KR101981839B1 - 탱크 및 시스템의 내부를 세정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폭발 기술에 의해 탱크 및 시스템(70)의 내부(71)에서 침착물을 제거하기 위한 방법 및 세정 장치(51)에 관한 것이다. 세정 장치(51)에 의해, 폭발성의, 기체 혼합물이 제공되고 내부(71)를 세정하기 위해 폭발을 일으킨다. 폭발 압력파는 세정 장치(51) 내에서 출구 개구(69)를 통해 내부(71)로 안내된다. 폭발성 혼합물 또는 그것의 기체 성분들은 높은 속도로 압력 용기(22, 24)들로부터 세정 장치(51)의 수용 챔버 안으로 도입된다.

Description

탱크 및 시스템의 내부를 세정하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR CLEANING INTERIORS OF TANKS AND SYSTEMS}

본 발명은 용기(receptacle)(탱크) 및 설비의 내부를 세정하는 분야에 관한 것이다. 본 발명은 폭발 기술에 의해 용기 및 설비의 내부에서 침착물(deposit)을 제거하기 위한 방법 및 세정 장치에 관한 것이다. 세정 장치는 특히 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해 설계된다.

본 방법 및 장치는, 특히 소각 설비(incineration installation)에서, 내벽에 케이킹(caking)과 함께 오염되고 슬래그가 생성된 용기 및 설비를 특히 세정하는 역할을 한다.

예를 들어 폐기물 소각장 또는 일반적으로 연소 보일러(combustion boiler)의, 가열 표면(heating surface)은 심각한 오염 또는 파울링(fouling)에 일반적으로 노출된다. 이러한 파울링은 무기 조성물(inorganic composition)을 가지며 벽에서 재입자(ash particle)의 침착물로 인해 전형적으로 일어난다. 높은 연도 가스(flue gas) 온도의 영역에서 코팅은 대부분 매우 단단한데, 이는 그것들이, 온도가 더 낮은 보일러 벽에서 고체화될 때, 용융된 형태로 벽에 고착되거나, 벽에서 용융되거나, 또는 더 저온에서 용융 또는 응축되는 물질을 통해 함께 고착되기 때문이다. 이러한 코팅은 제거하기가 매우 어렵고, 알려진 세정 방법을 통해 불충분하게 제거된다. 이로 인해 보일러는 주기적으로 운행 정지 및 냉각되어야 한다. 이를 위해, 노(furnace) 또는 킬른(kiln) 내에 비계(scaffold)의 건설이 종종 필요한데, 이는 그러한 보일러가 보통 지극히 큰 치수를 갖기 때문이다. 이는 더욱이 수일 또는 수 주의 작동 중단을 요구하고, 먼지 및 오염물질의 많은 발생으로 인해 세정 작업자에게 지극히 불쾌하고 건강에 좋지 않다. 설비의 작동 중단과 함께 대부분 본질적으로 발생하는 결과는 큰 온도 변화에 기인한 용기 재료 자체의 손상이다. 세정 및 수리 비용에 추가로, 생산 또는 수입 손실에 기인한 설비 현상유지 비용은 중요한 비용 인자이다.

설비가 운전 정지(shut down)될 때 사용되는 종래의 세정 방법은, 예를 들어, 보일러 비팅(boiler beating) 및 스팀 제트 블래스터(steam jet blaster), 워터 제트 블래스터(water jet blaster) / 수트 블래스터(soot blaster)의 이용, 또는 숏-클리닝(shot-cleaning) 및 샌드 블라스팅(sand blasting)이다.

또한, 냉각된 탱크 또는 작동 중인 고온 탱크가 폭발 장치의 도입 및 점화에 의해 세정되는 세정 방법이 공지되어 있다. 문헌 EP 1 067 349 에 개시된 방법은, 냉각된 폭발 장치가, 냉각된 랜스(lance)에 의해, 파울링(fouling)된 열 표면의 부근으로 운반되어서, 그곳에서 폭발성 장약(explosive charge)이 점화된다. 열 표면 케이킹(caking)은 폭발의 충격으로 인해, 그리고 충격파(shock wave)에 의해 발생된 벽 진동으로 인해, 제거된다. 이 방법으로 세정 시간이 종래 세정 방법에 비해 상당히 단축될 수 있다. 필요한 안전 조치와 함께, 소각로 또는 연소로(combustion furnace)의 작동 중에, 즉, 용기(receptacle or container)가 여전히 고온인 상태에서, 세정이 수행될 수 있다. 따라서, 이러한 방식으로 수 시간 내에 그리고 작동 중단 없이 탱크를 세정하는 것이 가능한데, 종래의 세정 방법은 이를 위해 수일을 요한다.

EP 1 067 349 에 개시된 방법의 단점은 폭약(explosives)이 필요하다는 점이다. 폭약 재료의 고비용 외에도, 안전에 관한 막대한 비용이, 예를 들어 폭약의 저장과 함께, 사고 또는 도난을 방지하기 위해, 충족되어야 한다. 고온 용기 내로 폭약 재료를 도입하는 것은, 폭약의 조기 폭발을 방지하기 위해서, 절대적으로 신뢰할 수 있고 효율적인 냉각 시스템을 더욱이 필요로 한다.

또 다른 세정 방법이 EP 1 362 213 B1 으로부터 공지되어 있으며, 마찬가지로 폭발의 생성을 위한 수단을 이용한다. 그러나 이 방법에 따르면, 폭약 대신에, 폭발성 기체 혼합물과 함께 팽창가능한 용기 봉투(container envelope)가 세정 랜스(cleaning lance)의 단부에 부착된다. 빈 용기 봉투와 함께 세정 랜스는 보일러 공간 안으로 도입되고, 세정될 장소 부근에 위치된다. 이어서, 용기 봉투는 폭발성 기체 혼합물과 함께 팽창된다. 용기 봉투 안에서 기체 혼합물을 점화함에 의해 폭발이 생성되고, 이 폭발의 충격파는 보일러 벽에서 파울링의 분리로 이어진다. 용기 봉투는 폭발에 의해 파쇄되고 연소된다. 따라서, 그것은 소모성 재료를 나타낸다.

이 방법 및 관련 장치는, 폭약을 이용하는 그리고 앞서 언급된 폭발 기술에 비해, 그 방법이 작동에 관하여 유리하다는 장점을 갖는다. 따라서, 예를 들어, 산소와 가연성 기체를 포함하는 기체 혼합물의 출발 성분은 폭약에 비해 조달에 있어서 저렴하다. 또한, 언급된 기체의 조달 및 취급은, 폭약과는 달리, 특별한 허가 또는 자격을 요하지 않아서, 해당하는 훈련을 완수한 자라면 누구나 그 방법을 수행하는 것이 가능하다.

또한, 출발 성분들이 세정 랜스의 별개의 공급 도관들을 통해 안내된다는 것과 그에 따라 폭발을 촉발시키기 직전까지는 세정 랜스 내에서 위험한 폭발성 혼합물이 생성되지 않는다는 것이 또한 유리하다. 폭약에 비해, 기체 혼합물의 개별 성분의 취급은 실제로 훨씬 덜 위험한데, 이는 개별 성분들이, 기껏해야 가연성이며, 폭발성이 아니기 때문이다.

관련 방법은 용기 봉투의 취급이 상당히 다루기 힘들다는 단점을 갖는다. 따라서, 용기 봉투는 각각의 경우에 각각의 세정 절차에 대해 세정 장치의 출구 개구를 통해 체결되어야 한다. 이 공정은 또한 상당히 시간-소모적이어서, 개별 세정 절차 각각은 비교적 많은 시간을 차지한다.

또한, 충전 절차는 또한 비교적 느리다. 이것은, 이 용기 봉투가 이것에 발생하는 손상 없이 제어된 방식으로 펼쳐지고 확장할 수 있도록, 폭발성 혼합물은 비교적 낮은 충전 속도에서 용기 봉투 안으로 오직 들어갈 수 있다는 사실에 기인한다. 구체적으로 폭발성 혼합물이 빠른 속도로 용기 봉투 안으로 들어가는 경우, 이 용기 봉투가 함께 끌어당겨지고, 생성된 진공(vacuum)으로 인해 팽창하지 않는다. 또한, 용기 봉투의 개개의 층이 내측에서 박리될 수 있다.

또한, 팽창된 용기 봉투는, 예를 들어 파이프 다발의 경우에 존재하는 것과 같은, 좁은 영역 안으로 삽입될 수 없다. 이것은, 폭발성 혼합물이 세정되어야 할 좁은 영역으로 유입될 수 없고, 그 위치에서 폭발될 수 없다는 것을 의미한다. 반면에, 폭발성 혼합물은 이 영역 외부로부터 단지 점화될 수 있고, 여기서 좁은 또는 제한된 영역 안으로 침투하는 폭발파(explosion wave)는 제한된 세정 효과를 초래한다.

또한, 용기 봉투의 형태에 있어서 소모된 재료의 재공급이 영구적으로 보장되어야 한다. 소모된 재료는 또한 추가 비용 요인을 나타낸다. 따라서, 용기 봉투는 일반적으로 수작업으로 만들어지며(hand-crafted), 따라서 고가이다.

또한, 용기 봉투의 사용과 함께 잔류물이 발생하고, 이것들은 폭발에 의해 완전히 연소되지 않는다. 이러한 잔류물은 세정될 설비의 작동을 위태롭게 할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 EP 1 362 213 B1 에 개시된 세정 장치 및 관련 방법을 수정하여, 목적하는 그리고 심지어 개선된 세정 효과를 달성할 수 있도록 하는 것이다. 특히, 좁은 영역이 또한 폭발성 혼합물에 접근 가능해야 한다.

또 다른 목적에 따르면, 방법의 실행은 다루기 덜 힘들어야 하고, 덜 시간 소모적이어야 하며, 더 경제적이어야 한다.

또 다른 목적에 따르면, 세정 방법을 수행할 때 가능한 한 적은 잔류물이 발생해야 한다.

이러한 목적들은 독립 청구항 제1항 및 제18항의 특징에 의해 달성된다. 본 발명의 추가 개발 형태들 및 특정한 실시 형태들은 종속항, 발명의 설명 및 도면으로부터 추론될 수 있다. 이로써, 본 방법 청구항의 특징들은, 적절한 경우, 장치 청구항과 조합될 수 있으며, 그 반대의 경우도 마찬가지다.

본 발명의 맥락에서 개시된 세정 방법은 세정될 위치 부근으로 폭발성 혼합물을 가져가서, 이후에 혼합물을 폭발시키는 것에 기초한다.

폭발성 혼합물은 적어도 폭발성 상태(explosive condition)에 있는 기체이다.

제1 변형 실시형태에 따르면, 폭발성 혼합물은 세정 기구(cleaning apparatus) 안으로 도입되는 기체 성분으로부터 형성될 수 있다. 이것은 도입된 기체 성분이 폭발성, 기체 혼합물을 이미 형성한다는 것을 의미한다.

제2 변형 실시형태에 따르면, 폭발성 혼합물은, 세정 기구 안으로 따로따로 도입되는, 2가지 이상의, 그리고 특히 2가지의, 기체 성분으로부터 형성될 수 있다. 기체 성분은, 세정 기구 내의, 혼합 구역에서 폭발성, 기체 혼합물로 서로 혼합된다. 혼합 구역은 특히 공급 압력 도관(feed pressure conduit)의 전방 또는 안에 배치된다.

기체 성분은 이것들이 수용 공간(receiving space) 내에서, 폭발성 혼합물을 형성하자마자 그리고 특히 세정 기구 안으로 유입 즉시 이미, 기체 상태로 존재한다는 것을 의미한다. 그러나, 출발 성분이라고도 또한 불리는, 기체 성분은 압력 용기 (탱크) 내에서 압력 하에 액체 형태로 또한 존재할 수 있다. 기체 성분은 특히 빠르게 증발하는 액체일 수 있다.

폭발성 혼합물은 특히, 예를 들어 기체 상태 산소 또는 산소를 함유하는 기체와 같은, 산화제 및 연료를 포함한다. 연료는 액체 또는 기체 상태일 수 있다. 이것은 예를 들어, 아세틸렌, 에틸렌, 메탄, 에탄, 프로판, 벤젠/가솔린(petrol), 오일 등과 같은, 가연성 탄화수소 그룹으로부터 비롯한 것일 수 있다. 따라서 예를 들어, 제1 기체 성분은 연료이고, 제2 기체 성분은 산화제이다.

폭발성 혼합물은 특히, 세정 기구의 수용 공간 내에서 준비된다.

그 혼합물은 특히, 폭발을 촉발시키기 위한 점화 장치를 통해 점화된다.

폭발의 충격 및, 충격파에 의해 진동하게 되는 표면, 예를 들어 용기 벽 또는 파이프 벽은 벽 케이킹과 슬래그의 발파-제거(blasting-away)를 수행하고 그에 따라 그 표면의 세정을 수행한다.

세정에 필요한 폭발의 강도 및 그에 따라 폭발성 혼합물을 생산하기 위해 적용된 기체 성분의 양은 파울링의 유형 및 파울링된 용기의 크기와 유형에 따라 달라진다. 폭발의 계량(metering) 및 강도는 설비에 어떠한 손상도 발생하지 않도록, 선택될 수 있고 바람직하게는 선택된다. 적용된 물질의 최적 계량의 가능성은 한편으로 세정 비용을 줄이고, 다른 한편으로 설비 및 사람에게 위험 및 손상 위험을 줄인다.

세정 기구는 특히, 공급 도관(supply conduit)이라고도 또한 불리는, 공급 압력 도관을 포함하며, 그것을 통해 폭발성 혼합물이 출구 개구로 안내된다.

공급 압력 도관은 특히, 공급 채널(supply channel)이라고도 또한 불리는, 폐쇄된 공급 압력 채널을 형성한다. 이것은 원형 단면을 형성할 수 있고, 150 ㎜ (밀리미터) 이하의, 또는 100 ㎜ 이하의, 또는 60 ㎜ 이하의, 그리고 특히 55 ㎜ 이하의 직경을 가질 수 있다. 그 직경은 또한, 20 ㎜ 이상, 또는 30 ㎜ 이상, 특히 40 ㎜ 이상일 수 있다.

공급 압력 도관의 길이는 예를 들어, 1 m (미터) 이상, 또는 2 m 이상, 또는 3 m 이상, 또는 4 m 이상일 수 있다.

세정 기구는 특히, 출구 개구를 포함하는 출구 장치를 포함한다. 출구 장치는 특히, 유출 방향(outflow direction)으로 공급 압력 도관에 이어서 배치된다.

특히, 출구 장치는 공급된 폭발성 혼합물의 적어도 일부를 수용하기 위한 수용 공간을 형성한다. 특히, 공급 압력 도관 및 출구 장치가, 공급된 폭발성 혼합물의 적어도 일부를 수용하기 위한 수용 공간을 형성한다.

수용 공간은 특히, 출구 개구를 통해 외부에 개방되어 있다.

폭발성 혼합물은 예를 들어 수용 공간 내에서, 특히 압력 공급 도관(pressure feed conduit) 내에서, 폭발하게 된다. 폭발의 압력파(pressure wave)는 출구 개구를 통해 설비 또는 용기의 내부로 전파된다.

관련 장치를 이용하는 그러한 방법은 예를 들어, 연도 가스 세정 설비에서 촉매(catalyser)를 세정하기 위해 예를 들어 적용될 수 있다. 세정 기구의 출구 개구를 통해 나가는 폭발 압력파는 이로써 촉매에 따라 작용하고 파울링/침착물을 분리한다.

출구 개구는, 예를 들어 폭발성 혼합물의 점화 및 폭발 동안에, 외부에 개방되어 있다.

출구 개구는, 특히 폭발성 혼합물의 점화 및 폭발 동안에, 외부에 개방되어 있다. 출구 개구는 특히, 수용 공간 안으로 폭발성 혼합물의 도입 동안에, 외부에 개방되어 있다.

출구 개구는 특히, 폭발성 혼합물의 도입과 폭발성 혼합물의 점화 및 폭발을 포함하는, 완전한 세정 사이클 동안에 외부에 개방되어 있다. 출구 개구는 특히, 폐쇄 불가능할 수 있다.

폭발성 혼합물의 총 부피는 적어도 수용 공간 내에서 폭발성 혼합물의 부피에 의해 형성된다.

출구 개구는 수용 공간 안으로 폭발성 혼합물의 도입 동안에 선택적으로 폐쇄될 수 있다. 출구 개구는 커버(cover)에 의해 폐쇄될 수 있다. 커버는 예를 들어, 장착(조립)될 수 있다. 커버는 가요성(flexible)이거나 또는 경성(rigid)일 수 있다. 커버는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 커버는 판형(plate-like)일 수 있다. 커버는, 그것이 폭발성 혼합물의 폭발에 의해 파괴되고 그에 따라 폭발 압력파를 위해 출구 개구를 통해 바깥쪽으로 경로를 해제(release)하도록, 설계될 수 있다. 여기서 폭발성 혼합물의 총 부피는 전적으로(exclusively) 수용 공간에서 폭발성 혼합물의 부피에 의해 형성된다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 도입된 폭발성 혼합물의 적어도 일부는 세정 기구의 출구 개구를 통해 용기 또는 설비의 내부로 도입된다. 이로써, 폭발성 혼합물의 구름이 내부에 형성된다. 이 구름은 폭발하게 된다.

이 경우, 폭발성 혼합물의 총 부피는 세정 기구의 수용 공간에서 폭발성 혼합물의 부피 및 세정 기구의 외부에 형성되는 폭발성 혼합물의 구름의 부피를 포함한다.

구름은 특히, 내부에서 이것이, 예를 들어 용기 봉투와 같은, 물리적 수단을 통해 또는 장벽(barrier)을 통해, 주위 분위기(surrounding atmosphere)에 대해 경계가 정해지지 않는다는 것을 특징으로 한다. 반면에, 구름의 에지 영역은 주위의 분위기와 직접 접촉한다.

폭발성 혼합물의 전체 부피는 점화 장치를 통해 제어되는 방식으로 수용 공간 내에서 그리고 특히 공급 압력 도관 내에서 점화하게 된다.

폭발성 혼합물의 전체 부피가 구름을 포함하는 경우, 이것 또한 점화 장치를 통해 수용 공간 내에서의 부피와 함께 제어되는 방식으로 폭발하게 된다.

점화 장치의 점화-유효 성분(ignition-effective component)은 특히, 세정 기구 내에 배치된다. 점화 장치의 점화-유효 성분은 예를 들어, 공급 압력 도관 내에 배치되거나 또는 이것에 적어도 활성 연결된다.

경우에 따라서는 구름을 포함하는, 폭발성 혼합물의 총 부피는, 예를 들어 2초 이하의 시간 내에 생산된다. 총 부피는 1초 이하, 바람직하게는 0.5초 이하, 특히 0.2초 이하, 심지어 0.1초 이하의 시간 내에, 바람직하게는 생산된다. 전체 부피는 그러나, 0.03초 이하의 시간 내에 또한 생산될 수도 있다. 0.01 내지 0.2초의 시간이 경우에 따라 최적인 것으로 밝혀졌다.

언급된 시간은 특히, 수용 공간 안으로 폭발성 혼합물의 도입을 포함한다.

언급된 시간은 특히, 더 아래에서 설명되고 적어도 하나의 기체 성분을 세정 기구의 공급 압력 도관 안으로 도입하기 위한, 계량 기구(metering fitting)(들)의 개방으로부터, 도입을 완료하기 위한, 계량 기구(들)의 폐쇄 때까지 계산된다.

제어 기술에 관하여 폭발성 혼합물의 점화 및 결과적으로 폭발은 특히, 계량 기구(들)의 폐쇄의 시점과 조율된다.

점화는 특히, 계량 기구들의 폐쇄에 바로 후속하여 이루어진다. 특히, 점화는 기껏해야 매우 짧은 지연(delay)을 갖는다.

적어도 하나의 기체 성분을 도입하기 위한 계량 기구(들)의 개방과 폭발성 혼합물의 점화 사이의 시간 간격(time interval)은 그에 따라 특히 마찬가지로 전술된 시간 내에 놓인다.

최종적으로, 이 시간의 하한(lower limit)은, 특히 세정 기구 안으로 적어도 하나의 기체 성분을 도입하기 위한 계량 기구(들)의 배치 및 스위칭 능력(switching ability)에 의해 기술적으로 결정된다.

적어도 하나의 기체 성분은 폭발성 혼합물의 총 부피를 형성하기 위해, 특히, 공급 압력 도관 내에서 폭발성 혼합물이, 충격 전선(shock front)이라고도 또한 불리는, 압력 전선(pressure front)을 형성하는, 그러한 높은 속도로, 적어도 하나의 계량 기구를 통해 세정 기구 안으로 도입된다.

유출 방향에서 고려되는 압력 전선은 압력 전선 뒤의 폭발성 혼합물과 압력 전선 앞의 주변 분위기 사이에 경계를 형성한다.

폭발성 혼합물은 특히, 유동 방향으로 압력 전선 뒤에서 초과압력(overpressure)을 갖는다.

초과압력은 실제 압력과 주위의 (대기) 압력 사이에서 압력 차이에 대응한다. 이 초과압력은 0.5 바(bar) 이상, 또는 1 바 이상 그리고 특히 2 바 이상일 수 있다. 초과압력은 또한 2.5 바 이상 또는 심지어 3 바 이상일 수도 있다.

폭발성 혼합물의 점화는 특히, 앞서 언급된 초과압력 상태(overpressure condition)에서 이루어진다.

폭발성 혼합물은 주위의 상태에 대하여 높은 밀도에 의해 또한 특징지어지는데, 이는 그것이 압력 전선의 뒤에서 초과압력을 갖기 때문이다. 이것은 압력 용기로부터 도입되는 압축된 가스가 점화 시점에 세정 기구 내에서 아직 완전히 이완되지 않고, 오히려 여전히 초과압력 하에 있고 그에 따라 압축되어 있다는 사실에 기인한다.

이것은 본 발명에 따른 조건 하에서, 종래의 개방 세정 시스템(open cleaning system)의 경우보다 부피 단위당 더 큰 질량의 폭발성 혼합물이 세정 기구 안으로 들어가게 된다는 것을 의미하며, 종래의 개방 세정 시스템의 경우 기체의 도입은 비교적 느리게 이루어지고 기체는 폭발성 혼합물이 형성되자마자, 그렇지 않으면 늦어도 점화 시점에는, 주위의 압력으로 이완되었다.

초과압력 하에서 그리고 그에 따라 높은 밀도에서 기체 성분의 도입은 매우 짧은 시간 내에 큰 질량의 폭발성 혼합물의 제공을 가능하게 한다. 이것은 본 발명에 따른 방법이 매우 짧은 시간 내에 세정 기구 안으로 큰 질량 유동의 도입과 그것의 점화를 가능하게 한다는 것을 의미한다.

동일한 부피가 주어졌을 때, 더 큰 밀도의 폭발성 혼합물의 경우 폭발력이 그에 따라 더 큰데, 이는 폭발력이 이용가능한 폭발성 혼합물의 질량에 의존하기 때문이다.

압력 전선은 특히, 유동 방향에서 그것의 전방으로 주위 공기를 밀어낸다. 압력 전선은 특히, 주위 공기를 출구 개구를 통해 세정 기구 밖으로 배출한다. 특히, 공급 압력 채널 내에서 또는 출구 장치 내에서 폭발성 혼합물과 주위 공기의 상호 혼합(intermixing)은 일어나지 않거나 또는 최소한으로 유지된다.

폭발성 혼합물 및 이것과 함께, 압력 전선은 100 ㎧ 이상, 특히 200 ㎧ 이상의 속도로 출구 개구로 이동하거나 또는 거기로 유동할 수 있다.

출구 개구의 방향으로 이동하는 폭발 압력파는 공급 압력 도관 내에서 폭발성 혼합물의 점화로 생성된다. 폭발 압력파의 전파(propagation)는 매우 높은 속도에서 이루어진다. 이것은 특히, 음속(speed of sound)을 초과하며, 3000 ㎧ 의 영역에 예를 들어 놓일 수 있다.

각각의 경우에 폭발의 압력은 폭발 전 폭발성 혼합물의 압력의 배수이다. 폭발의 압력은 예를 들어, 초기 압력의 25배일 수 있다. 현재 폭발성 혼합물이 초과압력을 갖는 경우, 폭발의 압력은 해당하는 배수로 또한 증가될 수 있다.

폭발성 혼합물이 예를 들어 1 바(대기압)의 압력을 갖는 경우, 폭발의 압력은, 25배의 증가로, 약 25 바에 해당한다. 그러나, 폭발성 혼합물이 2 바(초과압력 영역 내, 더 큰 밀도)의 압력을 갖는 경우, 폭발 압력은, 25배 증가하여, 이미 약 50 바이다. 따라서, 점화하게 될 폭발성 혼합물이 세정 기구 내에서 초과압력을 갖는 경우, 폭발의 압력과 그에 따라 세정 효과는 훨씬 더 클 것이다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 폭발성 혼합물은 압력 전선이 아직 공급 압력 도관 내에 위치할 때 점화된다. 본 발명의 일 태양에 따르면, 폭발성 혼합물은 압력 전선이 아직 출구 장치 내에 있을 때 점화된다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 점화의 시점에 폭발성 혼합물의 구름은 아직 형성되지 않거나 아직 완전히 형성되지 않는다. 따라서, 구름은 예를 들어, 폭발성 혼합물의 점화 때가 되어서야 형성되거나 또는 완전히 형성될 수 있다. 따라서, 폭발성 혼합물은, 폭발성 구름의 형성 중에, 공급 압력 도관 내에서 출구 개구의 방향으로 전파되는 폭발 압력파에 의해 출구 개구 밖으로 배출될 수 있고, 직접 폭발하게 될 수 있다.

폭발 주기(explosion cycle)는 연소 엔진(combustion engine)과 유사하게 상이한 행정(stroke)으로 분할될 수 있다. 제1 행정에서, 공급 압력 도관에 계량 기구(들)이 개방되고, 예를 들어 적어도 하나의 압력 용기(압력 탱크)로부터, 적어도 하나의 기체 성분이 압력 하에서 세정 기구 안으로 도입되고, 폭발성 기체 혼합물로서 공급 압력 도관을 통해 출구 장치로 안내된다. 구름은 경우에 따라 출구 장치를 통해 출구 개구 외부에 형성된다.

적어도 하나의 계량 기구는 소정의 양의 기체 성분을 도입한 후 폐쇄된다. 점화는 이것에 이어서 활성화되고, 형성된 총 부피의 폭발성 혼합물은 폭발하게 된다. 기체의, 폭발성 혼합물은, 적어도 하나의 계량 기구의 새로운 개방에 의해, 폭발에 후속하여 수용 공간 내에서 새롭게 생산될 수 있다.

폭발성 혼합물의 전체 부피가 매우 짧은 시간 내에 생산되는 경우, 펄스화된 폭발은 본 발명에 따른 방법으로 또한 생산될 수 있다. 이것은 예를 들어 폭발성 혼합물의 적합한 총 부피가 짧은 시간 간격 내에 각각의 경우에 연속하여 생산되고 폭발하게 된다는 것을 의미한다.

예를 들어, 하나 이상의 폭발이 1초 내에 생산될 수 있다. 따라서, 2 내지 10번의 폭발을 1초 이내에 생산하는 것이 가능하다. 또한, 펄스화된 폭발은 설비 또는 용기 내에서 진동을 생산하며, 그것은 세정 공정을 돕는다.

펄스화된 폭발을 생산하기 위한 방법은 또한, 각각이 구름을 포함하는, 폭발성 혼합물의 수개의 총 부피가 짧은 시간 내에 연속적으로 생산될 수 있다는 장점을 갖는다. 이 구름들의 부피는 더 큰 시간 간격에서 개별 구름의 생산에 비해 더 낮게 치수화될 수 있다. 펄스화된 폭발의 구름은 1 내지 5 리터의 부피를 예를 들어 갖는다. 더 큰 구름이 또한 가능하다.

주위 분위기에서 특히 높은 유동과 함께, 에지 구역에서 상호 혼합에 기인한 손실은 더 작은 구름의 경우 더 작아서, 구름의 작은 크기에도 불구하고 비교적 높은 폭발력이 달성된다. 고온에서 자기-점화(self-ignition)의 위험은 더 작은 구름의 매우 짧은 형성 시간과 함께 또한 상당히 감소된다. 더 작은 구름의 생산은 또한, 세정 기구가 더 작게 설계될 수 있다는 장점을 갖는다.

공급 압력 도관 내에서 폭발성 혼합물의 형성은 공급 압력 도관의 단부에서 세정 기구의 출구 개구의 출구에서 폭발성 혼합물로부터 구름의 형성을 동반한다.

이 기간이 짧을수록, 혼합물의 점화시에, 용기 또는 설비의 내부에서 주위의 분위기와 구름의 상호 혼합의 정도가 더 덜하다.

또한, 상호 혼합에 대항하는 비교적 큰 밀도 차이가, 예를 들어 고온의 연도 가스(200° 내지 1000℃)로 형성되는 주위 분위기, 및 폭발성 혼합물 사이에 존재한다는 것이 놀랍게도 밝혀졌다.

그러나, 주위의 분위기와 출구 개구로부터 배출되는 폭발성 혼합물의 상호 혼합의 정도는, 구름의 형성 및 후속 점화가 계속되는 지속 시간에만 의존하지는 않는다. 오히려, 적어도 공급 압력 도관에 연결되고 적어도 하나의 출구 개구를 형성하는 출구 장치의 기하학적 구조가 또한 결정적 요인이 될 수 있다.

구체적으로는, 갑자기 끝나는 공급 압력 도관은 배출되는 폭발성 혼합물의 소용돌이(swirling)로 이어지고, 결과적으로 그것의 희석(dilution)으로 이어진다는 것이 밝혀졌다. 따라서, 주위의 분위기, 예를 들어 연도 가스는, 특히 출구 개구의 영역에서 흡입되며, 거기에서 폭발성 혼합물은 높은 속도로 공급 압력 도관을 빠져나간다. 이것은 폭발 한계 이하로 혼합물의 희석으로 이어진다. 희석은 와류 형성(eddy formation)으로 인한 용기 또는 설비의 내부에서 주위의 분위기와 혼합 과정에 기인한다.

그러나, 폭발성 혼합물의 희석은 폭발 성능의 손실을 수반한다. 최선의 경우, 그렇게 희석된 혼합물은 단지 전소되거나, 또는 많은 열에도 불구하고 용기 또는 설비 내에서 전혀 아무 일도 발생하지 않는다.

공급 압력 도관 밖으로 폭발성 혼합물의 탈출 속도가 더 클수록, 소용돌이 효과가 더 크다. 이 구름이 가능한 한 빠르게 생산되고 점화되기 위해서 중요한 것은, 바로 언제 용기 또는 설비의 내부에서 폭발성 혼합물로부터 구름을 생산하느냐 하는 것이다. 구체적으로, 그러한 구름이 더 빠르게 생산되고 점화될 수 있을수록, 점화 때까지 더 잘 보존될 수 있으며, 즉, 상호 혼합 과정으로 인한 구름의 희석이 더 적다. 혼합물의 폭발 성능은 이를 통해 유지된다.

그러나, 그러한 구름의 가능한 한 빠른 생산은 공급 압력 도관 밖으로 폭발성 혼합물의 높은 배출 속도를 실제로 필요로 한다. 그러나, 언급된 바와 같이, 공급 압력 도관으로부터 출구에서 소용돌이 유동 때문에 주위 분위기와 형성 구름의 높은 상호 혼합을 초래하는 것은 바로 이 방법이다.

이 문제는 또한 지금까지 혼합물이 용기 봉투 내에서 보호되어 용기 또는 설비의 내부로 항상 도입되었던 이유이기도 하다.

본 발명에 따른 세정 장치는 공급 압력 도관과 출구 장치를 포함하며, 출구 장치는 압력 공급 도관의 단부에 배치되고 적어도 하나의 출구 개구를 갖는다.

공급 압력 도관 및 출구 장치는 도입된 폭발성 혼합물의 적어도 일부를 수용하기 위한 수용 공간을 예를 들어 형성한다. 수용 공간은 예를 들어 적어도 하나의 출구 개구를 통해 외부에 개방된다.

세정 장치와 특히 그 출구 장치는 예를 들어 용기 또는 설비의 내부로 폭발성 혼합물을 도입하기 위해서 그리고 용기 또는 설비의 내부에서 폭발성 혼합물로부터 구름을 형성하기 위해서 설계된다.

적어도 하나의 출구 개구의 단면적은 적어도 하나의 공급 압력 도관의 공급 압력 채널의 단면적보다 바람직하게는 더 크다.

출구 장치는 또한 수 개의 출구 개구를 포함할 수도 있다. 또한, 수 개의 공급 압력 도관이 출구 장치로 안내될 수 있다. 출구 장치는 출구 개구 또는 출구 개구들을 형성하는 하나 또는 복수 개의 출구 몸체(outlet body)를 특히 포함한다.

출구 몸체는 출구 개구에서 소진되는 폭발성 혼합물을 위한 유동 채널을 형성하는 구성 요소이다. 출구 개구는 세정 기구로부터 용기 또는 설비의 내부로의 전이부(transition)를 나타내며, 전이부에서, 배출되는 폭발성 혼합물은 더 이상 세정 기구를 통해 안내되지 않는다.

출구 몸체 또는 그것의 유동 채널은 폭발성 혼합물을 위한 수용 공간의 부분이다.

출구 몸체에는 공통의 공급 압력 도관 또는 별개의 공급 압력 도관에 의해 폭발성 혼합물이 공급될 수 있다. 따라서, 출구 장치는 하나 이상의 공급 압력 도관에 연결될 수 있다. 출구 장치는 폭발성 혼합물을 개별 출구 몸체로 안내하는 도관 분기(conduit branch)를 또한 포함할 수 있다.

또한, 공급 압력 도관은 매니폴드(manifold) 또는 분배 공간(distribution space) 안으로 또한 안내될 수 있으며, 그것으로부터 폭발성 혼합물은 개구(통로)를 통해 개별 출구 몸체에 공급된다. 분배 공간은 예를 들어, 구형이거나 또는 반구형일 수 있다. 하나 이상의 유동 안내 요소(flow guidance element)가 분배 공간 내에 배치될 수 있다. 그러한 유동 안내 요소는 예를 들어 임팩트 비드(impact bead)로서 설계될 수 있다.

이들 경우에, 출구 개구들의 총 단면적은 바람직하게는 공급 압력 채널의 단면적보다 크거나 또는 공급 압력 채널들의 총 단면적보다 크다.

분배 공간에서 개구들의 총 단면적은 공급 압력 채널의 단면적보다 또는 공급 압력 채널들의 총 단면적보다 약간 더 큰 것에서 약간 더 작은 것 사이일 수 있다.

출구 장치 또는, 출구 개구를 포함하는 그것의 출구 몸체는 바람직하게는 디퓨저(diffuser)로서 설계된다. 디퓨저는 동시에 폭발성 혼합물을 위한 수용 공간의 부분을 형성한다.

출구 장치가 수 개의 출구 몸체를 포함하는 경우, 이것들은 또한 원통 형상(cylindrical shape) 또는 또 다른 기하학적 형상을 가질 수도 있다.

출구 장치 또는 그것의 출구 몸체는 공급 압력 도관의 단부 섹션으로서 설계될 수 있다.

디퓨저는 가스 유동 속도를 늦추는 구성요소이다. 그것은, 공급 압력 도관으로부터 벗어나면서 출구 개구 쪽으로 증가하는 단면 확대에 의해 특징지어진다. 이 단면 증가는 바람직하게는 연속적이다. 디퓨저는 원칙적으로, 노즐(nozzle)의 반대되는 것을 나타낸다.

구체적으로는, 디퓨저로서 공급 압력 도관의 단부 섹션의 디자인 또는 디퓨저로서 출구 장치의 출구 몸체의 디자인이, 용기 또는 설비의 내부에서, 폭발성 혼합물로부터 폭발성 구름의 형성을, 이러한 구름이 용기 봉투에 의해 보호되어야 함이 없이, 가능하게 한다는 것이 놀랍게도 밝혀졌다.

디퓨저는 공급 압력 도관에서 높은 값으로부터 적어도 하나의 출구 개구의 영역에서 감소된 값으로 도입 속도의 변화를 가져온다. 와류 형성과 그에 따라 출구 개구에 바로 후속하는 주위의 분위기와 혼합물의 상호 혼합은, 출구 개구 쪽으로 폭발성 혼합물의 감속으로 인해, 방지되거나 적어도 상당히 감소된다.

특히 출구 개구 바로 직전에, 유동은 감속되기 때문에, 이것에도 불구하고 폭발성 혼합물은 비교적 높은 속도에서 그리고 높은 압력 하에서 공급 압력 도관을 통해 출구 장치로 안내된다. 이것은 예를 들어, 내부에서 구름의 신속한 형성을 가능하게 한다. 동일한 효과는 폭발성 혼합물로 수용 공간의 급속한 충전을 또한 가능하게 한다.

또한, 공급 압력 채널로부터 디퓨저에 들어가는 폭발성 혼합물의 기체 성분은 단면 증가로 인해 팽창한다. 이를 통해 폭발성 혼합물의 냉각이 달성된다. 이러한 냉각 효과는 구름의 형성에 대해 유리한데, 이는 내부에서 구름을 형성하는 온도가 자기-점화 온도보다 상당히 아래에 위치하기 때문이다. 용기 또는 설비의 내부에서 주위의 뜨거운 분위기로 인한 구름의 자기-점화의 또는 점화의 위험은 이를 통해 감소되거나 또는 배제된다.

구체적으로는, 본 발명에 따른 방법으로 생산된 폭발성 혼합물의 구름은, 심지어 주위의 온도가 자기-점화 온도보다 훨씬 위에 위치하는 경우에도, 소각 설비의 내부에서 점화되지 않는다는 것이 놀랍게도 밝혀졌다. 이것은, 이미 언급한 바와 같이, 한편으로 구름이 용기 봉투의 충전에 비해 매우 짧은 시간 내에 형성되고 폭발하게 되어서, 내부에서 이 구름이 자기-점화 온도 이상으로 가열될 수 없다는 사실에 기인하며, 다른 한편으로 구름이 주위의 분위기와 상호 혼합되지 않는다는 사실에 기인한다.

구름은, 뜨거운 주위에 의해 이 구름이 자기-점화 온도로 가열되기 전에, 세정 기구를 통해 제어된 방식으로 이미 점화된다.

디퓨저는 특히, 깔때기형 확장부(funnel-like widening)를 포함하거나 또는 그러한 것으로 구성된다. 디퓨저는 특히, 금속으로 구성된다. 그것은, 강철 시트(sheet)/플레이트(plate)와 같은, 금속 시트/플레이트로부터 제조될 수 있다.

깔때기형 디퓨저는 예를 들어 그것의 길이방향 축을 향해 함께 절첩될 수 있도록 예를 들어 설계될 수 있다. 이렇게 해서, 세정 기구의 출구 장치는 좁은 개구를 통해 내부로 안내되고 거기에서 펼쳐질 수 있다. 깔때기형 디퓨저는 다시 내부의 밖으로 출구 장치를 물러나게 하기 위해 그것의 길이방향 축을 향해 다시 함께 접혀진다.

특히 공급 압력 채널로부터 벗어나는 유동 단면은 디퓨저 덕택으로 출구 개구 쪽으로 연속적으로 증가될 수 있다.

출구 개구를 향하여 압력 공급 도관은 예를 들어 깔때기형 확장부로 합쳐진다. 이러한 전이는 예를 들어 연속적이다.

공급 압력 채널은 일정한 단면을 가질 수 있다. 공급 압력 채널의 단면은 출구 장치 쪽으로 또한 증가할 수도 있다. 단면의 증가는 연속적일 수 있다.

특히, 혼합 구역 내에서 한정된 섹션에서, 특히 내부 파이프 단부 영역에서 그리고/또는 내부 파이프 단부에 후속하는 영역에서, 증가하는 단면을 상상할 수 있다. 단면의 증가는 발산성(divergent)일 수 있다.

디퓨저의 개방 (콘(cone)) 각도는 바람직하게는 45°(각도) 이하, 바람직하게는 30°이하, 그리고 특히 20°이하일 수 있다. 언급된 개방 각도는 특히 15°이하 또는 심지어 10°이하일 수도 있다. 개방 각도는 공급 압력 도관의 길이방향 축과 깔때기형 확장부의 개방 축(opening axis) 사이에서의 각도에 대응한다. 개방 축은 길이 축의 방향에서 최외측(outermost)인 깔때기형 확장부의 지점을, 출구 개구의 높이에서 공급 압력 채널 상의 그 지점에, 연결하며, 거기에서 공급 압력 채널은 깔때기형 확장부로 개방된다.

본 발명의 바람직한 개발형태에 따르면, 디퓨저의 길이 대 출구 개구의 최대 직경의 비는 2:1 이상, 그리고 바람직하게는 3:1, 그리고 특히 적어도 5:1 이상이다. 디퓨저의 길이는 길이방향 축을 따라 측정된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 개발형태에 따르면, 출구 개구의 최대 직경 대 공급 압력 도관의 내부 직경의 비는 3:1 이상, 그리고 특히 5:1 이상이다.

본 발명의 또 다른 특별한 개발형태에 따르면, 깔때기형 확장부는 익스포넨셜 깔때기(exponential funnel)에 적어도 대략적으로 대응한다. 익스포넨셜 깔때기의 단면적은 바람직하게는 다음 지수 함수에 의해 기술된다:

A(x) = A _h · e ^kx

여기서, A _h 는 깔때기 목(funnel neck)의 단면적, k 는 깔때기 상수, 즉 깔때기의 개방 정도(opening degree), 그리고 A(x) 는 깔때기 목으로부터 거리 x 에서 깔때기의 단면적이다.

본 발명의 또 다른 특정 개발형태에 따르면, 소용돌이 요소(swirl element)가 디퓨저 내에 배치된다. 소용돌이 요소는 혼합물의 배출 전에 디퓨저 내에서 유동 속도의 추가적인 감소를 위한 역할을 한다.

출구 장치는 폭발성 혼합물로부터 수 개의 또는 하나의 공통 구름을 형성하기 위해 설계될 수 있다.

복수 개의 출구 몸체의 출구 개구는 상이한 공간 방향으로 정렬될 수 있다.

적어도 하나의 구름을 형성하기 위해 출구 몸체에 대한 다양한 배치 변형이 가능하다. 따라서, 출구 몸체는 그것들의 출구 개구와 함께 예를 들어 중심 또는 중심축으로부터 반경 방향으로 외향으로 정렬될 수 있다. 출구 몸체는 특히, 상이한 공간 방향에서 중심으로부터 반경 방향으로 외향으로 연장되어 정렬되거나 지향될 수 있다. 상이한 공간 방향은 2 차원 내에, 즉 평면 내에, 또는 3차원 내에 놓일 수 있다.

따라서, 출구 몸체는:

- 중심으로부터 반경 방향으로 외향으로 지향될 수 있으며, 여기서 출구 개구는 구형(spherical) 또는 반구형(hemispherical) 출구 표면을 규정하거나;

- 중심으로부터 반경 방향으로 외향으로 지향되는, 평면 내에, 즉, 예를 들어 디스크형으로, 배치될 수 있으며, 여기서 출구 개구는 환형(annular) 출구 표면을 규정하거나; 또는

- 중심축으로부터 반경 방향으로 외향으로 지향될 수 있으며, 여기서 출구 개구는 원통-형상 출구 표면을 규정한다.

이로써 출구 개구는 항상 반경 방향으로 외향으로 지향된다.

모든 설명된 출구 장치는, 일반적인 설명 부분에서 그리고 특히 도 1 및 도 2 에서 설명된 바와 같이, 세정 랜스의 세정-측 단부에 배치될 수 있다.

따라서, 예를 들어, 출구 장치로 안내되는 폭발성 혼합물은, 공통의 또는 수 개의 인접한 구름을 형성하면서, 수 개의 그러한 출구 몸체를 통해 용기의 또는 설비의 내부로 안내될 수 있다.

출구 장치의 특정 실시형태에 따르면, 이것은 가스 유동이 길이 방향의 밖으로 측부(side)로 90°만큼 편향을 겪도록 설계된다. 그렇게 함으로써 적어도 하나의 출구 개구는 측부로 지향된다. 출구 장치는 특히, 측부로 지향되는 두 개의 출구 개구를 갖는, T-형상이다. 이 실시형태에 따르면, 가스 유동은 출구 장치 내에서 나누어지고, 각 경우에 측부로 90°만큼 편향된다.

폭발성 총 부피를 생산하기 위해, 적어도 하나의 기체 성분이 초과 압력에서 적어도 하나의 압력 용기로부터 적어도 하나의 계량 기구를 통해 세정 기구 안으로 안내된다. 압력 용기 또는 용기들 내에서 압력을 측정하기 위한 압력 센서가 압력 용기 또는 용기들에 제공될 수 있다.

따라서 각각의 경우에, 제1 및 제2 기체 성분이 각각의 경우에 적어도 하나의 압력 용기로부터 각각의 경우에 적어도 하나의 계량 기구를 통해 세정 기구 안으로 개별적으로 안내될 수 있다. 수 개의 기체 성분들은 특히, 서로 화학양론비(stoichiometric ratio)로 세정 기구 안으로 안내된다.

적어도 하나의 계량 기구는 세정 기구 안으로 적어도 하나의 기체 성분의 계량된 또는 정량화된(dosed) 도입을 위한 역할을 한다. 계량 기구는 특히 밸브이다. 밸브는 자기 밸브(magnet valve)일 수 있다.

적어도 하나의 기체 성분은 세정 기구에서 적어도 하나의 도입 채널을 통해 직접 또는 간접적으로 공급 압력 도관 안으로 도입될 수 있다.

압력 용기는 예를 들어, 도입의 초기에, 10 바 이상과 같은, 수 바(several bar)의 그리고 특히 20 바 이상의 최대 압력을 가질 수 있다. 20 내지 40 바의 압력이 이에 따라 제공될 수 있다. 이것은 높은 압력 및 그에 따라 높은 속도로 세정 기구 안으로 기체 성분의 도입을 가능하게 한다.

따라서, 적어도 하나의 기체 성분은 50 ㎧ (미터 매 초) 이상, 특히 100 ㎧ 이상, 유리하게는 200 ㎧ 이상의 평균 속도로 도입될 수 있다. 평균 속도는 예를 들어 200 내지 340 ㎧ 일 수 있다. 바람직하게는, 음속을 초과하지 않는다.

각각의 경우에 압력 용기가 완전히, 즉 주위 압력으로, 비워지지 않는 것을 상상할 수 있다. 따라서, 잔류 압력은 특히 초과압력을 갖는다. 잔류 압력은 5 바 이상, 특히, 예를 들어 10 내지 15 바와 같은, 10 바 이상일 수 있다. 높은 잔류 압력으로 인해 도입에서 높은 속도가 달성된다.

적어도 하나의 기체 성분의 도입은 차압(differential pressure)의 원칙에 따라 달성될 수 있다. 차압 방법은 압력 용기 내의 잔류 압력이 기체 성분의 도입 완료 후에 초과압력 영역 내에 놓이는 것을 특징으로 한다.

초과압력에 관해, 그것은 압력 용기 내에서 지배적인 압력과 지배적인 주위 압력 사이에서 차이에 기인하는 그 압력 값의 경우이다. 주위 압력은 특히, 압력 용기 외부에서 지배적인 압력이다. 주위 압력은 예를 들어 대기압이다. 이것은 예를 들어 압력 용기 또는 압력 용기들이 주위 압력 아래로 비워지지 않는다는 것을 의미한다.

도입될 기체 성분의 양의 제어는 압력 용기 내에서 압력의 탐지를 통해 달성될 수 있으며, 여기에서 이들 성분은 예를 들어 둘 이상의 기체 성분의 경우에는 화학양론비로 존재해야 한다. 따라서, 해당하는 공칭 잔류 압력 또는 차압은, 도입 과정의 초기에 알려진 최대 압력을 가정하여, 도입될 기체 성분의 양으로부터 측정될 수 있다. 계량 기구(들)는, 공칭 잔류 압력이 압력 센서에 의해 측정될 때까지, 오랫동안 제어 장치를 통해 개방된다. 압력 센서는 그에 따라 제어 장치에 연결된다.

예를 들어 둘 이상의 기체 성분의 경우에는 화학양론비로 존재해야 하는, 도입될 양의 제어는 특히, 또한 계량 기구의 개방 시간을 통해, 그에 따라 시간-제어 방식으로, 달성될 수 있다.

따라서, 계량 기구를 통해 가스 속도는, 도입 과정의 초기에 알려진 최대 압력을 가정하여, 수치적으로(numerically) 또는 경험적으로 측정될 수 있다. 개방 시간과 도입된 기체 성분 사이에서의 직접적인 관계는 이로부터 도출될 수 있다. 미리 정해진 계량 기구의 개방 시간은 제어 장치를 통해 제어된다.

예를 들어 호스(hose) 형태의, 공급 도관은, 적어도 하나의 계량 기구의 공급 측에서, 계량 기구에 연결될 수 있다. 공급 도관은 압력 용기로부터 기체 성분의 공급을 위한 것일 수 있다.

공급 도관은 기체 성분을 위한 압력 용기의 부분이거나 또는 이러한 압력 용기를 심지어 형성할 수 있다. 이 경우 기체 성분은 공급 도관 내에서 압력 하에 존재한다. 그 압력은 앞서 명시된 값들을 가정할 수 있다.

산소를 위한 그리고 가연성 가스를 위한 공급 도관은, 앞서 설명한 종류에 따라, 가스를 위한 압력 용기의 부분으로서 또는 압력 용기들로서 설계될 수 있다.

각각의 경우에 하나의, 수 개의 또는 모든 기체 성분은 하나 이상의 계량 기구를 통해 세정 기구 안으로 도입될 수 있다. 기체 성분이 수 개의 계량 기구를 통해 세정 기구 안으로 도입되는 경우, 이들 계량 기구는 공통의 또는 상이한 압력 용기에 연결될 수 있다.

기체 성분당 계량 기구의 수는 화학양론비에 따라 또한 결정될 수도 있으며, 그것과 함께 기체 성분은 세정 기구 안으로 도입된다.

또한, 계량 기구의 유동 단면은 서로 화학양론비로 존재할 수 있다.

도입 채널의 유동 단면도 또한 서로 화학양론비로 존재할 수 있다.

역류 방지 밸브(non-return valve)와 같은 역류 방지 (체크) 요소들이 유동 방향으로 계량 기구의 하류에 배치될 수 있다. 이것들은 예를 들어 폭발성 혼합물의 점화와 함께 일어날 수 있는 블로백(blowback)으로부터 계량 기구를 보호한다. 또한, 역류 방지 요소들은 압력 용기들 사이에서 기체 성분들의 교환(exchange)을 또한 방지한다. 역류 방지 요소들은 특히, 유동 방향으로 공급 압력 도관의 전방에 배치된다.

질소와 같은, 불활성 가스를 공급하기 위한 장치가 역류 방지 요소들 대신에 동일한 위치에 배치될 수 있다. 도입된 불활성 가스는 일종의 버퍼(buffer)를 형성하고, 폭발의 고온 가스로 인한 계량 기구의 가열을 방지한다. 다른 한편으로, 도입된 불활성 가스는 가스 장벽(gas barrier)을 형성하고 계량 기구들 사이에서 기체 성분들의 교환을 방지한다.

또한, 세정 장치는 점화 장치를 바람직하게는 포함한다. 폭발성 혼합물은 점화 장치를 통해 공급 압력 도관 내에서 또는 출구 장치 내에서 바람직하게는 점화된다. 이로써, 개시된 폭발은 세정 기구로부터 디퓨저의 외부에서 폭발성 혼합물의 구름으로 그리고 출구 장치의 수용 공간에서 폭발성 혼합물로 전달된다.

폭발성 혼합물의 점화는 종래로부터 알려진 수단을 이용하여 달성된다. 이것은 바람직하게는, 전기적으로 촉발된 스파크 점화(electrically triggered spark ignition)를 통해, 보조 불꽃(auxiliary flame)을 통해 또는 적합하게 부착된 점화 수단 및 점화 장치의 도움으로 불꽃 점화(pyrotechnic ignition)를 통해 달성된다.

점화 장치는 특히 전기 점화 장치(electrical ignition device)이다. 이것은 점화를 위해 점화 스파크 또는 특히 전기 아크(electric arc)를 형성하는 것을 특징으로 한다.

세정 장치는 특히 제어 장치를 포함한다. 제어 장치는 특히 점화 장치의 제어를 위한 역할을 한다. 또한, 제어 장치는 특히 세정 기구 안으로 기체 성분을 도입하기 위한 계량 기구의 제어를 위한 역할을 한다. 따라서, 제어 장치는 폭발성 혼합물의 생산을 위한, 특히 구름을 형성하기 위한, 역할을 한다. 계량 기구의 그리고 점화 장치의 제어는, 제어 기술에 관해 서로 조직화된다(coordinated).

제어 장치는 특히, 언급된 시간 내에 계량 기구를 개방하고 폐쇄하도록 설계된다.

본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 세정 기구는 특히, 세정 랜스와 같은, 길이방향 구성요소(longitudinal component)일 수 있다. 그러한 세정 랜스는 예를 들어 EP 1 362 213 B1 에 기재되어 있다. 따라서, 거기에 기재된 많은 특징들 및 실시형태 변형들은 공급 도관 및 냉각 도관의 구조 또는 공급 장치에 관해 본 특허 출원에 편입될 수 있다.

길이방향 구성요소는 예를 들어 튜브형(tube-like) 장치로서 설계된다.

세정 기구, 특히 길이방향 구성요소는 공급-측과 세정-측 단부 섹션을 특히 포함하며, 여기서 출구 개구는 세정-측 단부 섹션에 배치된다. 출구 장치가 특히 세정-측 단부 섹션에 또한 배치된다.

공급-측 단부 섹션에 관해, 그것은 거기에서 적어도 하나의 기체 성분이 세정 기구 안으로 도입되는 그 단부 섹션이다. 경우에 따라, 사용자-측 단부 섹션이라는 표현이 또한 유효한데, 이 단부 섹션이 원칙적으로 사용자 쪽을 향하거나 사용자 쪽에 있기 때문이다. 공급-측 단부 섹션은 그립 부분(grip part)을 형성할 수 있으며, 이를 통해 사용자는 세정 기구를 파지할 수 있다.

세정-측 단부 섹션에 관해, 그것은 세정될 위치 쪽으로 지향되는 그 단부 섹션이다.

공급-측 단부 섹션은 예를 들어 계량 장치를 포함하며, 그 안에서 폭발성 혼합물이 이용가능하게 된다. 기체 성분 또는 혼합물을 도입하기 위한 언급된 계량 기구들이 계량 장치에 배치된다.

세정-측 단부 섹션은 출구 개구, 그리고 특히 출구 장치를 포함한다. 공급 압력 도관은 계량 장치와 출구 개구 또는 출구 장치 사이에 배치된다. 이것은 공급 압력 도관으로서 설계될 수 있다.

길이방향 구성요소 또는 세정 랜스는 1 내지 수 미터, 예를 들어 4 내지 10 m 의 길이를 가질 수 있다.

또한, 세정 랜스는 폭발성 혼합물을 수용하기 위해 적어도 하나의 공급 압력 도관을 포함한다. 적어도 하나의 공급 압력 도관은 바람직하게는 길이방향 구성요소의 구조 안으로 통합된다. 길이방향 구성요소는 이를 위해 튜브형으로 설계될 수 있다. 하나 이상의 공급 압력 도관은 또한 길이방향 구성요소의 외부 또는 내부에서 별도의 도관으로서 설계될 수 있고, 예를 들어 그것을 따라 안내될 수 있다.

산소와 가연성 가스의 공급을 위한 계량 기구들은 예를 들어 길이방향 구성요소에, 특히 길이방향 구성요소의 공급-측 단부 섹션에 배치된다.

계량 기구들은 특히, 이것들이 기체 성분들을 간접적으로 또는 직접적으로 길이방향 구성요소의 공급 압력 도관 또는 공급 압력 도관들 안으로 도입하도록 배치된다. 기체 성분들은 길이방향 구성요소 내에서, 예를 들어 혼합 구역 내에서, 서로 혼합된다.

수 개의 계량 기구들이 폭발성 혼합물을 위해 또는 각각의 경우에 기체 성분을 위해 제공되는 경우, 이것들은 예를 들어 길이방향 구성요소의 길이 방향으로 연속적으로 배치될 수 있다. 각각의 경우에 기체 성분을 위한 수 개의 계량 기구들은, 길이 방향에 가로 놓인 것으로 생각되는, 관련된 도입 채널의 주변부를 따라 배치될 수 있다.

길이방향 구성요소는, 외부 파이프라고도 불리는, 가스 리드 파이프(gas lead pipe)를 포함한다. 가스 리드 파이프는 공급 압력 채널을 갖춘 공급 압력 도관을 예를 들어 형성한다. 내부 파이프는 공급-측 단부 섹션에서 가스 리드 파이프 내에 배치될 수 있다. 내부 파이프는 제1 기체 성분을 위한 제1 도입 채널을 형성한다. 제2 기체 성분을 위한 제2의, 환형 도입 채널이 가스 리드 파이프와 내부 파이프 사이에 형성된다. 2개의 파이프와 그에 따라 도입 채널은 서로 동심으로(concentrically) 배치될 수 있다.

내부 파이프는 가스 리드 파이프 내에서 종료되어서, 가스 리드 파이프는 내부 파이프의 단부에서 공급 압력 도관으로 병합된다.

제1 기체 성분, 특히 가연성 가스는 적어도 하나의 제1 계량 기구를 통해 제1 도입 채널 안으로 도입된다. 제2 기체 성분, 특히 산소-함유 가스는 적어도 하나의 제2 계량 기구를 통해 제2 도입 채널 안으로 도입된다. 내부 파이프로부터 연결 압력 공급 채널 안으로 제1 기체 성분의 배출과 함께, 내부 파이프 단부에 후속하여 혼합 구역이 형성되며, 거기서 2 가지 기체 성분들이 서로 혼합된다.

이것의 결과로서, 기체 성분들은 폭발성 혼합물로서, 양 도입 채널에 연결되는 공급 압력 도관의 공급 압력 채널을 통해, 세정-측 단부 섹션에 안내된다. 공급 압력 채널 또는 공급 압력 도관은 외부 파이프(튜브)에 의해 형성된다.

계량 기구들의 공급 측에 공급 장치가 제공된다. 공급 장치는 세정 기구에 각각의 기체 성분들을 공급한다. 공급 장치는 예를 들어 하나 이상의 압력 용기를 포함하며, 그 안에 기체 성분들 또는 폭발성 혼합물이 압력 하에 저장된다.

따라서, 계량 기구는, 예를 들어 호스 형태의, 공급 도관에 연결될 수 있다. 공급 도관은 압력 용기에 연결될 수 있다. 또한, 계량 기구들은 직접적으로 각각의 압력 용기에 연결될 수 있다.

특정 실시형태에 따르면, 내부 파이프 단부 영역에서 단면의 협소화(narrowing)가 제공된다. 이러한 협소화는, 제1 환형 도입 채널의 단면이 내부 파이프 단부를 향해 좁아지도록, 예를 들어 원추형으로 좁아지도록, 특징될 수 있다. 특히, 단면은 수렴성(convergent)일 수 있다.

또한, 협소화는, 연결 공급 압력 채널의 단면이 내부 파이프 단부에 후속하여, 예를 들어 원뿔 모양으로, 공급 방향으로 증가하도록 될 수 있다. 단면은 발산성일 수 있다.

내부 파이프 단부는 공급 방향으로 증가하는 단면의 영역에 놓일 수 있다. 공급 방향에서 고려되는 가장 협소한 위치는 내부 파이프 단부 뒤에 놓일 수 있다.

특히, 단면 변화의 기하학적 디자인은 세정 기구가, 도입 채널 안으로 기체 성분들의 적절한 도입과 함께, 내부 파이프 단부 영역에서 라발 노즐(Laval nozzle)을 형성하도록 특징될 수 있다.

특히, 도입 채널 안으로 그들의 도입에 후속하는, 도입 채널 안으로 기체 성분들의 유동 방향은 길이방향 구성요소의 길이 방향이다. 특히, 공급 압력 도관 내에서 기체 혼합물의 유동 방향은 길이방향 구성요소의 길이 방향에 있다.

예를 들어, 점화하기 위한 점화 장치 및 폭발을 촉발하기 위한 이것이 길이방향 구성요소에 또한 제공된다.

본 세정 장치의 작동을 위해서 용기 봉투와 같은 어떠한 소모 재료도 필요하지 않기 때문에, 세정 장치 및 특히 관련된 세정 기구는 용기에 또는 설비에, 특히 벽에, 고정된 설비로서 또한 설계될 수 있다. 그렇게 함으로써, 그러한 고정된 설비의 출구 장치는 용기 또는 설비의 내부에 바람직하게는 배치된다. 그러나, 출구 장치의 적어도 하나의 출구 개구가 용기 또는 설비의 벽에 배치되거나, 또는 그 안으로 통합되는 것을 또한 상상할 수 있다.

고정된 설비로서 설계되는 본 발명에 따른 세정 장치는, 이것이 설비의 운영 회사 그 자체에 의해 작동될 수 있고 세정을 위해 서비스 팀을 호출할 필요가 없다는 장점을 갖는다. 이를 통해 상당한 비용이 절약된다. 또한, 더 잦은 세정이 수행될 수 있으며, 그것에 의해 오염의 정도 및 그에 따라 개별 세정 공정을 위한 노력이 합리적인 한도 내에 유지될 수 있다.

본 발명의 요지는 바람직한 실시 예들에 의해 이하에서 더 상세하게 설명되며, 첨부 도면에 나타난다. 각각의 경우에 도면은 개략적으로 도시된다.

본 발명에 따르면, EP 1 362 213 B1 에 개시된 세정 장치 및 관련 방법을 수정하여, 목적하는 그리고 심지어 개선된 세정 효과를 달성하는 것이 가능하다. 특히, 좁은 영역이 또한 폭발성 혼합물에 접근 가능하다.

본 발명에 따르면, 방법의 실행은 다루기 덜 힘들고, 덜 시간 소모적이며, 더 경제적이다.

본 발명에 따르면, 세정 방법을 수행할 때 가능한 한 적은 잔류물이 발생한다.

도 1은 출구 장치를 갖춘, 본 발명에 따른 세정 장치의 제1 실시 예를 도시한다.
도 2는 출구 장치를 갖춘, 본 발명에 따른 세정 장치의 제2 실시 예를 도시한다.
도 3은 출구 장치의 또 다른 실시 예를 도시한다.
도 4는 출구 장치의 또 다른 실시 예를 도시한다.
도 5는 출구 장치의 또 다른 실시 예를 도시한다.
도 6은 출구 장치의 또 다른 실시 예를 도시한다.
도 7은 도 5에 따른 출구 장치의 한 태양의 개략도를 도시한다.
도 8a는 출구 장치의 또 다른 실시 예를 도시한다.
도 8b는 출구 장치의 또 다른 실시 예를 도시한다.
도 9a는 출구 장치의 또 다른 실시 예를 도시한다.
도 9b는 출구 장치의 또 다른 실시 예를 도시한다.
도 10은 출구 장치의 또 다른 실시 예를 도시한다.
도 11은 출구 장치의 또 다른 실시 예를 도시한다.
도 12는 출구 장치의 또 다른 실시 예를 도시한다.
도 13은 출구 장치의 또 다른 실시 예를 도시한다.
도 14는 본 발명에 따른 출구 장치의 공급 해법의 개략도를 도시한다.
도 15는 본 발명에 따른 출구 장치의 또 다른 공급 해법의 개략도를 도시한다.
도 16은 본 발명에 따른 출구 장치의 또 다른 공급 해법의 개략도를 도시한다.
도 17a는 출구 장치의 또 다른 실시 예의 단면도를 도시한다.
도 17b는 도 17a에 따른 출구 장치의 정면도를 도시한다.
도 18은 세정 장치의 혼합 구역의 특정 실시형태를 도시한다.
도 19a는 세정 장치의 또 다른 실시형태를 도시한다.
도 19b는 도 19a에 따른 단면선 A-A를 따라 단면도를 도시한다.
기본적으로, 동일한 부품에는 도면에서 동일한 참조 번호가 제공된다.
어떤 특징들은, 본 발명의 향상된 이해를 위해, 도면에 표시되지 않는다. 설명된 실시 예들은 본 발명의 요지에 관해 예시적이며, 어떠한 제한적인 효과도 갖지 않는다.

본 발명에 따른 세정 장치(1)의 그리고 본 발명에 따른 세정 방법을 수행하기 위한 제1 실시 예가 도 1에 도시된다. 세정 장치(1)는 냉각 가능한 세정 랜스(2)를 포함한다. 세정 랜스(2)는 외부 인케이싱 파이프(outer encasing pipe)(8) 및, 외부 인케이싱 파이프(8) 내에 배치되고 특히 공급 압력 도관을 형성하는, 내부 가스 리드 파이프(inner gas lead pipe)(7)를 포함한다. 외부 인케이싱 파이프(8)는 내부 가스 리드 파이프(7)를 감싸고, 그렇게 함으로써 환형 냉각 채널을 형성한다. 특히, 내부 가스 리드 파이프(7)는 폐쇄된 공급 압력 채널을 형성한다.

세정 랜스(2)는 그것의 공급-측 단부 섹션(4a)에 폭발성 가스 혼합물을 형성하기 위해 기체 성분의 공급을 위한 연결을 갖춘 계량 장치를 포함한다.

깔때기형으로 형상화된 디퓨저(5) 형태의 출구 장치는, 세정-측 단부 섹션(4b)에서, 내부 가스 리드 파이프(7)에 연결된다.

세정 랜스(2)에는 충전 장치(3)를 통해 폭발성 혼합물을 형성하기 위한 기체 성분들이 공급된다. 또한, 세정 랜스(2)는 제어 장치(17)를 통해 제어된다. 특히, 제어 장치(17)는 공급 압력 도관 안으로 기체 성분의 공급의, 그리고 폭발성 혼합물의 점화의, 제어를 위한 역할을 한다.

냉각은 영구적인 냉각이거나 또는 수동으로 제어되는 것일 수 있다. 그러나, 제어 장치(17)를 통한 냉각의 제어가 또한 가능하다.

폭발성 혼합물의 생산을 위한 기체 성분들의 공급은 내부 가스 리드 파이프(7)에 직접적으로 또는 간접적으로 연결되는 2개의 가스 공급 도관(10, 11)을 통해 달성된다.

제1 가스 공급 도관(10)은 제1 밸브(23)를 통해 압력 용기(22)에 연결되며, 이 압력 용기는 제2 밸브(15)를 통해 상업적으로 이용가능한 제1 가스통(20), 예를 들어 산소통에 차례로 연결된다. 제1 밸브(23)와 내부 가스 리드 파이프(7) 안으로 가스 공급 도관(10)의 유입부 사이에 역류 방지 밸브(39)가 배치된다.

제2 가스 공급 도관(11)은 제1 밸브(25)를 통해 제2 압력 용기(24)에 마찬가지로 연결된다. 이것은 제2 밸브(16)를 통해 상업적으로 이용가능한 제2 가스통(21)에 차례로 연결된다. 따라서, 제2 가스통(21)은 가연성 가스, 예를 들어 아세틸렌(acetylene), 에틸렌(ethylene) 또는 에탄(ethane)을 함유한다. 제1 밸브(25)와 내부 가스 리드 파이프(7) 안으로 가스 공급 도관(11)의 유입부 사이에 역류 방지 밸브(39)가 마찬가지로 배치된다.

가스통(20, 21)을 이용하는 대신에, 다른 방법으로 폭발성 혼합물을 생산하기 위해 압력 용기(22, 24)에 각각의 기체 성분이 또한 공급될 수 있다.

압력 용기(22, 24)는 제2 밸브(15, 16)를 개방한 이후에 각각의 가스로 충전된다. 압력 용기 부피는 예를 들어, 에탄에 대해 3.7 리터 및 산소에 대해 12.5 리터의 화학양론비에 있는 값이거나 또는 그것의 배수일 수 있다. 예를 들어, 약 110 리터의 부피를 갖는 구름(6)을 생산하기 위해 20 바의 충전 압력이 적용되고, 약 220 리터의 부피를 갖는 구름(6)을 생산하기 위해 40 바의 충전 압력이 적용된다. 물론, 상이한 충전 압력 대신에 균일한, 더 높은 충전 압력이 또한 적용될 수 있으며, 이 경우 압력 용기는 더 작은 용기를 충전하기 위해 필요한 가스 양을 단지 제공하며, 따라서 완전히 비워지지 않는다. 다시 말해서, 여기에서 화학양론비로 기체 성분의 제공은 차압의 원칙에 따라 달성된다.

또한, 압력 용기(22, 24) 내의 압력을 또 다른 방법으로 가스통(20, 21) 내의 압력과 또는 압력 용기(22, 24)에 공급되는 가스와 무관하게 설정할 수 있는 수단이 또한 제공될 수 있다. 이것 때문에, 가스통(20, 21) 내에서 지배적인, 더 큰 압력이 압력 용기(22, 24) 내에서 형성될 수 있다.

이들 수단은 예를 들어 압축기(compressor)를 포함할 수 있다. 또한, 압력 용기 내의 압력은 예를 들어 질소와 같은, 또 다른 가스를 통해 공압식으로(pneumatically) 형성되거나, 또는 유압식으로(hydraulically) 형성될 수도 있으며, 이 경우 기체 성분은 압력 용기 내에서 이동된 피스톤을 통해 원하는 압력에 이르게 된다.

따라서, 가스통(20, 21) 내에서 지배적인 압력과 무관하게, 더 큰 출구 압력이 형성될 수 있다. 이것은 결국 내부 가스 리드 파이프(7) 안으로 기체 성분의 더 신속한 공급과 그에 따라 폭발성 혼합물로부터 구름(6)의 더 빠른 형성을 가능하게 한다.

압력 용기(22, 24)는 그에 따라 기체 성분을 정량화 또는 계량하기 위한 역할을 한다. 이로써, 계량은 각각의 경우에 내부 가스 공급 파이프(7) 안으로 기체 성분의 도입 이전에 달성된다.

폭발성 혼합물은, 폭발성 혼합물로부터 구름(6)의 생산 즉시 또는 그 이후에, 점화 장치(18)에 의해 점화된다. 점화 장치(18)는 세정 랜스(2)에 부착되고 공급 압력 채널 내에서 폭발성 혼합물의 점화를 일으킨다. 폭발성 혼합물의 생산과 혼합물의 점화를 포함하는 단계들을 갖는 세정 사이클의 개시는 스위치(19)에 의해 제어 장치(17)를 통해 활성화되거나 촉발될 수 있다.

내부 가스 리드 파이프(7) 주위에 외부 인케이싱 파이프(8)에 의해 형성되는 환형 채널은, 이미 언급된 바와 같이, 냉각 채널로서 역할을 한다. 내부 가스 리드 파이프(7)를 냉각시키기 위한 점성 냉각제(viscous coolant)가 이 채널을 통해 순환한다.

따라서, 세정 랜스(2)는 그 공급-측 단부 섹션(4a)에서 또는 그 부근에서 각각의 경우에 냉각제 공급의 공급 도관(12, 13)을 위한 연결을 포함한다. 물이 예를 들어 제1 공급 도관(12)을 통해 공급되고, 공기가 예를 들어 제2 공급 도관(13)을 통해 공급된다. 또한, 단 하나의 냉각제 공급 도관이 단 하나의 냉각제, 예를 들어 물의 공급을 위해 제공될 수도 있다. 냉각제, 예를 들어 물/공기 혼합물이 외부 인케이싱 파이프(8)와 내부 가스 리드 파이프(7) 사이에서 안내된다. 냉각제는 과열로부터 세정 랜스(2)의 보호를 위한 역할을 한다. 냉각제는 세정-측 단부 섹션(4b)에서 다시 배출되며, 그것은 화살표(9)로 표시된다.

세정 랜스(2)를 통해 안내되며 세정 측에서 배출되는 냉각제는 디퓨저(5)를 또한 냉각시킨다. 그러나, 냉각제가 세정 측에서 배출되고 디퓨저를 냉각시키는 것은 이 실시 예의 필수적인 특징은 아니다.

세정 랜스의 냉각제 채널 안으로 냉각제 공급은 적합한 밸브(14)들을 통해 제어된다. 이것들의 작동은 냉각이 스위칭-온 그리고 오프되는 것을 가능하게 한다. 밸브들은 손으로 작동되거나 또는 제어 장치를 통해 제어될 수 있다. 영구적인 냉각이 마찬가지로 가능하다.

이러한 방식으로 설계되는 랜스 냉각은 세정될 소각 설비(30)의 뜨거운 내부 안으로 세정 랜스(2)의 도입 전에 바람직하게는 활성화된다. 그것은 세정 랜스(2)가 열에 노출되는 전체 시간 동안 전형적으로 스위칭 온 유지된다. 그러한 활성 랜스 냉각은, 제어 장치(17)를 통해 작동되는 세정 랜스(2)의 밸브(14)에 의해, 제어 장치(17)를 통해 달성될 수 있다.

물론, 랜스의 공급-측 단부에서 냉각 연결을 통해 냉각제를 도입하는 것과, 동일한 단부 섹션으로 그것을 다시 뒤로 유동하도록 하는 것이 또한 가능하다. 이것은 예를 들어 한쪽이 폐쇄된 외부 인케이싱 파이프의 경우에 가능할 것이다.

그러나, 앞서 기술된 활성 냉각은 선택적이며, 본 발명의 필수적인 특징이 아니다. 외부 인케이싱 튜브(8)와 환형 채널은 예를 들어 단지 수동 냉각을 위해 또한 설계될 수 있고 단열로 작용할 수 있으며, 이러한 방식으로 세정 랜스(2)와 그 안에 위치되는 폭발성 가스 혼합물 또는 그것의 기체 성분들을 과열로부터 보호할 수 있다.

본 발명에 따른 세정 방법을 수행하기 위해, 세정 랜스(2)의 세정-측 단부 섹션(4b)은 관통-개구(33)를 통해 도입 방향(E)으로 소각 설비(30)의 내부(31)로 도입되고 예를 들어 한 다발의 파이프(32) 전방에 위치된다. 그 이후에 또는 동시에, 우선, 제1 밸브(23, 25)가, 예를 들어 1초 이하 동안, 잠시 개방된다. 이 시간 동안, 압력 용기(22, 24)의 가스 내용물은 가스 공급 도관(10, 11)을 통해 세정 랜스(2)의 내부 가스 리드 파이프(7) 안으로 유동한다.

기체 성분들은 내부 가스 리드 파이프(7) 내에서 폭발성 가스 혼합물로 서로 혼합되고 디퓨저(5)의 방향으로 공급 압력 도관을 통해 안내된다. 공급 압력 도관 및 디퓨저(5)는 도입된 폭발성 혼합물의 적어도 일부분을 위한 수용 공간(27)을 형성한다. 기체 혼합물의 또 다른 부분은 예를 들어 디퓨저(5)를 통해 외향으로 유동하고 구름을 형성한다.

기본적으로, 또한, 단지 수용 공간(27)만 폭발성 혼합물로 충전될 수도 있다. 이 경우, 예를 들어, 어떠한 구름도 디퓨저(5) 외부에 형성되지 않는다.

폭발성 혼합물로부터 구름(6)의 형성은 예를 들어 0.015 내지 0.03초 동안 지속된다.

제1 밸브(23, 25)의 폐쇄 후 폭발성 혼합물은 즉시 또는 선택된 시간 지연 후, 점화 장치에 의해, 점화되며, 구름(6)은 폭발하게 된다.

본 발명에 따른, 그리고 도 2에 도시된, 세정 장치(51)의 실시 예는 소각 설비(70)의 관통-개구(76)를 통해 그것의 내부(71)에서 도입 방향(E)으로 안내되는 냉각가능한 세정 랜스(52)를 포함한다.

각각의 경우에 세정 랜스(52)는 공급-측 단부 섹션(65)에서 세정-측 단부 섹션(66)까지 연장되는 가스 리드 파이프(67)를 포함하며, 그것을 통해 폭발성 혼합물 또는 그 기체 성분들은 출구 개구(69)의 방향으로 안내된다. 특히, 가스 리드 파이프(67)는 공급 압력 도관의 폐쇄된 공급 압력 채널(78)을 형성한다.

공급-측 단부 섹션(65)에는 계량 장치가 제공된다. 입구 부재(inlet piece)라고도 불리며, 가스 리드 파이프(67)에 동심으로 배치되는 내부 파이프(53)는 가스 리드 파이프(54) 안으로 유입된다. 내부 파이프(54)는 제1 도입 채널을 형성하고, 가스 공급 파이프(67) 내에서 끝난다. 이 위치에서 가스 리드 파이프(67)는 공급 압력 채널을 갖춘 공급 압력 도관으로 병합된다.

폭발성 혼합물의 제1 기체 성분은 내부 파이프(53)를 통해 가스 리드 파이프(67) 안으로 도입된다. 이로써, 내부 파이프(53)는 연결을 통해 제1 가스 공급 도관(57)에 연결된다.

내부 파이프(53)와 외부 파이프라고도 불리는 가스 리드 파이프(67) 사이에, 환형의, 제2 도입 채널이 형성되며, 그 안으로, 가스 리드 파이프(67) 안으로 폭발성 혼합물의 제2 기체 성분의 공급을 위한 제2 가스 공급 도관(56)이 또 다른 연결을 통해 유입된다.

세정 랜스(52)상으로 가스 공급 도관(56, 57)의 연결부에 직접적으로 밸브(72, 73)가 배치되며, 그것을 통해 가스 리드 파이프(67) 안으로 기체 성분들의 공급이 제어될 수 있다. 밸브(72, 73)와 가스 리드 파이프(67) 안으로 가스 공급 도관(56, 57)의 유입부 사이에는 각각의 경우에 역류 방지 밸브(79)가 배치된다.

제1 기체 성분은, 바로 가스 공급 파이프(67) 내의 내부 파이프 단부에 위치하는 혼합 구역에서, 제2 기체 성분과 혼합되어 폭발성 혼합물이 된다. 제1 기체 성분은 예를 들어, 기체 또는 액체 연료, 특히 탄화수소 화합물일 수 있다. 제2 기체 성분은 산소 또는 산소-함유 가스일 수 있다.

또한, 세정 랜스(52)에는 스파크 플러그(61)를 갖춘 점화 장치(60)가 부착되고, 이 스파크 플러그는 가스 리드 파이프(67) 안으로 유입되고 가스 리드 파이프(67) 내에서 폭발성 혼합물을 전기적으로 점화하도록 설계된다.

가스 리드 파이프(67)는 인케이싱 파이프(55)에 의해 둘러싸인다. 인케이싱 파이프(55)와 가스 리드 파이프(67) 사이에는 환형의 냉각 채널(68)이 형성되며, 그 안에는 가스 리드 파이프(67)를 냉각하기 위한 냉각제가 도입된다. 이를 위해, 세정 랜스(52)의 공급-측 단부 섹션(65)에는 제1 및 제2 연결부가 제공되며, 거기에는 제1 및 제2 냉각제의 공급을 위해 제1 및 제2 냉각제 공급 도관(58, 59)이 연결된다. 제1 냉각제는 물과 같은 냉각 액체일 수 있고, 제2 냉각제는 예를 들어 공기와 같은 기체일 수 있다.

세정 랜스(52)에 냉각제 공급 도관(58, 59)의 연결부에는 밸브(74, 75)가 배치되며, 그것을 통해 냉각제 채널(68) 안으로 냉각제 공급이 제어될 수 있다. 밸브(74, 75)는 수동으로 작동되거나 제어 장치를 통해 제어될 수 있다. 영구적인 냉각이 마찬가지로 가능하다.

또한, 단 하나의 냉각제 공급 도관이 단 하나의 냉각제, 예를 들어 물의 공급을 위해 제공될 수 있다. 냉각제, 예를 들어 물/공기 혼합물이 그에 따라 인케이싱 파이프(55)와 가스 리드 파이프(67) 사이에서 안내된다. 냉각제는 너무 많이 가열되는 것으로부터 세정 랜스(52)의 보호를 위한 역할을 한다.

냉각제(64)는 축 방향 출구 개구를 통해 세정-측 단부 섹션(66)에서 냉각 채널(68) 밖으로 배출될 수 있다. 이러한 방식으로 세정 랜스(52)를 통해 안내되는 냉각제는 이후에 설명되는 디퓨저(62)를 또한 냉각할 수 있다.

이러한 방식으로 설계되는 랜스 냉각은 세정될 고온 용기 안으로 세정 랜스(52)의 도입 전에 바람직하게는 활성화된다. 그것은 세정 랜스(52)가 열에 노출되는 전체 시간 동안 전형적으로 스위칭 온 유지된다.

그러나, 앞서 기술된 활성 냉각은 선택적이며, 본 발명의 필수적인 특징이 아니다.

공급-측 단부 섹션(65)의 맞은편에 위치하는 세정-측 단부 섹션(66)에서는, 깔때기형 디퓨저(62) 형태의 출구 장치가 가스 리드 파이프(67)에 연결되며, 그것의 단부에는 폭발성 혼합물을 위한 출구 개구(69)가 위치된다. 디퓨저(62)는 개방 각도(

)를 형성한다. 또한, 디퓨저(62)는 디퓨저 길이 대 출구 개구(69)의 최대 직경의 비(L:D)를 형성한다. 디퓨저(62)의 길이(L)는 그것의 길이방향 축(A)을 따라 측정된다 (도 1을 또한 참조).

고속으로 가스 리드 파이프(67)를 통해 유동하는 폭발성 혼합물은 내부 공간 또는 내부(71)로 배출 전에 디퓨저(62) 내에서 진정되어서, 구름(77)을 형성할 때 출구 개구(69)에 후속하여 폭발성 혼합물과 주위 분위기 사이의 경계 영역에서 가능한 한 작은 소용돌이가 발생한다.

예를 들어, 도 1 및 도 2에 따른 출구 장치 덕택으로, 약 300 ㎧ (음속)의 공급 압력 채널 내에서 공급 속도는 출구 개구에서 4 ㎧ 로 낮춰질 수 있으며, 그것에 의해 구름 형성이 가능해진다.

또한, 공급 압력 채널 및 디퓨져(62)는 도입된 폭발성 혼합물의 적어도 일부분을 위한 수용 공간(80)을 형성한다. 기체 혼합물의 또 다른 부분은, 언급한 바와 같이, 디퓨저(62)를 통해 외향으로 유동하고 구름을 형성할 수 있다.

기본적으로, 여기에서도, 단지 수용 공간(80)만 폭발성 혼합물로 충전될 수도 있다. 이 경우, 예를 들어, 어떠한 구름도 디퓨저 외부에 형성되지 않는다.

도 3의 실시 예에 따른 세정 기구는 출구 개구(95)를 갖는 디퓨저(93) 형태의 출구 장치를 포함한다. 그것의 중심에는 소용돌이 요소(94)가 배치된다. 소용돌이 요소(94)는 공급 압력 도관(92)으로부터 디퓨저(93)에 들어가는 폭발성 혼합물의 유동의 그리고 상호혼합의 추가적인 감속을 위한 역할을 한다. 소용돌이 요소(94)는 공급 압력 도관(92) 안에서 고정된다. 소용돌이 요소(94)는 유출 방향(R)에 횡방향으로 배치되는 혈소판형(platelet-like) 구성품을 포함한다 (도 1을 또한 참조).

또한, 디퓨저(93)는 도입된 폭발성 혼합물의 일부를 위한 수용 공간(99)을 형성한다. 기체 혼합물의 또 다른 부분은 디퓨저(93)를 통해 외향으로 유동하고 구름(96)을 형성한다.

대안으로, 도 3에 따른 출구 장치와 이것의 작동은 단지 디퓨저(93)의 수용 공간(99)만 폭발성 혼합물로 충전되고 폭발하게 되도록 구성될 수 있다. 폭발 압력파(97)는 출구 개구(95)로부터 출발하여 전파된다. 이 경우, 어떠한 구름도 디퓨저(93) 외부에 형성되지 않는다. 따라서, 도 3에서 폭발 압력파(97) 및 구름(96)은 대안적인 표현을 나타낸다.

도 4의 실시 예에 따른 세정 장치(81)는 깎은 정이십면체(truncated icosahedron)의 형태로 설계된 출구 장치(83)를 갖춘 세정 기구를 포함한다. 이것은 깔때기형 확장부를 나타내는 디퓨저(84) 형태로 복수 개의 출구 몸체를 포함한다. 디퓨저들은 중심으로부터 반경 방향으로 외향으로 지향된다. 출구 개구(85)들은 반경 방향으로 외향으로 지향되어 배치된다. 폭발성 혼합물을 위한 공급 압력 채널(88)을 갖춘 공급 압력 도관(82)은 20면체 형상의 출구 장치(83)의 중심으로 연장되며, 그곳으로부터 폭발성 혼합물이 깔때기형 확장부(84) 안으로 안내된다.

도 5의 실시 예에 따른 세정 기구(101)의 출구 장치(103)는 구형으로 설계된다. 그것은 디퓨저(104)의 형태로 복수 개의 출구 몸체들을 포함하며, 그것들은 깔때기형 확장부로서 설계된다. 디퓨저들은 중심으로부터 반경 방향으로 외향으로 지향된다. 출구 개구(105)들은 반경 방향으로 외향으로 지향되어 배치된다.

폭발성 혼합물을 위한 공급 압력 채널(108)을 갖춘 공급 압력 도관(102)은 구형 출구 장치(103)의 중심으로 연장되고 중심의 구형 분배 공간(111)으로 유입되며, 그곳으로부터 폭발성 혼합물은 구형 분배 공간(111)의 주변 영역에서 개구들을 통해, 반경 방향으로 외향으로 깔때기형 확장부(104)들 안으로 안내된다. 구형 분배 공간(111) 안에는 유동 안내 요소(flow guidance element)가 배치될 수 있다 (미도시).

공급 압력 채널(108)의 직경은, 예를 들어, 15 내지 30 ㎜ 이상, 특히 21 ㎜ 와 같이, 20 내지 25 ㎜ 일 수 있다.

도 6의 실시 예에 따른 세정 기구(121)의 출구 장치(123)는 도 5의 실시 예에 따른 출구 장치(103)에 유사하게 구성된다. 본 출구 장치(123)는, 그러나, 단지 반구형으로 설계된다. 그것은 마찬가지로 디퓨저(124)의 형태로 복수 개의 출구 몸체들을 포함하며, 그것들은 깔때기형 확장부로서 설계된다. 디퓨저들은 중심으로부터 반경 방향으로 외향으로 지향된다. 출구 개구(125)들은 반경 방향으로 외향으로 지향되어 배치된다.

반구형 출구 장치는 특히 벽에 배치되기 때문에, 벽 쪽으로 경계 영역에서 구름의 분해(decomposition)는 일어날 수 없다. 반구형 출구 개구가 벽에 거리를 두고 제공되는 경우, 반구형 출구 장치는 동일한 효과를 달성하기 위해 주변 칼라(peripheral collar)를 포함할 수 있다.

폭발성 혼합물을 위한 공급 압력 채널(128)을 갖춘 공급 압력 도관(122)은 반구형 출구 장치(123)의 평평한 측에서 중심의 위치에서 이 출구 장치(123) 안으로 유입되며, 그곳으로부터 폭발성 혼합물은 깔때기형 확장부(124) 안으로 안내된다. 출구 장치(123)는 공급 압력 도관(122)과 결합하여 버섯형(mushroom-like)으로 설계된다. 출구 장치(123)의 평평한 측은 용기 또는 설비의 벽(130)으로 지향된다. 출구 장치(123)는 벽(130)에 움푹 들어가 있거나 오목하게 들어가 있을 수 있다.

도 4, 도 5 및 도 6에 따른 출구 장치는 모든 방향으로 폭발성 혼합물의 공간적인 배출을 가능하게 한다. 이것은 용기 또는 설비의 내부에서 구름의 형성을 촉진하거나 지원하는데, 왜냐하면 폭발성 혼합물이 공간 내에서 균일하게 분배되기 때문이다.

디퓨저의 출구 개구에서 폭발성 혼합물의 출구 속도는 도 1 및 도 2에 따른 단일 디퓨저에 비해 훨씬 더 클 수 있다. 따라서, 디퓨저는, 길이 대 개구 직경의 비에 관하여, 도 1 및 도 2에 따른 그것보다 더 짧게 설계될 수 있다. 또한, 그것의 개방 각도는 마찬가지로 더 작게 설계될 수 있다.

그 이유는, 단부-측 디퓨저들을 제외하고는, 개별 디퓨저들은 인접 디퓨저들에 의해 둘러싸이며, 각각의 경우에 그것으로부터 폭발성 혼합물이 마찬가지로 배출되기 때문이다. 주위 분위기의 측방향 혼합은 이 때문에 더 이상 전혀 가능하지 않다.

폭발성 혼합물은 또한 모든 디퓨저들을 통해 바람직하게는 동일하거나 유사한 속도로 배출되기 때문에, 개별 배출 가스 유동들 사이에 어떠한 소용돌이 또는 와류 형성도 예상되지 않을 것이다. 반면, 표면화되어 유출되는 폭발성 혼합물은 유출 방향으로 주위 분위기를 대체한다. 또한, 이것은 도 10 내지 도 13에 따른 실시 예에도 관련된다.

도 7은 도 5의 실시 예에 따른 디퓨저(104)의 배치의 개략적인 스케치를 도시한다. 출구 개구의 직경(D)은 예를 들어 5 내지 20 ㎜, 특히, 13 ㎜ 와 같은, 10 내지 15 ㎜ 일 수 있다. 깔때기형 확장부의 시작 지점에서 그것의 가장 좁은 위치에서 디퓨저(104)의 직경(d)은 예를 들어 1 내지 5 ㎜, 특히, 1.5 ㎜ 와 같은, 1 내지 2 ㎜ 일 수 있다. 출구 장치(123)의 중심 공간에서 유입부까지 디퓨저(104)의 길이(L)는 예를 들어 30 내지 50 ㎜, 특히, 39 ㎜ 와 같은, 35 내지 45 ㎜ 이다. 비율 D²:d² 은 예를 들어 75 이하일 수 있다. 구체화된 치수들 및 비율들은 바람직하게는 도 6에 따른 실시 예에 대해서도 또한 유효하다.

도 8a는 세정 기구(141)의 출구 장치(143)를 도시하며, 그 안으로 폭발성 혼합물이 공급 압력 도관(142)의 공급 압력 채널(148)을 통해 유동한다. 출구 개구(143)는 도입된 폭발성 혼합물의 적어도 일부를 위한 수용 공간(147)을 형성한다. 도 1 내지 도 3에 따른 실시 예와는 대조적으로, 출구 장치(143)는 측방향으로 배치된 출구 개구(145)들을 포함한다. 이를 위해, 확장된 단면을 갖는 깔때기형 기본 몸체(base body)(144)는 이것에 횡방향으로 배치되는 출구 몸체(outlet body) 안으로 유입되고, 그것은 각각의 경우에 양 출구 개구(145) 쪽으로 깔때기형으로 마찬가지로 확장된다. 따라서, 기본 몸체(144)를 통해 축방향으로 유입되는 폭발성 혼합물은 측방향 출구 개구(145)로 약 90°(각도)만큼 편향된다 (화살표 참조). 기본 몸체 또는 출구 몸체는 결과적으로 디퓨저로서 설계된다. 폭발성 혼합물은 디퓨저 외부에서 구름(146)을 형성한다.

도 8에 도시된 또 다른 세정 기구(161)의 출구 장치(163)는 깔때기형 기본 몸체(164)를 마찬가지로 포함하며, 그 안으로 폭발성 혼합물이 공급 압력 도관(162)의 공급 압력 채널(168)을 통해 유동한다. 여기에서도, 출구 장치(163)는 도입된 폭발성 혼합물의 적어도 일부를 위한 수용 공간(167)을 형성한다. 출구 장치(163)는 또한 측방향으로 배치되는 출구 개구(165)들을 마찬가지로 포함한다. 이를 위해, 확장된 단면을 갖는 깔때기형 기본 몸체(164)는 이것에 횡방향으로 배치되는 출구 몸체 안으로 유입되고, 그것은 각각의 경우에 양 출구 개구(165) 쪽으로 깔때기형으로 마찬가지로 확장된다. 기본 몸체(164)는 유동 안내 벽(flow guidance wall)(170)을 포함하며, 그것은 출구 몸체의 방향으로 안내되는 폭발성 혼합물의 유동을 2개의 출구 개구(165)로 분할한다. 유동은 마찬가지로 2개의 측방향 출구 개구(165)로 약 90°(각도)만큼 편향된다 (화살표 참조). 여기에서도, 기본 몸체 또는 출구 몸체는 디퓨저로서 설계된다. 폭발성 혼합물은 디퓨저 외부에서 구름(166)을 형성한다.

도 8a 및 도 8b에 따른 출구 장치는 폭발성 혼합물의 측방향 배출 덕택으로 감소된 반발력이 발생하거나 또는 어떠한 반발력도 발생하지 않는다는 장점을 특히 갖는다.

도 9a는 도 8a에 따른 출구 장치와 유사한 구조 유형의 출구 장치(343)를 갖춘 세정 기구(341)를 도시한다. 폭발성 혼합물은 공급 압력 도관의 공급 압력 채널(348)을 통해 출구 장치(343) 안으로 유동한다. 출구 장치(343)는 도입된 폭발성 혼합물을 위한 수용 공간(347)을 형성한다. 출구 장치(443)는 측방향으로 배치된 출구 개구(345)들을 포함한다. 이를 위해, 공급 압력 도관에 대해 확장된 단면을 갖는 기본 몸체(344)는 이것에 횡방향으로 배치되는 출구 몸체(349) 안으로 유입된다. 출구 몸체(349)는 각각의 경우에 서로 대향하여 놓이는 출구 개구(345)들에 깔때기형 확장부를 갖는다.

폭발성 혼합물은 수용 공간(347) 내에서 점화된다. 폭발 압력파(346)는 측방향 출구 개구들 쪽으로 90°(각도)만큼 편향되고, 출구 개구(345)에서 출발하여 측방향으로 전파된다.

도 9b는 도 8b에 따른 출구 장치와 유사한 구조 유형의 출구 장치(443)를 갖는 세정 기구(441)를 도시한다. 출구 장치(443)는 기본 몸체(444)를 포함하며, 그 안으로 폭발성 혼합물이 공급 압력 도관의 공급 압력 채널(448)을 통해 유동한다. 여기에서도, 출구 장치(443)는 도입된 폭발성 혼합물의 적어도 일부를 위한 수용 공간(447)을 형성한다. 출구 장치(443)는 또한 측방향으로 배치되는 출구 개구(445)들을 마찬가지로 포함한다. 이를 위해, 공급 압력 도관에 대해 확장된 단면을 갖는 기본 몸체(444)는 이것에 횡방향으로 배치되는 출구 몸체(449) 안으로 유입되고, 그것은 양 출구 개구(445) 쪽으로 깔때기형으로 마찬가지로 확장된다.

폭발성 혼합물은 수용 공간(447) 내에서 점화된다. 폭발 압력파(446)는 측방향 출구 개구(445)들 쪽으로 90°(각도)만큼 편향되고, 출구 개구(445)에서 출발하여 측방향으로 전파된다.

도 9a 및 도 9b에 따른 출구 장치는 폭발 압력파의 측방향 배출 덕택으로 감소된 반발력이 발생하거나 또는 어떠한 반발력도 발생하지 않는다는 장점을 특히 갖는다.

도 10에 따른 그리고 용기 또는 설비의 벽(190)에서 개구를 통해 도입되는 출구 장치(183)는 공급 압력 도관(182)의 단부 섹션으로부터 형성되며, 그 단부 섹션의 바깥쪽 둘레에는 출구 개구(185)들을 갖는 깔때기형 디퓨저(184) 형태의 복수 개의 출구 몸체들이 상이한 공간 방향으로 반경 방향으로 멀리 안내된다. 공급 압력 도관(182)은 디퓨저(184) 안으로 유입되는 적합한 개구를 포함한다. 디퓨저(184)들은 공급 압력 도관(182) 주위에서 환형으로 그리고 공급 압력 도관의 길이 방향에서 연속적으로 배치된다. 그것들은 원통-형상 출구 장치(183)를 형성한다.

출구 장치(183)의 전방 및 후방의 축 단부에는 각각의 경우에 차폐 부재(186)가 배치될 수 있고, 이것은 배출 방향에서 고려되는 출구 장치(183)의 전방 및 후방의 축 단부에서 출구 몸체(184)로부터 측면으로 배출되는 폭발성 혼합물을 차폐해서, 혼합에 의한 구름의 어떠한 분해도 이 경계 영역에서 일어날 수 없다.

차폐 부재(186)는 출구 개구(185)에 의해 형성된 출구 영역에 후속하여 일종의 깔때기형 확장부를 형성한다. 차폐 부재(186)의 형상은 도시된 것과 상이하게 설계될 수도 있다.

또한, 출구 장치의 전방 단부에 마찬가지로 배치되는 축 방향 구성성분을 갖는 출구 몸체들을 또한 상상할 수 있다. 출구 몸체의 출구 개구는, 예를 들어 도 6에 따른 실시 예에서 도시된 것과 같이, 반구형 출구 표면을 예를 들어 형성할 수 있다.

도 11에 도시된 출구 장치(203)는 디퓨저 필드를 갖는다. 이것은 서로 이웃하여 배치되는 다수의 출구 몸체들로 이루어지며, 그것들은 동일하게 정렬되는 깔때기형 디퓨저(204)들의 형태이다. 본 실시 예에서, 출구 개구(205)들은 공통의 평면에 배치되지만, 그것이 필수적인 것은 아니다. 출구 개구(205)들은 평면 출구 표면을 형성한다.

출구 장치(203)는, 특히, 벽 위로 또는 안으로 설치를 위해 적합하다. 출구 장치(203)는 벽에 움푹 들어가 있거나 오목하게 들어가 있을 수 있으며, 출구 개구들(205)은 벽과 동일 높이에 있다.

도 12에 도시된 세정 기구(221)는 출구 장치(223)를 포함한다. 이것은 외향으로 지향된 출구 개구(225)들을 갖는 깔때기형 디퓨저(224)들의 형태로 복수 개의 출구 몸체들을 포함하고, 이들 출구 몸체들은 공급 압력 도관(222)의 둘레를 따라 배치되며 이 도관으로부터 반경 방향으로 멀리 안내된다. 디퓨저(224)들은 공통의 평면에 배치되고 이 때문에 디스크형 배치를 형성한다.

용기 또는 설비의 벽(230)에는 디퓨저 배치에 대응하는 오목부(recess) 또는 깊어지는 부분(deepening)이 제공될 수 있으며, 그 안으로 디스크형 디퓨저 배치가 출구 장치(203)를 집어넣음으로써 (화살표 방향), 채워지거나, 매몰되거나 또는 묻힐 수 있다 (도 12a 참조). 작업 위치를 가정하기 위해, 디스크형 디퓨저 배치는 용기 또는 설비의 공간 내에서 오목부 밖으로 연장된다 (화살표 방향) (도 12b 참조). 도 12c는, 또한, 출구 장치(203)의 디퓨저 배치의 평면도를 도시한다.

세정 기구(221)는, 특히, 이것이 그 위에 배치되는 벽(230)을 세정하는 것에 적합하다. 세정 기구(221)에 의해 생산된 폭발 압력은 벽에(230) 달라붙은 오염물질에 전단 효과(shear effect)를 일으킨다.

도 13에 나타난 세정 기구(241)는 출구 장치(243)를 포함한다. 이것은, 회전 공급장치(rotary feeder)와 유사하게, 공급 압력 도관(242)으로부터 반경 방향으로 돌출하는 칸막이 벽(partition wall)(251)들을 포함하며, 그것들은 공급 압력 도관(242)의 길이 방향에 평행하게 배치된다. 2개의 인접한 칸막이 벽(251)은 그 반경 방향 정렬로 인해 출구 몸체를 형성한다. 출구 몸체는 웨지형(wedge-like) 공간을 형성하며, 그것은 디퓨저(244)로서 작용한다. 공급 압력 도관(242) 내에는 개구(250)들이 제공되며, 그것들은 칸막이 벽(251)들 사이에서 웨지형 공간 안으로 유입된다. 폭발성 혼합물은, 2개의 칸막이 벽들 사이에 형성되는 슬롯형(slot-like) 출구 개구를 통해 혼합물이 밖으로 배출되기 전에, 이들 개구(250)들을 통해 웨지형 디퓨저 공간 안으로 유동하며, 이 안에서 진정된다.

이 실시 예에 따르면, 공급 압력 도관(242)의 세정-측 단부 섹션은 분배 또는 매니폴드 공간을 형성한다.

도 13에 따른 실시 예의 변형 형태로서, 칸막이 벽들 사이에 배치되는 출구 몸체들을 또한 상상할 수 있으며, 그것들은 예를 들어 디퓨저들로서 설계된다. 이것들은 바람직하게는 일렬로 서로 이웃하여 배치되며, 공급 압력 도관의 개구들에 연결된다. 칸막이 벽들은 출구 몸체들의 출구 개구들을 지나서 반경 방향으로 연장된다. 공급 압력 도관(182)으로부터 반경 방향으로 멀리 안내되는 칸막이 벽들이 실시 예(183)에 따른 디퓨저(184)의 열(row)들 사이에 배치될 경우, 동일한 결과가 달성될 것이다.

칸막이 벽은 주위 분위기에서 강한 유동의 경우에 추가적인 보호를 제공한다. 따라서, 구름은, 칸막이 벽들 사이에서 보호되어, 형성되고 점화될 수 있다. 폭발이 주어지는 각각의 경우에 칸막이 벽들의 양측에는 폭발 압력이 형성되기 때문에, 칸막이 벽들은 심지어 이것들이 비교적 얇은 벽으로 설계되는 경우에도 변형되지 않는다.

도 3 내지 도 13의 실시 예에 따른 출구 장치는 앞서 설명된 세정 랜스의 세정-측 단부 섹션에 예를 들어 부착될 수 있다.

도 14에 도시된 세정 장치(501)의 개념도에 따르면, 수 개의 디퓨저(504)에는 각각의 경우에 별개의 공급 압력 도관(502)을 통해 폭발성 혼합물이 공급된다. 혼합물의 개개의 기체 성분들은 적합한 공급 도관(512, 513)을 통해 각각의 공통 압력 용기(510, 511)로부터 개개의 디퓨저(504)들 또는 그것들의 공급 압력 도관(502)들로 공급된다.

도 15 및 도 16에 도시된 세정 장치(521, 541)의 개념도에 따르면, 수 개의 디퓨저(524, 544)에는 공동의 공급을 통해 폭발성 혼합물이 공급된다. 이를 위한 디퓨저(524)는 개개의 디퓨저(524, 544)들로 분기되는 공통의 공급 압력 도관(522)을 통해 공급받는다.

도 15 및 도 16에 따른 실시형태는 도 14에 따른 실시형태와 결합될 수 있다. 즉, 공급 압력 도관(502)은 분기될 수 있고, 도 14에 따른 단일 디퓨저(504) 대신에, 수 개의 디퓨저에 공급할 수 있다.

도 17a 및 도 17b는 출구 개구(465)를 갖는 세정 기구의 출구 장치(463)의 또 다른 실시형태를 도시한다. 출구 장치(463)는 출구 개구(465) 쪽으로 깔때기형 확장부의 형태로 디퓨저를 형성한다. 디퓨저를 갖는 출구 장치(463)는 도입된 폭발성 혼합물의 일부를 위한 수용 공간(467)을 또한 형성한다. 기체 혼합물의 또 다른 부분은 디퓨저 내에서 진정되고, 출구 개구(465)를 통해 외향으로 유동하고, 구름(466)을 형성한다.

디퓨저의 깔때기형 확장부에는 환형의 유동 안내 요소(469)가 배치되며, 그것은 각각의 경우에 출구 개구(465) 쪽으로 깔때기형 확장부를 마찬가지로 형성한다. 디퓨저의 외부 벽과 유동 안내 요소(469) 사이 또는 유동 안내 요소(469)들 사이에는 환형의 유동 채널(471)이 형성된다. 이 유동 채널은 출구 개구(465) 쪽으로 원추형 확장부를 마찬가지로 갖는다. 환형의 유동 채널(471)은, 유동 안내 요소(469)를 서로 그리고 디퓨저의 외부 벽에 연결하는, 반경 방향으로 배치되는 연결 웹(connection web)(470)에 의해 단절된다. 유동 안내 요소(469)는 유동의 진정 및 균일에 마찬가지로 기여한다. 유동 안내 요소(469)의 개수는 변할 수 있다.

유동 안내 요소(469)는 길이방향 축(A)에 대해 내측으로부터 외측으로 증가하는 각도를 가질 수 있다. 여기에 도시된 실시 예에서, 이 각도는 10°(각도)씩 외향으로 증가한다. 예를 들어, 최내측 유동 안내 요소(469)는 길이방향 축(A)에 대해 10°의 각도를 갖고, 2번째 최외측 유동 안내 요소(469)는 20°의 각도를 갖고, 외부 벽은 30°의 각도를 갖는다.

도 18은 혼합 구역(664)의 영역에서 세정 기구(651)의 특정 설계를 도시한다. 세정 기구(651)는 공급 압력 채널(657)을 갖는 공급 압력 도관(656)을 갖는 세정 랜스이다. 공급 압력 도관(656)에는 점화 장치(668)가 제공된다.

공급-측 단부 섹션에는 계량 (정량화) 장치(654)가 배치된다. 계량 장치(654)는 외부 파이프라고도 불리는 가스 리드 파이프(658)와, 내부 파이프(659)를 포함한다. 내부 파이프(659)는 제1 도입 채널(652)을 형성하며, 그것을 통해 가연성 기체 성분이 공급 압력 채널(657) 안으로 도입된다. 후자의 성분은 계량 밸브(663)를 통해 제1 도입 채널(652) 안으로 도입되며, 이것은 단지 예로서 도시된다.

가스 리드 파이프(658)와 내부 파이프(659) 사이에는 환형의, 제2 도입 채널(653)이 형성되며, 그것을 통해 기체 산소 또는 산소-함유 기체 성분이 공급 압력 도관(656)의 공급 압력 채널(657) 안으로 도입된다.

내부 파이프(659)는 가스 공급 파이프(658) 내에서 끝난다. 이 위치에서 제2 환형의 도입 채널(653)은 공급 압력 채널(657)에 병합된다. 이 영역에서 혼합 구역(664)이 형성되며, 거기에서, 제1 및 제2 도입 채널(652, 653) 밖으로 나와 공통의 공급 압력 채널(657) 안으로 유동하는 기체 성분들이 서로 혼합된다.

내부 파이프 단부 영역에서는 단면의 감소가 제공된다. 이러한 감소는 제2, 환형의 도입 채널(653)의 단면이 내부 파이프 단부 쪽으로 원추형으로 좁아지도록 이루어질 수 있다. 또한, 협소화는 공급 압력 채널(657)의 단면이 내부 파이프 단부에 후속하여 공급 방향(R)으로 원추형으로 증가하는 성질의 것이다. 내부 파이프 단부는 공급 방향(R)으로 다시 증가하는 단면의 영역에 배치된다. 가장 좁은 위치는 내부 파이프 단부 후방에 배치된다.

단면 변화의 기하학적 디자인은 세정 기구(651)가 적합한 유동 상태로 내부 파이프 단부의 영역에서 라발 노즐을 형성하는 것이다.

도 19a 및 도 19b에 따른 세정 랜스(601)의 실시형태는, 그 위에 계량 장치(604)가 형성되는 공급-측 단부 섹션을 갖는, 그리고 그 위에 출구 장치(605)가 배치되는 세정-측 단부 섹션을 갖는, 세정 랜스를 도시한다. 계량 장치(604)와 출구 장치(605) 사이에는 공급 압력 채널(607)을 갖는 공급 압력 도관(606)이 배치되며, 그것을 통해 폭발성 혼합물이 계량 장치(604)로부터 출구 장치(605)로 운반된다.

이 예에서 출구 장치(605)는 출구 개구를 갖는 원추형 디퓨저로서 설계된다. 그러나, 출구 개구(605)는 다르게 설계될 수도 있다.

세정 랜스는, 용기 벽(630)에서 개구를 통해, 세정될 용기의 내부로 도입될 수 있다.

계량 장치(604)는 가스 리드 파이프(608)와 내부 파이프(609)를 포함한다. 내부 파이프(609)는 제1 도입 채널(602)을 형성하며, 그것을 통해 가연성의 기체 성분이 공급 압력 채널(607) 안으로 도입된다. 가스 리드 파이프(608)와 내부 파이프(609) 사이에는 제2, 환형 도입 채널(603)이 형성되며, 그것을 통해 산소 또는 산소-함유, 기체 성분이 공급 압력 도관(606)의 공급 압력 채널(607) 안으로 도입된다.

제1 가연성 성분은 제1 압력 용기(621)로부터 수 개의 계량 밸브(612)들을 통해 제1 도입 채널(602) 안으로 도입된다. 산소 또는 산소-함유 성분은 제2 압력 용기(622)로부터 수 개의 계량 밸브(613)들을 통해 제2 도입 채널(603) 안으로 도입된다.

제1 및 제2 기체 성분의 계량 밸브(612, 613)의 개수는, 계량 밸브(612, 613)의 개수의 비가 공급될 성분들의 화학양론비에 대응하도록 선택된다. 이 예에서, 제1 성분은 산소이고, 제2 성분은 에탄이다. 이것들은 7:2의 화학양론비로 도입된다. 따라서, 2개의 계량 밸브(612)가 제1 성분을 위해 제공되고, 7개의 계량 밸브(613)가 제2 성분을 위해 제공된다.

제1 압력 용기(621)에는 제1 공급 도관(610)을 통해서, 그리고 제2 압력 용기(622)에는 제2 공급 도관(611)을 통해서, 각각의 기체 성분이 공급된다.

내부 파이프(609)는 가스 공급 파이프(608) 내에서 끝난다. 제2 환형 도입 채널(603)은 내부 파이프 단부에서 공급 압력 채널(607)에 병합된다. 이 영역에서는 혼합 구역(614)이 형성되며, 그 혼합 구역에서는 제1 및 제2 도입 채널(602, 603)로부터 공통의 공급 압력 채널(607) 안으로 유동하는 기체 성분들이 서로 혼합된다. 공급 압력 채널(607)의 단면은 혼합 구역에서 깔때기형 확장부를 겪는다.

공급 압력 도관(656)에는 폭발성 혼합물을 점화하기 위한 점화 장치(668)가 제공된다. 제어 장치(617)는 제어 리드선(619)을 통해 점화 장치(668)와 계량 밸브(612, 613)에 연결된다. 제어 리드선(619)은 무선 연결을 또한 나타낼 수도 있다. 계량 밸브(612, 613)의 개방 및 폐쇄와 점화 장치의 활성화는 제어 장치(617)를 통해 달성될 수 있다.

Claims (31)

1. 폭발 기술에 의해 용기 또는 설비(30, 70)의 내부에서 침착물을 제거하기 위한 방법으로서, 상기 방법은 다음의 단계들:
   - 공급 압력 도관을 갖는 길이방향 구성요소와 출구 장치를 포함하는 세정 장치(1, 51, 81, 101, 121, 141, 161, 181, 201, 221, 241)를 제공하는 단계로서, 상기 출구 장치(5, 62, 83)는 공급 압력 도관(7, 67, 82, 102, 122, 142, 162, 182, 202, 222, 242)에 유동적으로 연결되고, 적어도 하나의 출구 개구(26, 69, 84, 105, 125, 145, 165, 185, 205, 225, 245)를 갖는 디퓨저를 포함하며, 상기 디퓨저의 단면은, 상기 디퓨저가 상기 공급 압력 도관으로부터 상기 적어도 하나의 출구 개구 쪽으로 연장됨에 따라, 점진적으로 확대되어서, 상기 공급 압력 도관으로부터 상기 디퓨저 안으로 유동하는 가스는 상기 디퓨저를 통해 상기 적어도 하나의 출구 개구 쪽으로 이동하는 동안 팽창하고 감속하는, 단계;
   - 상기 디퓨저와 함께 길이방향 구성요소를 용기 또는 설비의 내부로 도입하는 단계;
   - 기체 성분을 길이방향 구성요소 안으로 도입하는 단계;
   - 기체 성분을 포함하는 기체의, 폭발성 혼합물을, 공급 압력 도관 내에, 제공하는 단계로서, 상기 기체의, 폭발성 혼합물은 공급 압력 도관을 통해 그리고 출구 장치 및 디퓨저 안으로 유동하며, 상기 디퓨저를 포함하여, 상기 출구 장치와 상기 공급 압력 도관은 상기 기체의, 폭발성 혼합물을 수용하는 수용 공간(27, 80, 467)을 형성하는, 단계;
   - 공급 압력 도관 내에 배치되는 점화 장치를 이용하여 공급 압력 도관 내에서 제어된 방식으로 기체의, 폭발성 혼합물을 점화하는 단계;
   - 기체의, 폭발성 혼합물을 폭발시키고 이에 따라 용기 또는 설비의 내부에서 벽으로부터 침착물을 제거하는 단계로서, 상기 기체의, 폭발성 혼합물은 디퓨저의 출구 개구를 통해 수용 공간으로부터 용기 또는 설비의 내부로 도입되고, 기체의, 폭발성 혼합물의 구름(6, 77)이 용기 또는 설비의 내부에 형성되어서, 상기 구름의 에지 영역은 주위 분위기와 직접 접촉하는, 단계
   를 포함하며,
   수용 공간 내에서의 기체의, 폭발성 혼합물의 부피와, 기체의, 폭발성 혼합물의 구름의 부피는 기체의, 폭발성 혼합물의 총 부피를 형성하고,
   기체의, 폭발성 혼합물의 총 부피는 1초 미만의 시간 내에 제어된 방식으로 생산되고 폭발하게 되는, 폭발 기술에 의해 용기 또는 설비의 내부에서 침착물을 제거하기 위한 방법.
2. 제1항에 있어서,
   수용 공간(27, 80, 467)은, 내부에 기체 성분의 도입 동안에 그리고 기체의, 폭발성 혼합물의 점화 및 폭발 동안에, 적어도 하나의 출구 개구를 통해 외부에 개방되어 있는 것을 특징으로 하는, 폭발 기술에 의해 용기 또는 설비의 내부에서 침착물을 제거하기 위한 방법.
3. 제1항에 있어서,
   기체의, 폭발성 혼합물의 총 부피는, 0.5초 미만의 시간 내에, 제어된 방식으로 생산되고 폭발하게 되는 것을 특징으로 하는, 폭발 기술에 의해 용기 또는 설비의 내부에서 침착물을 제거하기 위한 방법.
4. 제1항에 있어서,
   기체 성분의 도입은 적어도 하나의 압력 용기로부터 적어도 하나의 계량 기구(23, 25)를 통해 달성되며, 적어도 하나의 압력 용기에서 기체 성분의 잔류 압력은 기체 성분의 도입의 완료 후에 주위 압력보다 높은 것을 특징으로 하는, 폭발 기술에 의해 용기 또는 설비의 내부에서 침착물을 제거하기 위한 방법.
5. 제1항에 있어서,
   적어도 2 가지 기체 성분이 세정 장치 안으로 따로따로 도입되고, 세정 장치 안에 혼합 구역(614, 664)이 형성되며, 그 안에서 기체 성분들은 기체의, 폭발성 혼합물로 혼합되는 것을 특징으로 하는, 폭발 기술에 의해 용기 또는 설비의 내부에서 침착물을 제거하기 위한 방법.
6. 제1항에 있어서,
   기체의, 폭발성 혼합물의 총 부피를 형성하기 위해, 기체 성분은, 공급 압력 도관 내에서 기체의, 폭발성 혼합물이 압력 전선을 형성하는 속도로, 적어도 하나의 계량 기구를 통해 세정 장치 안으로 도입되며, 압력 전선은 압력 전선 뒤의 기체의, 폭발성 혼합물과 압력 전선 앞의 주변 분위기 사이에 경계를 형성하는 것을 특징으로 하는, 폭발 기술에 의해 용기 또는 설비의 내부에서 침착물을 제거하기 위한 방법.
7. 제1항에 있어서,
   공급 압력 도관 내에서 기체의, 폭발성 혼합물의 점화와 함께, 폭발 압력파가 생성되고, 이에 의해 폭발성 혼합물의 구름이 형성되거나 또는 구름의 형성이 완료되며, 폭발 압력파는 출구 개구의 방향으로 이동하고 적어도 하나의 출구 개구를 통해 폭발 압력파의 전방에서 기체의 폭발성 혼합물의 배출을 달성하는 것을 특징으로 하는, 폭발 기술에 의해 용기 또는 설비의 내부에서 침착물을 제거하기 위한 방법.
8. 제6항에 있어서,
   기체의, 폭발성 혼합물은 기체의, 폭발성 혼합물의 유동의 방향으로 고려되는 압력 전선 뒤에서 초과압력을 갖는 것을 특징으로 하는, 폭발 기술에 의해 용기 또는 설비의 내부에서 침착물을 제거하기 위한 방법.
9. 제6항에 있어서,
   기체의, 폭발성 혼합물은, 기체의, 폭발성 혼합물의 유동의 방향으로 고려할 때, 압력 전선 앞에 비해 압력 전선 뒤에서 더 큰 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는, 폭발 기술에 의해 용기 또는 설비의 내부에서 침착물을 제거하기 위한 방법.
10. 제7항에 있어서,
    공급 압력 도관 내에서 기체의, 폭발성 혼합물을 폭발시키는 것은 출구 장치 외부에서 구름(6, 77)으로 전달되는 것을 특징으로 하는, 폭발 기술에 의해 용기 또는 설비의 내부에서 침착물을 제거하기 위한 방법.
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