SALBER, Franz-Josef (Am Dickert 9, Alzenau, 63755, DE)
| ANSPRÜCHE 1. Vorrichtung zum Bearbeiten einer mit temperaturempfindlichen Schadstoffen, insbesondere PCB-haltigen Materialien belasteten Oberfläche (1), insbesondere eines Raums, wobei die Vorrichtung eine Hochleistungslaserstrahlbearbeitungsvorrich- tung (2), insbesondere mit einer Leistung von etwa 5 bis etwa 20 kW, insbesondere in Verbindung mit einem Roboter und/oder einen Manipulator aufweist, die mit jeweils vorbestimmten Arbeitswerten, insbesondere Laserleistung und/oder Laserwellenlänge, an die jeweilige Bearbeitungsart angepasst eingerichtet ist, so dass die temperaturempfindlichen Schadstoffe durch Erreichen oder Überschreiten einer vorbestimmten Grenztemperatur an einer Bearbeitungsstelle der Oberfläche (1) in im wesentlichen ungefährliche Abbauprodukte umzusetzen sind, wobei insbesondere zugleich oder abwechselnd ein Tiefenabtrag durch den Hochleistungslaserstrahlbearbei- tungsvorrichtung erfolgt. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Absaugvorrichtung (2) die dabei entstehenden Abbauprodukte und/oder weitere Abfallstoffe zu entfernen sind. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur an der Bearbeitungsstelle durch den Laserstrahl im Fall von PCB im wesentlichen über etwa 1.2500C liegt. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil des Laserstrahls (9) hinsichtlich der Temperaturverteilung ein Rechteckprofil ist. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsarten insbesondere sind: - Reinigung und/oder Dekontamination einer Oberfläche (1) insbesondere auch eine Dekontamination von jeweils bei einer Tiefenabtragung durch den Laserstrahl entstehenden Oberflächen mit dem Laserstrahl (9) der Hochleistungslaservorrichtung und/oder - Aufsaugen des abgelösten Materials mittels der Absaugvorrichtung, die insbesondere in Verbindung mit der Laserbearbeitungsvorrichtung steht, und insbesondere Zuführung zu einem Filter, wobei die Absaug Vorrichtung insbesondere einen Zyklonabscheider (3) und/oder einen Absolut-Filter (6) und/oder ein Absauggebläse (7) aufweist. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter und/oder der Manipulator mit einer Wechseleinrichtung zum Wechseln von verschiedenen Bearbeitungsvorrichtungen ausgestattet ist und die ausgetauschten Bearbeitungsvorrichtungen, insbesondere die Laserbearbeitungsvorrichtungen vorteilhaft auf einer insbesondere gesonderten Ablage vorzuhalten sind. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter mit einem Schlauchpaket für insbesondere die Laserlichtleiter, Schutzgasleiter und/oder Druckluftleiter ausgestattet ist, wobei insbesondere die Laserleiter an einem Ausleger mit einem Balancer gehalten sind. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlquelle außerhalb der Kammer, vorzugsweise in einem Interventionsraum und/oder Bedienungsraum, eingerichtet ist und die Laserlichtleiter von dort mittels vorzugsweise gegen einen vorbestimmten Luftdruckunterschied abgedichtete Wanddurchführungen in die Kammer zu führen sind. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtungen, Schaltvorrichtungen und/oder Energieversorgungseinrichtungen außerhalb der Kammer, vorzugsweise in dem Interventionsraum und/oder Bedienungsraum, einzurichten sind und die Elektrokabel über vorzugsweise gegen einen vorbestimmten Luftdruckunterschied abgedichtete Wanddurchführungen in die Kammer zu führen sind. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter auf Schienen auf einem Fahrgestell beweglich ist und insbesondere in der jeweiligen Arbeitsposition arretierbar ist und insbesondere in einen benachbarten Interventionsraum und/oder Bedienungsraum entlang der Schienen überführbar ist. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter auf einer Kettenfahrzeugeinrichtung angebracht bewegbar ist. 12. Verfahren zum Bearbeiten einer mit temperaturempfindlichen Schadstoffen, insbesondere PCB-haltigen Materialien belasteten Einheit, insbesondere einer Kammer, wobei ein Roboter und/oder ein Manipulator verwendet wird, insbesondere ein mehrachsiger Roboter, mit einer oder mehrerer Laserbearbeitungsarten, insbesondere mit einer Hochleistungslaserstrahlbearbeitungsvorrichtung die in Kombination oder alternativ angewendet werden, so dass die temperaturempfindlichen Schadstoffe durch Erreichen oder Überschreiten einer vorbestimmten Grenztemperatur im Bereich des Laserstrahls in im wesentlichen ungefährliche Abbauprodukte umgesetzt werden, wobei insbesondere zugleich oder abwechselnd ein Tiefenabtrag durch den Hochleistungslaserstrahlbearbeitungsvorrichtung erfolgt, und wobei insbesondere die entstehenden Abbauprodukte über eine Absaugvorrichtung abgesaugt werden, insbesondere mit einer Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 11. 13. Verwendung einer Vorrichtung mit einem Hochleistungslaser, insbesondere in Verbindung mit einem Roboter, insbesondere einem mehrachsigen Roboter, und/oder einem Manipulator zur Bearbeitung einer mit temperaturempfindlichen Schadstoffen, insbesondere PCB-haltigen Materialien belasteten Einheit, insbesondere einer Kammer, wobei die temperaturempfindlichen Schadstoffe durch Erreichen oder Überschreiten einer vorbestimmten Grenztemperatur im Bereich des Laser- Strahls in im wesentlichen ungefährliche Abbauprodukte umgesetzt werden, wobei insbesondere zugleich oder abwechselnd ein Tiefenabtrag durch den Hochleistungs- laserstrahlbearbeitungsvorrichtung erfolgt, und insbesondere die entstehenden Abbauprodukte über eine Absaugvorrichtung abgesaugt werden, insbesondere mit einer Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 11. |
Schadstoffen belasteten Oberfläche
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten einer mit temperaturempfindlichen Schadstoffen, insbesondere PCB-haltigen Materialien belasteten Oberfläche, insbesondere eines Raumes, ein Verfahren zum Bearbeiten einer mit temperaturempfindlichen Schadstoffen, insbesondere PCB-haltigen Materialien belasteten Oberfläche, sowie eine Verwendung einer Vorrichtung mit einem Hochleistungslaser.
Schadstoffe in Wänden oder in sonstigen Bereichen abgelagerte Schadstoffe werden regelmäßig mittels aufwendiger mechanischer Verfahren unter hohen Sicherheitsmaßnahmen abgetragen, insbesondere unter Einsatz von Wasser oder anderen Flüssigkeiten. Anschließend erfolgt ein aufwendiger Transport zu einer Entsorgungseinrichtung und im Fall von PCB (Polychlorierte Biphenyle) -belasteten Materialien muss eine Verbrennung bei Temperaturen über 1.200 0 C erfolgen. Polychlorierte Biphenyle (PCB) sind hochgiftige und krebserregende chemische Chlorverbindungen, die bis in die 1980er Jahre mannigfaltig Einsatz fanden, hier vor allem als „Weichmacher" in Lacken, Dichtungsmassen, Isoliermitteln und Kunststoffen. In der heutigen Zeit stellt sich vermehrt die Entsorgungsproblematik von PCB bei der Sanierung von Altbauten jeglicher Art (z.B. Schulen, Verwaltungsgebäuden, Kraftwerken etc.). Zur Entfernung werden die Primärquellen von PCB (Lacke, Dichtungsmaterial etc.) mit mechanischen Geräten (Fräsen, Pickelhämmer etc.) unter Verwendung besonderer Personal- und Umweltschutzbedingungen abgebaut, gesammelt und einer Sonderabfalldeponie zugeführt. Nach dem heutigen Stand der Kenntnis müssen PCB- haltige Abfälle bei Temperaturen von mindestens 1.200 0 C verbrannt werden, damit die Zerstörung der PCB-Kongenere garantiert ist und keine Zwischenprodukte wie Dioxine etc. (PCDD/ PCDF) entstehen können. Hierzu gibt es derzeit nur wenige Sonderabfall- Verbrennungsanlagen, die bei Temperaturen von mehr als 1.200 °C betrieben werden und somit für die Verbrennung von PCB geeignet sind. Der Laserstrahl ist hinsichtlich seiner Arbeitsparameter so eingestellt, dass er sowohl an der Oberfläche die Schadstoffe verbrennt als auch einen Tiefenabtrag leistet, insbesondere kann auch ein Laser eingesetzt werden, der mit einer Leistung über 20 kW arbeitet.
Nachteilig sind dabei insbesondere die aufwendigen Entsorgungsverfahren, die zudem nur begrenzte Kapazitäten aufweisen und in einigen Bereichen nicht zur Verfügung stehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, bei der Bearbeitung einer mit Schadstoffen Materialien belasteten Oberfläche, insbesondere einer Kammer so vorzugehen, dass eine einfache, sichere Bearbeitung möglich wird.
Als Lösung wird eine Vorrichtung zum Bearbeiten einer mit temperaturempfindlichen Schadstoffen, insbesondere PCB-haltigen Materialien belasteten Oberfläche, insbesondere eines Raums, wobei die Vorrichtung eine Hochleistungslaserstrahlbearbei- tungsvorrichtung, insbesondere mit einer Leistung von etwa 5 bis etwa 20 kW, insbesondere in Verbindung mit einem Roboter und/oder einen Manipulator aufweist, die mit jeweils vorbestimmten Arbeitswerten, insbesondere Laserleistung und/oder Laserwellenlänge, an die jeweilige Bearbeitungsart angepasst eingerichtet ist, so dass die temperaturempfindlichen Schadstoffe durch Erreichen oder Überschreiten einer vorbestimmten Grenztemperatur an einer Bearbeitungsstelle der Oberfläche in im wesentlichen ungefährliche Abbauprodukte umzusetzen sind, wobei insbesondere zugleich oder abwechselnd ein Tiefenabtrag durch den Hochleistungslaserstrahlbe- arbeitungsvorrichtung erfolgt.
Vorteilhaft ist es, wenn mittels einer Absaugvorrichtung die dabei entstehenden Abbauprodukte und/oder weitere Abfallstoffe zu entfernen sind.
Durch die angegebene Erfindung wird einerseits eine sichere Bearbeitung und Umwandlung in ungefährliche Produkte vor Ort gewährleistet und zugleich geringe Abfallmengen erzeugt. Die dargestellte Erfindung betrifft somit ein Oberflächen- Dekontaminations- und Abtragungsverfahren mittels eines Hochleistungslasers, der zudem ausreichend hohe Temperaturen zur Zerstörung der chemischen Verbindungen bereitstellt. Hiermit können vorteilhaft bei der Sanierung von Altbauten, konventionellen Kraftwerken und beim Rückbau von Kernkraftwerken sämtliche PCB- Primärquellen, insbesondere Dichtungsmaterialien, sowie Lacke zur Versiegelung der Wand-, Decken- und Bodenflächen sicher direkt vor Ort entsorgt werden. Die Dekontamination der radioaktiv- und PCB- kontaminierten Oberflächen in kerntechnischen Anlagen (Kernkraftwerke, Wiederaufarbeitungsanlagen etc.) kann insbesondere mit einem leistungsstarken Diodenlaser- System vorgenommen werden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Temperatur an der Bearbeitungsstelle durch den Laserstrahl im Fall von PCB im wesentlichen über etwa 1.250 0 C liegt.
Vorteilhaft ist es, wenn das Laserstrahlprofil hinsichtlich der Temperaturverteilung ein Rechteckprofil ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass im Laserbearbeitungsbereich eine im wesentlichen homogene Temperaturverteilung und eine sichere Kontrolle vorliegt und keine Schadstoffmoleküle den Prozess unverbrannt überstehen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Bearbeitungsarten insbesondere sind
- Reinigung und/oder Dekontamination einer Oberfläche insbesondere auch eine Dekontamination von jeweils bei einer Tiefenabtragung durch den Laserstrahl entstehenden Oberflächen mit dem Laserstrahl der Hochleistungslaservorrichtung und/- oder
- Aufsaugen des abgelösten Materials mittels der Absaugvorrichtung, die insbesondere in Verbindung mit der Laserbearbeitungsvorrichtung steht, und insbesondere Zuführung zu einem Filter, wobei die Absaugvorrichtung insbesondere einen Zyklonabscheider und/oder einen Absolut-Filter und/oder ein Absauggebläse aufweist.
Auf diese Weise können auch ganze Volumenbereich durch die schichtweise Reinigung und Dekontamination von Schadstoffen befreit werden. Hierzu wird die Laser- leistung entsprechend so angepasst, dass einerseits eine Oberflächendekontamination und zugleich oder in einem Parallelschritt ein Tiefenabtrag erfolgt. Die skann vorzugsweise mithilfe einer Vorrichtung oder mehreren Lasern erfolgen, die in einer Vorrichtung untergebracht sind. Dabei kann ein Laser eine geringeren Leistung aufweisen und ein andere Laser eine höhere Leistung oder es kann ein einstellbarer Laser vorgesehen sein.
Vorteilhaft ist es, wenn der Roboter und/oder der Manipulator mit einer Wechseleinrichtung zum Wechseln von verschiedenen Bearbeitungsvorrichtungen ausgestattet ist und die ausgetauschten Bearbeitungsvorrichtungen, insbesondere die Laserbearbeitungsvorrichtungen vorteilhaft auf einer insbesondere gesonderten Ablage vorzuhalten sind.
Vorteilhaft ist es, wenn der Roboter mit einem Schlauchpaket für insbesondere die Laserlichtleiter, Schutzgasleiter und/oder Druckluftleiter ausgestattet ist, wobei insbesondere die Laserleiter an einem Ausleger mit einem Balancer gehalten sind.
Vorteilhaft ist es, wenn die Laserstrahlquelle außerhalb der Kammer, vorzugsweise in einem Interventionsraum und/oder Bedienungsraum, eingerichtet ist und die Laserlichtleiter von dort mittels vorzugsweise gegen einen vorbestimmten Luftdruckunterschied abgedichtete Wanddurchführungen in die Kammer zu führen sind. Auf diese Weise wird eine Kontamination der Vorrichtung weitestgehend vermieden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Steuervorrichtungen, Schaltvorrichtungen und/oder Energieversorgungseinrichtungen außerhalb der Kammer, vorzugsweise in dem Interventionsraum und/oder Bedienungsraum, einzurichten sind und die Elektrokabel über vorzugsweise gegen einen vorbestimmten Luftdruckunterschied abgedichtete Wanddurchführungen in die Kammer zu führen sind.
Vorteilhaft ist es, wenn der Roboter auf Schienen auf einem Fahrgestell beweglich ist und insbesondere in der jeweiligen Arbeitsposition arretierbar ist und insbesondere in einen benachbarten Interventionsraum und/oder Bedienungsraum entlang der Schienen überführbar ist.
Vorteilhaft ist es, wenn der Roboter auf einer Kettenfahrzeugeinrichtung angebracht bewegbar ist.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zum Bearbeiten einer mit temperaturempfindlichen Schadstoffen, insbesondere PCB-haltigen Materialien belasteten Einheit, insbesondere einer Kammer, wobei ein Roboter und/oder ein Manipulator verwendet wird, insbesondere ein mehrachsiger Roboter, mit einer oder mehrerer Laserbearbeitungsarten, insbesondere mit einer Hochleistungslaserstrahlbearbei- tungsvorrichtung die in Kombination oder alternativ angewendet werden, so dass die temperaturempfindlichen Schadstoffe durch Erreichen oder Überschreiten einer vorbestimmten Grenztemperatur im Bereich des Laserstrahls in im wesentlichen ungefährliche Abbauprodukte umgesetzt werden, wobei insbesondere zugleich oder abwechselnd ein Tiefenabtrag durch den Hochleistungslaserstrahlbearbeitungsvorrich- tung erfolgt, und wobei insbesondere die entstehenden Abbauprodukte über eine Absaugvorrichtung abgesaugt werden, insbesondere mit einer Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 11.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine Verwendung einer Vorrichtung mit einem Hochleistungslaser, insbesondere in Verbindung mit einem Roboter, insbesondere einem mehrachsigen Roboter, und/oder einem Manipulator zur Bearbeitung einer mit temperaturempfindlichen Schadstoffen, insbesondere PCB-haltigen Materialien belasteten Einheit, insbesondere einer Kammer, wobei die temperaturempfindlichen Schadstoffe durch Erreichen oder Überschreiten einer vorbestimmten Grenztemperatur im Bereich des Laserstrahls in im wesentlichen ungefährliche Abbauprodukte umgesetzt werden, wobei insbesondere zugleich oder abwechselnd ein Tiefenabtrag durch den Hochleistungslaserstrahlbearbeitungsvorrichtung erfolgt, und insbesondere die entstehenden Abbauprodukte über eine Absaugvorrichtung abgesaugt werden, insbesondere mit einer Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 11. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert sind.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Abfolge von schematischen Bearbeitungsschritten einer Fläche.
Fig. 1 zeigt eine Abfolge von schematischen Bearbeitungsschritten einer mit temperaturempfindlichen Schadstoffen belasteten Oberfläche 1. Die Hochleistungslaser- strahlbearbeitungsvorrichtung 2 in Kombination mit einer Absaugvorrichtung 3 bildet die zentrale Arbeitseinheit, die über ein Lichtleiterkabel, insbesondere mit einer Länge bis zu 150 m, mit dem Lasergenerator verbunden wird. Die Arbeitseinheit wird mit einer raumangepassten Verfahreinrichtung über die zu dekontaminierenden Oberflächen 1 gefahren. Durch einen gepulsten Laserstrahl 9 insbesondere mit einer Leistung von etwa 5 bis etwa 20 KW mit einer Scannerspurbreite von etwa 10 bis etwa 100 mm, insbesondere aber auch einen flächigen Scanbereich, der zeitgleich vom Laserstrahl bearbeitet wird, von etwa 50 mm mal 100 mm, wird beispielsweise eine lackierte Betonoberfläche bei einer Temperatur größer 1.250 0 C durch Verbrennen respektive Schmelzen insbesondere bis zu einer Tiefe in einer Zentimetergrößenordnung abgetragen. Das in dem Abtrag befindliche PCB wird dabei ohne Rückstand verbrannt. Der Austrag der aufgeschmolzenen Betonrückstände erfolgt durch ein spezielles Absaugsystem, insbesondere bestehend aus einem Venturijet, einem Zyklonabscheider 4, einem Abfallfass 5 und einem Absolutfilter 6. Die austretende, gereinigte Abluft 8 weist keine Schadstoffe auf. BEZUGSZEICHENLISTE
Oberfläche
Hochleistungslaserstrahlbearbeitungsvorrichtung
Absaugvorrichtung
Zyklonabscheider
Abfallfass
Absolut-Filter
Absauggebläse
Abluft
Laserstrahl
Next Patent: DRIVE SYSTEM FOR A MOTOR-ASSISTED BICYCLE