Vorrichtung und Verfahren zur Reinigung der Oberflächen von Rohrinnenseiten

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Reinigung von Oberflächen von Rohrinnenseiten, Oberflächen aus beispielsweise Metall, Kunststoff, Glas, Keramik, Stein, Beton und/oder Holz. Insbesondere betrifft die Vorrichtung die Reinigung von Oberflächen wasserdurchflossener Rohre wie beispielsweise Rohre von Wärmetauschern.

Bekannt sind Reinigungsmethoden wie Hochdruckreinigung oder KugelumlaufSpülung . Die KugelumlaufSpülung funktioniert dadurch, dass dem Fluid, das durch das Rohr fließt Kugeln zu gegeben werden, die mit dem Fluid transportiert werden. Durch die Bewegung der Kugeln wird eine Reinigungswirkung erzeugt, insbesondere durch eine Abrasionswirkung der Kugeln. Diese Art der Reinigung der Oberflächen der Rohrinnenseiten ist zum einen inhomogen, weil nicht überall Kugeln auftreffen und zum anderen aufwendig, nicht nur wegen des Materialverschleißes, sondern auch weil die sauberen frischen Kugeln ins Fluid ein zu führen sind und die verbrauchten aus dem Fluid wieder zu entfernen sind.

Aus der DE 10 2013 222909 ist ein Verfahren zur Beschichtung von Rohrinnenseiten bekannt, bei dem eine miniaturisierte Plasmadüse durch ein Rohr auf einem Schlitten gezogen wird. Eine Plasmabeschichtung kann dabei auch zur Reinigung genutzt werden. Für den Beschichtungsprozess sind allerdings beson ders reine Oberflächen notwendig. Zur Reinigung des Innen rohrs, respektive dessen Oberfläche, bedarf es eines effi zienten Reinigungsverfahrens, das die Oberflächen homogen säubert .

In industriellen großtechnischen Anlagen der Kraftwerks- und Energietechnik werden Rohre und/oder Rohrbündel häufig zur Funktion als Wärmeübertrager verwendet. Für diesen Gebrauch werden die einzelnen Rohre zumeist von Kühlwasser, das teil weise aus natürlichen Seen stammt oder einfach Flusswasser ist, durchströmt. Dabei entstehen unerwünschte Ablagerungen und Verunreinigungen, die regelmäßig zu entfernen sind.

Für ebene und frei zugängliche Oberflächen ist das so genann te Vakuum-Saugstrahlen bekannt, bei dem durch einen Indust riestaubsauger in einem abgeschlossenen Strahlkopf ein Unter drück erzeugt wird, durch den Strahlmittel auf die Oberfläche beschleunigt und sofort nach dem Strahl-Prozess wieder abge saugt wird. Durch die Strahllanze kann dabei der Verlauf des Strahlprozesses direkt gesteuert werden. Dies ist bei Ober flächen von Rohrinnenseiten jedoch nicht möglich.

Deshalb ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vor richtung und ein Verfahren zum Reinigen der Oberflächen von Rohrinnenseiten bereit zu stellen, die eine homogene Reini gung der Oberfläche von Rohrinnenseiten ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der vorliegenden Erfin dung, wie er in der Beschreibung, der Figur und den Ansprü chen offenbart wird, gelöst.

Gegenstand der Erfindung und Lösung der Aufgabe ist dement sprechend eine Vorrichtung zur Reinigung der Oberflächen von Rohrinnenseiten, einen Einlass mit Abdichtung zur Beaufschla gung der Oberflächen der Rohrinnenseiten mit Strahlmittel ei nerseits und einen abgedichteten Auslass mit Absaugschlauch und anliegendem Unterdrück andererseits umfassend, wobei die beiden Teile an entgegengesetzten Enden des zu reinigenden Rohres oder Rohrabschnitts vorgesehen sind und entweder sta tisch an den Rohrenden verbleiben oder mobil durch das Rohr bewegt werden, und damit geeignet sind, die Oberflächen der Rohrinnenseiten mit Strahlmittel kurzzeitig zu beaufschlagen und durch den Unterdrück von der Oberfläche wieder zu entfer- nen Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Rei nigung der Oberflächen von Rohrinnenseiten folgende Verfah rensschritte umfassend:

- Bereitstellen eines Strahlmittels in einem Vorratsbehäl ter

- Einleiten des Strahlmittels in ein Rohr

- Beschleunigung des Strahlmittels auf die Oberflächen der Rohrinnenseiten in ein zu reinigendes Rohr durch einen Einlass und

- Absaugen des Strahlmittels durch einen Unterdruck

schlauch .

Allgemeine Erkenntnis der Erfindung ist es, dass durch einen abgedichteten Auslass für Strahlmittel innerhalb des zu rei nigenden Rohres die Erzeugung einer Drallströmung des Strahl mittels möglich ist, die ihrerseits eine Reinigung der Innen seite des Rohres durch Einbringen und Absaugen des Strahlmit tels ermöglicht.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Drall in der Strömung des Strahlmittels durch seitliches Einleiten, einen kegelförmigen Einlass, beispielsweise einer Strahllanze und/oder durch schneckenförmige Strömungsführung innerhalb des Rohres und/oder einer Strahllanze erzeugt.

Durch den Drall wird die Strömung des Strahlmittels innerhalb des zu reinigenden Rohres zur Rotation entlang der Rohrinnen wand gezwungen.

Zur Erzeugung einer rotierenden Strömung innerhalb einer rohrartigen Geometrie können die oben genannten Maßnahmen einzeln oder in beliebiger Kombination eingesetzt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung wird ein Strahlmittel und/oder Reinigungsgranulat aus einem Vorratsbe hälter in ein strömendes Trägerfluid, beispielsweise einen Tragluftstrom, eingebracht und mittels Unterdrucks gegen die Oberfläche der Rohrinnenseite geschleudert und von dort in den Strom des Trägerfluids zurückgeworfen.

Für die Geschwindigkeit und Beschleunigung des Strahlmittels sorgt der Unterdrück, die Art des Einlasses und/oder das strömende Fluid, in das das Strahlmittel eingebracht wird.

Das Strahlmittel ist in der Regel handelsüblich und umfasst beispielsweise eine Reihe Partikel aus Metalloxiden, Kerami ken, Metallen und/oder Sand in verschiedener Form und Größe. Strahlmittel können je nach Anwendung verschiedene Zusätze haben, die spezifisch auf die zu reinigende Oberfläche und/oder den Schmutz ausgewählt werden.

Als Strahlmittel können alle Arten von Reinigungsgranulaten bis hin zu porösen Keramikkugeln eingesetzt werden. Bei spielsweise handelt es sich um Strahlmittel-Partikel mit Be schichtung, beispielsweise mit absorbierender und/oder adsor bierender Oberfläche. Die Strahlmittel-Partikel können auch sonst unterschiedlichste Additive und/oder Beschichtungen aufweisen .

Als Trägerfluid für das Strahlmittel können Luft, Stickstoff, Edelgase, Wasser, Alkohol, organische Lösungsmittel etc. ein gesetzt werden.

Als Einlass dienen herkömmliche Strahllanzen, mit denen

Strahlmittel auf Oberflächen verteilbar ist, und/oder ein - beispielsweise kegelförmiger - Einlass und/oder ein sonstiges Ventil. Insbesondere zur Erzeugung des Dralls hat sich dabei beispielsweise eine schneckenförmige Strömungsführung inner halb der Zuleitung des Strahlmittels als günstig erwiesen.

Zur Abdichtung hat ein Einlass und/oder Auslass des Strahl mittels beispielsweise einen Gummiring.

Der Einlass und der Auslass des Strahlmittels sind jeweils gegen die Rohrinnenseiten abgedichtet, damit der Druck, der innerhalb des zu reinigenden Rohres oder Rohrabschnittes durch den Absaugschlauch erzeugt wird, auch im zu reinigenden Rohr oder Rohrabschnitt gehalten wird.

In der Zuleitung kann eine Dosiereinrichtung vorgesehen sein, die - wiederum beispielswiese über Datenverarbeitung von durch Sensoren erfassten Daten, die den Grad der Verschmut zung innerhalb des Rohres erkennen, regel- und steuerbar ist, also in Abhängigkeit von den durch die Sensoren erfassten Da ten eine Menge an Strahlmittel und/oder die Zusammensetzung des Strahlmittels ausrechnet, die in die Zuleitung einge speist wird.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die erfassten Daten vom Grad der Verschmutzung innerhalb des Rohres über eine Rechnereinheit die Geschwindigkeit und den Unterdrück inner halb des Rohres regeln und steuern.

Durch eine elektrisch leitende Ausführung des Absaugschlauchs kann für bestimmte Strahlmittel, die sich durch Reibung, ins besondere Wandreibung an der Oberfläche der Rohrinnenseite, elektrisch aufladen, diese elektrische Aufladung wieder neutralisiert werden. Spannungsüberschläge werden hierdurch vermieden. Alle Teile, wie z.B. das Rohr selbst, haben vor zugsweise eine elektrische Verbindung zu Masse, also eine Er dung. Der Absaugschlauch selbst kann auch aus elektrisch lei tendem Material sein. Beispielsweise kann es sich um einen gefüllten Kunststoff mit elektrisch leitfähigen Partikeln handeln .

Als Absaugschlauch wird beispielsweise ein Druckluftschlauch, also ein handelsüblicher Schlauch, der resistent gegen Öl, Chemikalien, UV-Strahlung und eben Druck-stabil ist. Bei spielsweise ist dieser gleichzeitig stabil gegen organische Lösungsmittel, gegen Strahlmittel und/oder sonstige Additive oder eben auch die Verschmutzungen, die mit dem Strahlmittel aufzunehmen sind. Im Folgenden wird die Erfindung noch anhand von Figuren, die vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, näher erläutert :

Figur 1 zeigt die Vorrichtung zum Reinigen für kurze Rohre und mit stationärem Strahlmitteleinlass,

Figur 2 zeigt die Vorrichtung zum Reinigen für lange Rohre mit mobilem Strahlmitteleinlass.

Figur 1 zeigt ein Rohr 1, mit zwei Rohrenden, la und lb.Am Rohrende lb erkennt man den Einlass des Strahlmittels 2, der kegelförmig ist. Als Einlass dient beispielsweise eine

Strahllanze, wie sie handelsüblich erhältlich ist. Durch die Zuleitung 3 der beispielsweise Strahllanze gelangt das

Strahlmittel 4 entlang der Strömungsrichtung 5 zum Rohrende lb und damit zum Einlass 2. Das Rohrende lb ist abgedichtet, damit innerhalb des Rohres 1 durch den Druckschlauch 7, der am Rohrende la befestigt ist, ein Unterdrück erzeugt werden kann. Durch den Unterdrück und den kegelförmigen Einlass 2 erhält das eingelassene Strahlmittel 4 einen Drall 6, der das Strahlmittel an die Oberflächen der Rohrinnenseiten schleu dert. Durch den Unterdrück, der über den Schlauch 7 mittels eines Unterdruck-Erzeugungs-Moduls , also beispielsweise einer Pumpe, insbesondere einer Unterdruck-Pumpe, erzeugbar ist, wird das Strahlmittel 4 von der Oberfläche der Rohrinnenseite wieder losgelöst und abgesaugt. Das abgesaugte Strahlmittel 4 kann gereinigt und wiederverwendet werden. Das Unterdruck- Erzeugungs-Modul ist an den Absaugschlauch angeschlossen und/oder diesem vorgelagert.

Figur 2 zeigt eine vergleichbare, jedoch mobile Vorrichtung zur Verwendung in langen Rohren. Beispielsweise wird die Vor richtung über den Vakuumschlauch 7 durch das Rohr gezogen, indem eine tragfähige Verbindung zwischen Einlass und Auslass vorgesehen ist. Diese Verbindung kann beispielsweise in Form des Leitkegels 8, der Teil des Einlasses 2 ist, realisiert sein . Diesmal sind der Einlass 2 und der Leitkegel 8 nicht fix an einem Rohrende montiert, sondern bewegen sich innerhalb des Rohres 1 in Strömungsrichtung 5, respektive in Absaugrich tung. Bevorzugt bewegt sich der Einlass 2 in konstanter Ent fernung zum Auslass durch das Rohrinnere. Der Leitkegel 8 des kegelförmigen Einlasses ist auch nicht lediglich Teil des Einlasses, wie in Figur 1, sondern erstreckt sich weiter durch das Rohrinnere, so dass die Partikel 4 des Strahlmit tels dadurch an die Rohrinnenseiten geschleudert werden und auch durch die Enge des durch den Leitkegel 8 an den Seiten des Rohrinneren erzeugten Kanals eine größere Beschleunigung erfahren. Der über eine Abdichtung mit dem Rohr verbundene Absaugschlauch 7 ist gemäß dieser Ausführungsform ebenfalls mobil und innerhalb des Rohres, beispielsweise in konstantem Abstand zu dem Einlass 2, beweglich. Zu erkennen ist in Figur 2 auch wieder das Strahlmittel 4, die Zuleitung 3 und die Strömungsrichtung 5. Der Leitkegel 8 leitet die Strömung me chanisch an die Rohrinnenseiten.

Durch den Leitkegel wird gemäß des Ausführungsbeispiels aus Figur 2 das Strahlmittel an die Oberflächen der Rohrinnensei ten geleitet. Dies wird vorliegend als die Erzeugung eines „Dralls" bezeichnet. Die Ausbildung einer Drallströmung im Rohr ist vorteilhaft für die Effektivität des Reinigungsver fahrens, insbesondere auch für die Homogenität. Die „Drall stärke", also die Geschwindigkeit, mit der Partikel des

Strahlmittels auf die Oberfläche der Rohrinnenseite auftref fen entspricht der Wandreibung des partikulären Strahlmittels und kann dem Grad der Verunreinigung angepasst werden.

Durch einen bestimmten Abstand zwischen Ein- und Auslass kann bei einem vorgegebenen Druck eine zumindest vom Rohrquer schnitt, dem Strahlmittel und dem Trägerstrom abhängige Ge schwindigkeit der Reinigung eingestellt werden. Andererseits kann durch Auswahl des Einlasses, beispielsweise mehrere Ventil-Köpfe die Strömungsgeschwindigkeit und Strö mungsrichtung beeinflusst werden.

Mit der vorliegenden Erfindung wird erstmals ein hocheffizi entes und automatisierbares Reinigungskonzept von Rohren zur Beseitigung von unerwünschten Ablagerungen vorgestellt, wel ches hauptsächlich mechanisch reinigt und gegebenenfalls auch ganz auf den Einsatz von Spüllösungen, Suspensionen und/oder Reinigungschemikalien verzichtet .

Die hier vorgestellte technische Lösung zeichnet sich vor al lem dadurch aus, dass die Methode des Saugstrahlens erstmals für rohrartige Geometrien zugänglich wird. Die Technik ist für alle Arten rohrartiger Geometrien, also auch Zylinder, Hülsen, Spritzen und Rohrbündel einsetzbar. Vorliegend wird der Begriff Rohr dahingehend verstanden, dass ein Zylinder an dessen Boden eine entsprechende Absaugvorrichtung montierbar ist, auch unter den Begriff „Rohr" fällt.

Insbesondere hat die Technik folgende Vorteile:

- Hohe Effektivität der Reinigungswirkung durch Ausbildung einer abrasiv-wirkenden Drallströmung des Strahlmittels durch das Rohr

- Schneller Reinigungsprozess und dadurch geringe Ausfall zeiten des Rohrs

- Für alle Arten von Verschmutzungen geeignet, da mechani sche und chemische Reinigung einsetzbar sind

- Variabel einstellbar durch Strahlmittel, Geschwindig keit, insbesondere auch Verweildauer des Strahlmittels an der Oberfläche der Rohrinnenseiten, und/oder Drall strömung

- Kostengünstiges Verfahren, wenn das Strahlmittel recyc- lebar ist

- Keine Abwasseraufbereitung

- Gegebenenfalls ohne Zusatz von Chemikalien

- Clean in Place und/oder inline-fähiges Konzept, da mobi le Vorrichtung - Strahlmittelkreislauf durch Separation von Schmutz und Strahlmittel

- Automatisierbarkeit des Verfahrens Das hier neu entwickelte Verfahren und die neu entwickelte Vorrichtung ermöglichen eine homogene Reinigung der Oberflä chen von Rohrinnenseiten, weil sie als Reaktionszone und Bar riere der Partikel des Strahlmittels das zu reinigende Rohr selbst nutzen. An eine Rohröffnung wird beispielsweise ein- fach eine Strahllanze als Einlass platziert, welche das

Strahlmittel in das Rohr befördert und an die verschmutzten Oberflächen der Rohrinnenseiten schleudert. Auf der anderen Seite des Rohres wird das Strahlmittels mittels des Absaug schlauches aus dem Rohr wieder entfernt. Des verbrauchte Strahlmittel kann beispielsweise mittels eines Zyklons, also eines Fliehkraftabscheiders, wiederaufgearbeitet und vom Schmutz befreit werden.