Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur teilautomatisierten Reinigung von Rohrbündelwärmetauschern mit einer Vielzahl von Rohren. Ferner umfasst die Erfindung eine Rohrbündelwärmetauscherreinigungsanordnung sowie ein Strahlverfahren zum Reinigen einer Innenrohrfläche eines Rohrs eines Rohrbündelwärmetauschers.

Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Innenrohrreinigung von Rohren und speziell auch von Rohren von Rohrbündelwärmetauschern bekannt. Rohre von Rohrbündelwärmetauschern weisen zumeist einen Innendurchmesser im Bereich von 6 mm bis 60 mm auf und können aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen wie zum Beispiel Stahl, Edelstahl, Kupfer, Bronze, Titan oder Graphit. Für die Innenrohrreinigung wird zumeist Wasserhochdruck mit einem Druck von 2.800 bar oder mehr eingesetzt. Der Druck muss dabei auf die Standfestigkeit der Rohre abgestimmt werden. Eine Hochdruckstrahldüse wird üblicherweise mittels Lanzen oder Schläuchen durch das Rohr geführt. Bei kleinen Innenrohrdurchmessern kann es dabei zu großen Druckverlusten kommen, die die Reinigungswirkung begrenzen.

Aus EP 1 035947 B1 ist bekannt, Trockeneis als Strahlmittel für die Reinigung von Innenrohrflächen mittels eines gasförmigen Strahlmediums über einen gebremst durch das Rohr geführten Umlenkkörper einzusetzen. Zudem soll die Wirkung des Trockeneises durch einen Zusatz anderer Strahlmittel verstärkt werden können. Die Kältewirkung des Trockeneises reicht zum Ablösen beziehungsweise Reinigung von Rückständen jedoch nicht aus, wenn diese Rückstände auf diese Kälteeinwirkung nicht reagieren. Für den zusätzlichen Einsatz von abrasiven Strahlmitteln sind jedoch außerordentlich widerstandsfähige Haltekabel für das Abbremsen des durch das Rohr geführten Umlenkkörpers unter die Geschwindigkeit des Strahlmediums erforderlich. Die durch das Trockeneis bedingte Kälte führt jedoch zu einer Versprödung des Haltekabels und führt damit zu Brüchigkeit und zu schnellem Verschleiß. Es hat sich zudem gezeigt, dass die Trockeneisreinigung bei zusätzlicher Verwendung von festen Strahlmitteln die Reinigungsqualität nicht oder nur sehr gering verbessert.

Aus der nachveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 102018 130 100.6 ist eine stationäre Anordnung zur Innenrohrreinigung eines Rohrs bekannt, bei dem ein über ein Haltekabel gehaltener Umlenkkörper in das Rohr eingeführt wird und über einen Strahladapter ein gasförmiges Strahlmedium mit einem hinzugegebenen Strahlmittel durch das Rohr geführt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Innenrohrreinigung einer Vielzahl von Rohren eines Rohrbündelwärmetauschers sowie eine Rohrbündelwärmetauscherreinigungsanordnung und ein Strahlverfahren anzugeben.

Zur Lösung der Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf. Demzufolge umfasst die Vorrichtung zur teilautomatisierten Reinigung von Rohren eines Rohrbündelwärmetauschers wenigstens eine in eine Querrichtung längserstreckte Führungsschiene, wenigstens einen entlang der Führungsschiene in die Querrichtung verfahrbaren Schlitten sowie eine Strahleinrichtung und eine Befestigungseinrichtung zum Festlegen der Führungsschiene an dem Rohrbündelwärmetauscher. Die Strahleinrichtung sieht einen Anschluss für ein gasförmiges und/oder flüssiges Strahlmedium und ein Strahlmittel, einen zur stirnseitigen Anlage an ein Rohr des Rohrbündelwärmetauschers ausgebildeten Strahladapter, ein steuerbares Anpressmodul, welches dem Strahladapter so zugeordnet ist, dass der Strahladapter gegen das Rohr andrückbar ist, einen in das Rohr einsetzbaren Umlenkkörper für das Strahlmittel und das Strahlmedium, ein widerstandsfähiges Haltekabel, welches den Umlenkkörper hält und auch für den Einsatz von abrasiven Strahlmedien geeignet ist, und ein Zuführmodul für das Haltekabel vor. Jedenfalls der Strahladapter und/oder der Umlenkkörper der Strahleinrichtung sind mit dem Schlitten in die Querrichtung verfahrbar.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch das Vorsehen der Führungsschiene mit dem Schlitten und der an dem Schlitten festgelegten Strahleinrichtung ebendiese einfach, schnell und exakt positioniert werden kann. Hierdurch gelingt es, eine große Vielzahl von Rohren des Rohrbündelwärmetauschers automatisiert innerhalb kurzer Frist zu reinigen und/oder zu polieren. Darüber hinaus erlaubt es die Befestigungseinrichtung, die Vorrichtung relativ zu dem Rohrbündelwärmetauscher so festzulegen, dass eine exakte Lagezuordnung gewährleistet ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sieht die Befestigungseinrichtung wenigstens ein Spannmodul mit verstellbaren Spannbacken zum Festklemmen der Führungsschiene an dem Rohrbündelwärmetauscher vor. Beispielsweise wird die Führungsschiene relativ zum Rohrbündelwärmetauscher festgelegt, indem die Spannbacken gegen eine Innenrohrfläche eines der Befestigung der Vorrichtung dienenden Rohrs des Rohrbündelwärmetauschers verspannt werden. Vorteilhaft kann durch das Verklemmen an der Innenrohrfläche die exakte Lagezuordnung der Vorrichtung zum Rohrbündelwärmetauscher in besonders einfacher Weise erreicht werden mit der Folge, dass der Aufwand zum Positionieren der Vorrichtung relativ zu dem zu reinigenden Rohr gering und der Reinigungsfortschritt groß ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sieht das Anpressmodul eine Antriebseinheit und insbesondere einen Spindelantrieb beziehungsweise einen pneumatisch betätigbaren Zylinder zum Andrücken des Strahladapters an das Rohr vor. Vorteilhaft kann durch das Vorsehen der Antriebseinheit der Andrückvorgang automatisiert und demzufolge schnell erfolgen. Eine manuelle Betätigung ist nicht erforderlich. Darüber hinaus kann der Anpressdruck bedarfsgerecht gewählt beziehungsweise eingestellt und überwacht werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sieht das Zuführmodul eine Bevorratungsrolle für das Haltekabel vor. Beispielsweise kann der Bevorratungsrolle ein Antrieb zugeordnet sein zum Zuführen des Haltekabels und demzufolge zur Veränderung der Position des Umlenkkörpers in dem Rohr.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann das Zuführmodul eine Rollenführung zum Zuführen und/oder kraftschlüssigen Klemmen des Haltekabels vorsehen. Beispielsweise kann eine Rolle der Rollenführung angetrieben sein zum Zustellen des Haltekabels und zur Bestimmung beziehungsweise Einstellung der Position des Umlenkkörpers in dem zu reinigenden Rohr.

Zur Lösung der Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 6 auf. Demzufolge umfasst eine Rohrbündelwärmetauscherreinigungsanordnung eine erfindungsgemäße Vorrichtung und einen Rohrbündelwärmetauscher mit einer Mehrzahl vor horizontal und vertikal benachbarten Rohren. Die Führungsschiene der Vorrichtung ist horizontal und/oder vertikal erstreckt und jedenfalls einzelne Elemente der Befestigungseinrichtung ragen zumindest abschnittsweise in wenigstens ein der Befestigung der Vorrichtung dienendes Rohr des Rohrbündelwärmetauschers hinein. Auf diese Weise wird die Vorrichtung an dem Rohrbündelwärmetauscher befestigt und zugleich relativ zu diesem ausgerichtet.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Rohre eines Rohrbündelwärmetauschers mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung schnell und zuverlässig gereinigt werden können. Die Vorrichtung und der

Rohrbündelwärmetauscher sind zueinander ausgerichtet mit der Folge, dass horizontal und/oder vertikal benachbarte Rohre des Rohrbündelwärmetauschers sequenziell gereinigt werden können, ohne dass es einer Neupositionierung oder Neufestlegung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bedarf.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sieht die Befestigungseinrichtung wenigstens ein Spannmodul mit einstellbaren Spannbacken vor, wobei die Spannbacken gegen eine Innenrohrfläche des der Befestigung der Vorrichtung dienenden Rohrs verspannt sind. Beispielsweise sind die Rohre des Rohrbündelwärmetauschers längserstreckt in eine Längsrichtung und orthogonal orientiert zu der Querrichtung der Führungsschiene der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sieht die

Rohrbündelwärmetauscherreinigungsanordnung eine Halteeinrichtung vor zur höhenvariablen Aufhängung der Vorrichtung relativ zum Rohrbündelwärmetauscher. Insbesondere kann die Halteeinrichtung einen Balancer aufweisen. Durch das Vorsehen der Halteeinrichtung mit dem Balancer ist es möglich, die horizontale beziehungsweise vertikale Position der Vorrichtung in einfacher Weise mit geringem Kraftaufwand zu verändern. Die Vorrichtung kann insofern einfach vertikal verschoben und zur Reinigung einerweiteren Rohrreihe neu positioniert werden.

Zur Lösung der Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 10 auf. Demzufolge wird nach dem erfindungsgemäßen Strahlverfahren zum Reinigen und/oder Polieren einer Innenrohrfläche eines Rohrs eines Rohrbündelwärmetauschers umströmt ein gasförmiges und/oder flüssiges Strahlmedium, dem ein Strahlmittel beigemischt ist, einen in dem zu reinigenden Rohr eingeführten Umlenkkörpers, wobei der Umlenkkörper in Bezug auf seine Querschnittsform einem inneren Rohrquerschnitt angepasst ist, jedoch kleiner als der innere Rohrquerschnitt dimensioniert ist und ein Mindestringspalt von 0,75 mm zu der Innenrohrfläche gebildet ist, durch den das Strahlmedium mit dem Strahlmittel während der Reinigung strömt. Der Umlenkkörper wird mittels eines Haltekabels, welches über einen stirnseitig an das zu reinigende Rohr angedrückten und der Zuführung des mit dem Strahlmittel versetzten Strahlmediums dienenden Strahladapter zugeführt wird, mit einer definierten Geschwindigkeit durch das zu reinigende Rohr geführt. Eine Mindestgeschwindigkeit des Strahlmediums 12 m/s beträgt. Eine Geschwindigkeit des Umlenkkörpers beträgt je nach Erfordernis zwischen 1 m/min und 18 m/min. Der Strahladapter und der Umlenkkörper werden an einem Schlitten gehalten und der Schlitten wird entlang einer in eine Querrichtung längserstreckten Führungsschiene, an der er gehalten ist, verschiebbar geführt.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mittels des erfindungsgemäßen Strahlverfahrens eine große Vielzahl von Rohren eines Rohrbündelwärmetauschers innerhalb kurzer Zeit gereinigt werden kann. Der Strahladapter und der Umlenkkörper, die Teil einer Strahleinrichtung sind, werden mithilfe des an der Führungsschiene geführten Schlittens sequenziell zu den zu reinigenden Rohren geführt und relativ zu dem jeweils zu reinigendem Rohr positioniert.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Haltekabel über einen steuerbaren Antrieb zugeführt. Vorteilhaft kann hierdurch die Geschwindigkeit, mit der der Umlenkkörper durch das zu reinigende Rohr geführt wird, eingestellt beziehungsweise variabel und bedarfsgerecht gewählt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird der Strahladapter mittels einer Antriebseinheit stirnseitig gegen das zu reinigende Rohr gedrückt. Die Antriebseinheit sieht beispielsweise einen Spindelantrieb beziehungsweise einen pneumatisch betätigbaren Zylinder vor. Vorteilhaft kann durch das Vorsehen der Antriebseinheit das Anpressen des Strahladapters automatisiert erfolgen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird zur Reinigung einer Vielzahl von Rohren des Rohrbündelwärmetauschers der Schlitten mit dem Strahladapter und dem Umlenkkörper zunächst horizontal entlang einer Mehrzahl von seitlich benachbarten Rohren einer ersten Rohrreihe verfahren und dann die vertikale Position der Führungsschiene mit dem daran gehaltenen Schlitten neu eingestellt zur Reinigung horizontal benachbarter Rohre einer zweiten Rohrreihe, welche oberhalb und/oder unterhalb der zu reinigenden ersten Rohrreihe vorgesehen ist. Zur horizontalen Verstellung kann beispielsweise eine Halteeinrichtung mit einem Balancer vorgesehen sein.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden als Strahlmittel harte Partikel mit einer runden beziehungsweise scharfkantigen Oberfläche eingesetzt. Alternativ kann vorgesehen sein, Weichstrahlmittel aus Kunststoff oder wasserlöslichen Stoffen oder Flüssigkeiten wie Wasser mit und ohne Zusatzstoffe, Fettlösern wie Paraffin und sonstigen löslichen Flüssigkeiten zu verwenden. Beispielsweise kann zur Reinigung von Rohren aus Kunststoff, Graphit oder Glasfaser Trockenschnee oder Trockeneis als Strahlmittel verwendet werden. Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann zur Einstellung der Reinigungs beziehungsweise Polierwirkung auf eine Innenrohrfläche des zu reinigenden Rohrs der Druck des Strahlmediums und/oder die Beschaffenheit des Strahlmittels eingestellt und/oder geändert und/oder bedarfsgerecht gewählt und/oder geregelt werden.

Aus den weiteren Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung sind weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung zu entnehmen. Dort erwähnte Merkmale können jeweils einzeln für sich oder auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Erfindungsgemäß beschriebene Merkmale und Details der Vorrichtung und/oder der Rohrbündelwärmetauscherreinigungsanordnung gelten selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Strahlverfahren und umgekehrt. So kann auf die Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen werden. Die Zeichnungen dienen lediglich beispielhaft der Klarstellung der Erfindung und haben keinen einschränkenden Charakter.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer

Rohrbündelwärmetauscherreinigungsanordnung mit einer Vorrichtung zum teilautomatisierten Reinigen von Innenrohrflächen eines Rohrs eines Rohrbündelwärmetauschers.

Eine Rohrbündelwärmetauscherreinigungsanordnung umfasst als wesentliche Komponenten einen Rohrbündelwärmetauscher 1 mit einer Mehrzahl von Rohren 2, welche zueinander benachbart und in einer Längsrichtung 3 erstreckt sind, eine Vorrichtung 5 zum Reinigen der Rohre 2 des Rohrbündelwärmetauschers 1 sowie eine nicht dargestellte Halteeinrichtung, welche der höhenvariablen Aufhängung der Vorrichtung 5 relativ zu dem Rohrbündelwärmetauscher 1 dient.

Der Rohrbündelwärmetauscher 1 sieht eine Vielzahl von Rohren 2 vor, die in Rohrreihen benachbart zueinander sowie über- und untereinander angeordnet sind.

Die Vorrichtung 5 dient der teilautomatisierten Reinigung einer Innenrohrfläche 4 der Rohre 2. Die Vorrichtung 5 sieht eine in eine Querrichtung 7 längserstreckte Führungsschiene 6 sowie eine Befestigungseinrichtung mit zwei an der Führungsschiene 6 gehaltenen Spannmodulen 9 vor. Im vorliegenden Beispiel ist die Führungsschiene 6 horizontal erstreckt. Die Spannmodule 9 ragen abschnittsweise in zwei der Befestigung der Vorrichtung 5 an dem Rohrbündelwärmetauscher 1 dienenden Rohren 2.2 des Rohrbündelwärmetauschers 1. Um die Vorrichtung 5 an dem Rohrbündelwärmetauscher 1 festzulegen und die Vorrichtung 5 relativ zu dem Rohrbündelwärmetauscher 1 zu positionieren, sehen die Spannmodule 9 der Befestigungseinrichtung Spannbacken 10 vor. Die Spannbacken 10 sind verstellbar und im montierten Zustand gegen die Innenrohrflächen 4 der zwei der Befestigung der Vorrichtung 5 dienenden Rohre 2.2 des Rohrbündelwärmetauschers 1 verspannt.

Die Vorrichtung 5 sieht weiter einen Schlitten 8 vor, der in die Querrichtung 7 entlang der Führungsschiene 6 verschiebbar und an ebendieser gehalten ist. An dem Schlitten 8 der Vorrichtung 5 ist eine Strahleinrichtung vorgesehen. Die Strahleinrichtung umfasst einen stirnseitig an ein zu reinigendes Rohr 2.1 des Rohrbündelwärmetauschers 1 andrückbaren Strahladapter 11, einen in dem zu reinigenden Rohr 2.1 vorgesehenen Umlenkkörper 14 und ein Haltekabel 15. An dem Haltekabel 15 ist der Umlenkkörper 14 vorgesehen. Das Haltekabel 15 wird über den Strahladapter 11 in das zu reinigende Rohr 2.1 geführt. Zum Zuführen des Haltekabels 15 dient ein Zuführmodul, welches eine Rollenführung 16 mit einer angetriebenen Rolle 17, einer Anpressrolle 18 sowie einen der angetriebenen Rolle 17 zugeordneten Rollenantrieb 19 vorsieht. Der Anpressrolle 18 der Rollenführung 16 ist ein Zylinder 20 mit einer Kolbenstange 21 zugeordnet. Das Haltekabel 15 ist zwischen der Anpressrolle 18 und der angetriebenen Rolle 17 kraftschlüssig gehalten. Über den Rollenantrieb 19 der Rollenführung 16 kann die angetriebene Rolle 17 in Rotation versetzt werden, sodass das Haltekabel 15 in eine Haltekabellängsrichtung zwischen den Rollen 17, 18 verschoben wird.

Zum Andrücken des Strahladapters 11 an das zu reinigende Rohr 2.1 sieht die Strahleinrichtung ein Anpressmodul mit einem Zylinder 12 und mit einer Kolbenstange 13 vor.

Ebenfalls sind an dem Schlitten 8 zwei Aufnahmen 22 vorgesehen. Über die Aufnahmen 22 ist die Vorrichtung 5 mit der nicht dargestellten Halteeinrichtung verbunden. Die Halteeinrichtung kann beispielsweise einen Balancer vorsehen. Durch das Vorsehen des Balancers kann die Vorrichtung 5 in einfacher Weise vertikal, das heißt senkrecht zu der Längsrichtung 3 der Rohre 2 des Rohrbündelwärmetauschers 1 und senkrecht zu der Querrichtung 7 der Führungsschiene 6 verschoben werden.

Zur sequenziellen, teilautomatisierten Reinigung der Rohre 2 des Rohrbündelwärmetauschers 1 wird zunächst die Vorrichtung 5 mittels der die Spannmodule 9 aufweisenden Befestigungseinrichtung an dem Rohrbündelwärmetauscher 1 befestigt. Indem die Spannmodule 9 abschnittsweise mit den Spannbacken 10 in die der Befestigung der Vorrichtung 5 dienenden Rohre 2.2 des Rohrbündelwärmetauschers 1 eingesetzt werden, ist neben der Befestigung der Vorrichtung 5 an dem Rohrbündelwärmetauscher 1 zugleich eine exakte Positionierung der Vorrichtung 5 relativ zu dem Rohrbündelwärmetauscher 1 gegeben.

Dann wird der Schlitten 8 so vor dem zu reinigenden Rohr 2.1 des Rohrbündelwärmetauschers 1 positioniert, dass der Umlenkkörper 14 in das zu reinigende Rohr 2.1 eingesetzt und der Strahladapter 11 mittels des Anpressmoduls stirnseitig gegen das zu reinigende Rohr 2.1 angedrückt werden kann. Anschließend wird beispielsweise über nicht dargestellte Schläuche ein gasförmiges oder flüssiges Strahlmedium, beispielsweise Druckluft, und ein Strahlmittel, beispielsweise ein Kunststoffgranulat, zugeführt und über nicht dargestellte Anschlüsse der Vorrichtung 5 und den Strahladapter 11 so in das zu reinigende Rohr 2.1 geführt, dass das mit dem Strahlmittel versetzte Strahlmedium den Umlenkkörper 14 umströmt und dabei durch einen zwischen dem Umlenkkörper 14 und der Innenrohrfläche 4 des zu reinigenden Rohrs 2.1 gebildeten Ringspalt 23 strömt. Der Umlenkkörper 14 ist in Bezug auf seine Querschnittsform einem inneren Rohrquerschnitt angepasst.

Zur Reinigung der Innenrohrfläche 4 des Rohrs 2.1 wird der Umlenkkörper 14 in die Rohrlängsrichtung 3 durch das Rohr 2.1 geführt. Er wird dabei von dem Haltekabel 15 gegen den Druck des mit dem Strahlmittel versetzten Strahlmediums gehalten und mit einer Geschwindigkeit, die je nach Beschaffenheit des Rohrs 2.1 im Bereich von 1 m/min bis 18 m/min liegt, vor und/oder zurück bewegt. Die Einstellung der Reinigungswirkung kann dabei über den Druck des Strahlmediums und die Beschaffenheit beziehungsweise Menge des Strahlmittels eingestellt beziehungsweise geregelt wird. Nach dem Reinigen des zu reinigenden Rohrs 2.1 wird die Zufuhr des mit dem Strahlmittel versetzten Strahlmediums beendet. Der Strahladapter 11 wird von dem zu reinigenden Rohr 2.1 entfernt. Ebenfalls wird der Umlenkkörper 14 aus dem zu reinigenden Rohr 2.1 entnommen. Der Schlitten 8 wird mit dem Strahladapter 11 in die Querrichtung 7 der Vorrichtung 5 horizontal verfahren und vor dem nächsten Rohr 2 positioniert.

Nachdem alle Rohre 2 einer ersten Rohrreihe gereinigt sind, kann die Vorrichtung 5 von dem Rohrbündelwärmetauscher 1 entfernt werden. Hierzu werden die Spannbacken 10 gelöst und aus dem der Befestigung der Vorrichtung 5 dienenden Rohr 2.2 entnommen. Anschließend wird die Vorrichtung 5 vertikal bis zu einer zweiten Rohrreihe verschoben. An der zweiten Rohrreihe wird die Vorrichtung 5 über die Spannbacken 10 der Spannmodule 9 neu festgelegt und der Reinigungsvorgang wiederholt.

Gleiche Bauteile und Bauteilfunktionen sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.

Bezugszeichenliste

1 Rohrbündelwärmetauscher

2 Rohr

2.1 zu reinigendes Rohr

2.2 der Befestigung der Vorrichtung dienendes Rohr

3 Längsrichtung

4 Innenrohrfläche

5 Vorrichtung

6 Führungsschiene

7 Querrichtung

8 Schlitten

9 Spannmodul

10 Spannbacken

11 Strahladapter

12 Zylinder

13 Kolbenstange

14 Umlenkkörper

15 Haltekabel

16 Rollenführung

17 angetriebene Rolle

18 Anpressrolle

19 Rollenantrieb

20 Zylinder

21 Kolbenstange

22 Aufnahme

23 Ringspalt