Beschreibung Rohrreiniqungsdüse Die Erfindung betrifft eine Strahlvorrichtung zur Innenreinigung eines Rohres, die eine Düse und einen Ablenkkörper umfasst, wobei die Düse einen sich verjüngenden Abschnitt aufweist, in dem der Strömungsquerschnitt in Strömungsrichtung abnimmt, und stromabwärts des sich verjüngenden Abschnitts einen sich erweiternden Abschnitt aufweist, in dem der Strömungsquerschnitt in Strömungsrichtung zunimmt. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Innenreinigung eines Rohres mit einem Strahlmittel, welches mit einer Hauptströmungsrichtung in eine Düse eintritt, in der Düse beschleunigt und aus der Hauptströmungsrichtung in Richtung der Innenwand des Rohres abgelenkt wird.

Beim Strahlreinigen mit Trockeneis wird Trockeneisgranulat in Reiskorngröße, sogenannte Pellets, in einen Druckluftstrom eindosiert, in einer Strahldüse beschleunigt und dann auf das abzustrahlende Objekt gerichtet. Die Pellets kühlen beim Auftreffen auf das Objekt die Oberfläche punktuell ab und verspröden diese. Die versprödeten Oberflächenschichten werden durch nachfolgende Pellets abgetragen.

Bei der Reinigung von Innenseiten von Rohren mit Trockeneis werden Strahlvorrichtungen verwendet, wie sie beispielsweise in der EP 1 035 947 B1 beschrieben sind. Ein Druckluftstrahl, in den Trockeneispellets eindosiert wurden, wird einer Lava) düse zugeführt und in dieser beschleunigt. Stromabwärts der Düse ist ein axialsymmetrischer, konus-ähnlicher Ablenkkörper angeordnet, der den axial verlaufenden Strahl kegelförmig nach außen ablenkt. Zur Rohrreinigung wird die Vorrichtung beispielsweise mit einer Stange durch das zu reinigende Rohr geschoben, wobei die mit Hilfe des Ablenkkörpers erzeugte kegelförmige Strömung auf die Innenwand des Rohres trifft und diese reinigt.

! In der Strahldüse wird der Luft-Trockeneisstrahl auf Geschwindigkeiten bis in den Überschallbereich beschleunigt. Beim Auftreffen des beschleunigten Trockeneisgranulats auf den Ablenkkörper wird das Granulat zu einem großen Teil zerstört. Ferner scheinen vom stromaufwärtigen Ende des Ablenkkörpers

Schockwellen auszugehen, die auch Pellets zerstören, die nicht direkt auf die Spitze des Ablenkkörpers treffen.

Dieses Problem tritt nicht nur bei der Verwendung von Trockeneispartikeln als Strahimittel auf, sondern auch beim Einsatz anderer Partikel. Bei sehr harten Strahimittelteilchen können umgekehrt auch Beschädigungen des Ablenkkörpers auftreten.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abstrahlen eines Strahlmittels zu entwickeln, wobei die oben genannten Probleme möglichst vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der der Ablenkkörper zumindest teilweise in dem sich erweiternden Abschnitt der Düse angeordnet ist, so dass sich zwischen dem Ablenkkörper und der Düse ein Ringspalt ausbildet, wobei die Querschnittsfläche des Ringspaltes in Strömungsrichtung zunimmt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Innenreinigung eines Rohres mit einem Strahlmittel, welches mit einer Hauptströmungsrichtung in eine Düse eintritt, in der Düse beschleunigt und aus der Hauptströmungsrichtung in Richtung der Innenwand des Rohres abgelenkt wird, zeichnet sich dadurch aus, dass das Strahlmittel, während oder nachdem es abgelenkt wird, beschleunigt wird.

Erfindungsgemäß wird der Ablenkkörper in dem sich erweiternden Abschnitt der Strahldüse angeordnet. Das Strahimittel trifft somit in einem Bereich auf den Ablenkkörper auf, in dem es noch nicht seine maximale Strömungsgeschwindigkeit erreicht hat. Die kinetische Energie des Strahlmittels ist entsprechend niedriger, wodurch, im Vergleich zu der herkömmlichen Anordnung, bei der der Ablenkkörper der Strahldüse nachgeschaltet ist, Beschädigungen des Ablenkkörpers und der Düse sowie Zerstörungen der Strahimittelteilchen deutlich reduziert werden können.

Die Aufweitung des anfänglich axialen Strahimittelstromes erfolgt in einem sich allmählich erweiternden Ringspalt. Die Querschnittserweiterung des Ringspalts bewirkt eine Erhöhung der Strahlmittelgeschwindigkeit und damit eine Verbesserung der

Reinigungswirkung. Die Beschleunigung erfolgt gleichzeitig mit der Ablenkung der Strahimittelströmung in Richtung der zu reinigenden Rohrinnenwand. Bei den bisher bekannten Vorrichtungen wird das Strahimittel erst in einer Düse beschleunigt und anschließend mittels eines Ablenkkörpers abgelenkt. Die oben beschriebenen Probleme, die beim Auftreffen des hoch beschleunigten Strahls auf den Ablenkkörper auftreten, werden durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise vermieden. Die Erfindung eignet sich daher insbesondere für das Strahlen mit Trockeneispellets.

Vorzugsweise besitzt der Ablenkkörper an seinem stromaufwärtigen Ende einen sich in Strömungsrichtung erweiternden Querschnitt, um das Strahlmittel nach außen abzulenken.

Besonders günstig ist es ; wenn sich das stromaufwärtige Ende des Ablenkkörpers in dem verjüngenden Abschnitt der Düse befindet, das heißt in einem Bereich, in dem die Strömungsgeschwindigkeit noch relativ niedrig ist.

Weitere Vorteile lassen sich erzielen, wenn stromaufwärts der Düse und/oder in dem sich verjüngenden Abschnitt der Düse Mittel vorgesehen sind, die dem Strahlmittel eine Drallströmungskomponente aufzwingen. Je nach Art der zu entfernenden Verunreinigungen und dem verwendeten Strahlmittel lässt sich die Reinigungswirkung deutlich steigern. Außerdem werden sich aufgrund der Drallströmung weniger Strahlmittelteilchen in der Strahlmitte befinden, so dass noch weniger Strahlmittelteilchen auf den Ablenkkörper treffen. Die Zerstörung von Strahimittelteilchen wird weiter reduziert.

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen : Figur 1 eine erfindungsgemäße Strahlvorrichtung, Figur 2 eine Detailansicht von Figur 1 und Figur 3 eine alternative Ausgestaltung der Erfindung.

In den Figuren 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Strahlvorrichtung dargestellt, wie sie zur Innenreinigung von Rohren mit Trockeneispellets, insbesondere von Wärmetauscherrohren von petrochemischen Anlagen, eingesetzt wird. Die Vorrichtung weist eine zylindrische Hülse 1 auf, deren Außendurchmesser an den Innendurchmesser des zu reinigenden Rohres 2 angepasst ist. In der Hülse 1 befindet sich eine Strahldüse 3, die einen stromaufwärtigen Abschnitt 4 besitzt, in dem sich der Strömungsquerschnitt verringert. Stromabwärts schließt sich ein Abschnitt 5 an, in dem die Querschnittsfläche für die Strömung wieder zunimmt. Die Strömungsrichtung verläuft in den Figuren jeweils von links nach rechts.

Am Eintritt der Düse 3 sind Federstahlelemente 30 angebracht. Im Betrieb der Vorrichtung wird ein Strom aus Druckluft und Trockeneispellets in das Rohr 2 geleitet und in der Düse 3 beschleunigt. Dabei bildet sich zwischen der Anströmseite und der Abströmseite der Düse 3 ein Druckgefälle aus, wodurch die Federelemente 30 an die Innenwand des Rohres 2 gedrückt werden.

Die Federelemente 30 stellen zum einen eine gute Abdichtung der Düse 3 gegen die Innenwand des Rohres 2 her, damit das Strahimittel möglichst nicht durch den Ringspalt zwischen Düse 3 und Rohrwand 2 strömt. Die Federelemente 30 gewährleisten zudem, dass die Düse 3 in dem Rohr 2 zentriert positioniert ist und so eine gleichmäßige Reinigung des Rohres 2 erreicht wird. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Hülse 1 nicht genau an den Innendurchmesser des Rohres 2 angepasst ist.

Ein Ablenkkörper 6 ragt mit seinem stromaufwärtigen Ende 7 teilweise in den sich erweiternden Abschnitt der Strahldüse 3. Der Ablenkkörper 6 ist so ausgebildet, dass sich dessen Querschnittsfläche in Strömungsrichtung zunächst vergrößert (Abschnitt 7) und dann wieder verringert (Abschnitt 8). Der Ablenkkörper 6 ist mit drei Haltestiften 9, die in einer Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung untereinander einen Winkelabstand von 120° besitzen, an der Strahldüse 3 befestigt. Auch eine Befestigung mit zwei oder vier Haltestiften hat sich bewährt. Zur Symmetrieachse 10 der Strahlvorrichtung weisen die Haltestifte jeweils einen Winkel zwischen 20 und 70°, vorzugsweise zwischen 30 und 60° und besonders bevorzugt von 45° auf.

Der stromaufwärtige Teil 7 des Ablenkkörpers 6 wird so ausgeführt, dass der gewünschte Anströmwinkel des Trockeneis-Luft-Strahles auf die Rohrwandung 2 erzielt wird. Die Querschnittsfläche des Ablenkkörpers 6 erweitert sich dabei ausgehend von der stromaufwärtigen Spitze des Ablenkkörpers 6 stetig, ohne dass Sprünge oder Stufen im Profil auftreten. Dadurch wird gewährleistet, dass der Trockeneis-Luft-Strahl allmählich und schonend in Richtung der abzustrahlenden Rohrwand 2 umgelenkt wird.

Die stromabwärtige Seite des Ablenkkörpers 6 ist so ausgelegt, dass Verwirbelungen und Druckverluste auf der Abströmseite möglichst minimiert werden. Je nach Anwendungsfall kann es aber durchaus auch sinnvoll sein, andere Ausführungen des Ablenkkörpers 6 zu wählen, die beispielsweise spezielle Wirbel erzeugen oder einen Drall im Abluftstrom hervorrufen.

Der Ablenkkörper 6 ist auf der Symmetrieachse 10 der Strahlvorrichtung angeordnet, so dass sich zwischen dem Äußeren des Ablenkkörpers 6 und der Innenwand des stromabwärtigen sich erweiternden Düsenabschnitts 5 ein Ringspalt 11 bildet. Das Profil des Düsenabschnitts 5 wird dabei so gewählt, dass die Querschnittsflächen 12 des Ringspalts 11 in Strömungsrichtung zunehmen. Die Erweiterung der Querschnittsflächen 12 entspricht dabei der Erweiterung der Flächenverhältnisse üblicher Lavaldüsen. Die Expansion, d. h. das Verhältnis von maximaler Querschnittsfläche zur Ausgangsquerschnittsfläche, beträgt vorzugsweise 150 bis 350 %.

Bei der Dimensionierung von Ablenkkörper 6 und Düse 3 ist zudem zu beachten, dass der Ringspalt 13, der sich zwischen dem Ablenkkörper 6 und dem zu reinigenden Rohr 2 ausbildet, mindestens so groß ist wie die maximale Querschnittsfläche 14 des Ringspaltes 11 zwischen dem Ablenkkörper 6 und dem sich erweitemden Düsenabschnitt 5. Dadurch wird sichergestellt, dass das Trockeneis-Luft-Gemisch ungebremst expandiert und eine maximale Strömungsgeschwindigkeit erreicht.

( Der Düsenkörper 2 und der Ablenkkörper 6 sind aus einem abrasions-unempfindlichen Material gefertigt, um Beschädigungen durch die Trockeneispartikel zu vermeiden.

Hierbei haben sich Legierungen wie Inconel oder hitrierter Edelstahl bewährt.

In Figur 3 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, bei der der Ablenkkörper 20 bis in den stromaufwärtigen Düsenabschnitt 4 hineinragt. Die Spitze des Ablenkkörpers 20 ist in eine noch langsamere Strömungsregion verlagert. Trockeneispartikei, die auf die Spitze des Ablenkkörpers 20 auftreffen, besitzen eine relativ geringe kinetische Energie, so dass Zerstörungen der Trockeneneispartikel weitgehend vermieden werden.