasivmittel (9) schwerkraftgefördert in den Füllbehälter (29) gelangt.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Entsorgungsleitung (19) zumindest abschnittweise (27) durchsichtig ausgebildet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Entsorgungsleitung (19) auch als als Spülleitung (21) dient.
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