DE4211146A1 - Vorrichtung zur Innenreinigung von Rohren bzw. rohrähnlichen oder langgestreckten Hohlräumen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Innenreinigung von Rohren bzw. rohrähnlichen oder langgestreckten Hohl­ räumen, mit einer mittels motorisch antreibbarer Vorschub­ einrichtung in das Rohr bzw. den Hohlraum einführbaren sowie im Rohr bzw. Hohlraum vorschiebbaren - vorzugsweise flexiblen - Lanze mit Spritzdüsen zum Austrag von Hochdruck­ wasser.

Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise aus der DE-OS 31 48 225, dem DE-GM 90 13 810 sowie der EP-A 01 56 955 bekannt. Sie werden vor allem dazu eingesetzt, die Rohre von Rohrregistern zu reinigen, wie sie typischerweise als Wärme­ tauscher in großtechnischen Anlagen und insbesondere in der chemischen Industrie eingesetzt werden.

Die abzutragenden Verschmutzungen können neben einer großen Härte auch eine erhebliche Dicke aufweisen und dementsprechend vergleichsweise schwer zu beseitigende Verengungen oder Verstopfungen bilden, die den weiteren Vorschub der Lanze erheblich behindern oder zunächst unmöglich machen.

Zwar ist es grundsätzlich möglich, die Vorschubeinrichtung derart auszulegen, daß nur begrenzte Vorschubkräfte erzeug­ bar sind und die Lanze - abgesehen von einer ihr in der Regel aufgezwungenen Drehung um die Lanzenachse - beim Auftreffen auf einen starken Widerstand zunächst zwangs­ läufig angehalten wird, bis die den Widerstand verur­ sachenden Verschmutzungen durch das Hochdruckwasser abgetragen sind.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, den Abtrag starker, den Lanzenvorschub behindernder Verschmutzungen wesentlich zu beschleunigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorschubeinrichtung beim Auftreten eines dem Lanzenvorschub entgegenwirkenden übermäßigen Widerstandes die Lanze um ein vorgegebenes Mindestmaß zurücklaufen läßt und sodann erneut vorschiebt.

Mit der Erfindung wird die Erkenntnis berücksichtigt, daß die Abtragwirkung des aus den Spritzdüsen der Lanze austretenden Hochdruckwassers deutlich höher ist, wenn zwischen den abzutragenden Verschmutzungen und den Düsen­ mündungen ein gewisser Freiraum verbleibt, d. h. die Hoch­ druckwasserstrahlen eine durch die Düsenform vorgegebene optimale Länge haben. Indem nun die Lanze beim Auftreffen auf übermäßig starke und hartnäckige Verschmutzungen zunächst zurückgeholt und dann erneut vorgeschoben wird, können die Hochdruckwasserstrahlen ihre optimale Wirkung entfalten. In extremen Fällen wird die Lanze mehrfach vorgeschoben und zurückgeholt, bis die Verschmutzung abgetragen ist.

Durch diese ständige Bewegung der Lanze werden die notwendigen Reinigungszeiten wesentlich verkürzt.

Die erfindungsgemäße Arbeitsweise der Lanze läßt sich konstruktiv außerordentlich einfach verwirklichen.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, daß die Vorschubeinrichtung in der Antriebsübertragung zwischen Motor und Lanze eine Durchrastkupplung aufweist, deren Eingang und Ausgang zwischen miteinander verrasteten Lagen jeweils relativ zueinander um ein vorgegebenes Maß - vergleichsweise leicht - beweglich sind, und daß der zur Entrastung einer Rastlage von Eingang und Ausgang der Kupplung zu überwindende Rastwiderstand geringer als die vom Motor auf den Kupplungseingang übertragbaren Kräfte bzw. Momente und größer als die beim Reinigungsbetrieb normalerweise an der Lanzenspitze entgegen der Vorschub­ richtung wirksamen hydraulischen bzw. strömungsdynamischen Kräfte ist.

Wenn die Lanze auf einen übermäßig starken Widerstand, d. h. insbesondere hartnäckige Verschmutzungen, stößt, werden Eingang und Ausgang der Kupplung zwangsläufig entrastet, mit der Folge, daß der mit der Lanze antriebs­ mäßig gekoppelte Kupplungsausgang gegenüber dem Kupplungs­ eingang praktisch frei beweglich wird. Damit wird zwangs­ läufig bewirkt, daß der vom Hochdruckwasser im Bereich der Lanzenspitze hervorgerufene hydraulische Staudruck und/oder die Rückstoßkräfte des aus den Spritzdüsen austretenden Hochdruckwassers die Lanze unter entsprechender Mitnahme des Kupplungsausganges zurückdrängen, bis Eingang und Ausgang der Durchrastkupplung erneut miteinander verrasten und die Lanze von dem ständig in Vorschubrichtung weiter­ laufenden Motor erneut motorisch vorgeschoben wird.

Das Konstruktionsprinzip beruht also auf dem allgemeinen Gedanken, als Antriebskraft für die bei entrasteter Durch­ rastkupplung erfolgende Rücklaufbewegung der Lanze die am Düsenkopf der Lanze wirkenden hydraulischen bzw. strömungs­ dynamischen Kräfte auszunutzen, welche zwangsläufig vom Hochdruckwasser erzeugt werden. Zur Entrastung der Durchrast­ kupplung reichen diese Kräfte allein nicht aus, vielmehr wird hierzu der von hartnäckigen Verschmutzungen der Vorschub­ bewegung der Lanze entgegengesetzte erhöhte Widerstand aus­ genutzt. Durch die Anordnung der Durchrastkupplung erübrigt sich jeglicher Eingriff in die Motorsteuerung der Vorschub­ einrichtung. Vielmehr kann der Motor ständig in einer der Vorschubrichtung zugeordneten Richtung weiterlaufen, da mit einer Entrastung von Eingang und Ausgang der Durchrastkupplung die antriebsmäßige Kopplung zwischen Lanze und Motor vorüber­ gehend - bis zu einer erneuten Verrastung der Durchrastkupp­ lung - aufgetrennt wird und Motor und Lanze dementsprechend unabhängig voneinander beweglich werden.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, einen die Lanze bildenden bzw. fortsetzenden Hochdruckschlauch auf einer vom Motor der Vorschubeinrichtung antreibbaren Trommel anzuordnen, die dementsprechend als Vorschuborgan für die Lanze dient.

Die genannte Trommel ist bevorzugt in einem Gestell angeordnet, welches sich um eine zur Trommelachse senkrechte Achse, in deren Richtung die Lanze vorschiebbar angeordnet ist, drehen läßt. Auf diese Weise kann die Lanze bei der Reinigungsarbeit ständig um die Lanzenachse gedreht werden, um die Wirkung der Hochdruckwasser-Spritzstrahlen noch weiter zu erhöhen bzw. um eine streifenfreie und flächen­ deckende Reinigung zu gewähren.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung einer besonders vorteilhaften und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform verwiesen.

Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematisierte Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 einen schematisierten Axialschnitt einer Durchrastkupplung und

Fig. 3 die Lanzenspitze mit dem Düsenkopf.

Auf einem Wagen 1 mit einem käfigartigen Chassis ist ein Lagergestell 2 um eine horizontale Längsachse drehbar an entsprechend tragfähigen Drehlagern 3 angeordnet. Das Lager­ gestell 2 trägt eine Trommel 4, die um eine zur vorgenannten Längsachse senkrechte Achse am Lagergestell 2 drehgelagert ist. Die Trommel 4 dient zur Lagerung sowie zum Auf- bzw. Abwickeln eines flexiblen Hochdruckschlauches 5, welcher eine relativ hohe Steifigkeit aufweist, derart, daß er hohe Schubkräfte in Richtung der Schlauchachse zu übertragen vermag. Der Hochdruckschlauch 5 wird mittels am Lagergestell 2 angeordneter Führungsrollen 30 auf dem Umfang der Trommel 4 bzw. auf einer Bewegungsbahn gehalten, die zu einer das in der Zeichnung linke Drehlager 3 konzentrisch durch­ setzenden Öffnung 6 führt, durch die das freie Ende des Hochdruckschlauches 5, welches eine in ein Rohr od. dgl. einschiebbare Lanze 7 bildet, ausschiebbar ist.

Die Lanze 7 trägt einen Kopf 8 mit Spritzdüsen, über die sich Hochdruckwasser austragen läßt, welches von einem Hochdruckwasseranschluß 9 über eine nicht näher dargestellte Leitung mit Drehdurchführungen am wasseranschlußseitigen Drehlager 3 sowie an der Achse der Trommel 4 dem trommel­ seitigen Ende des Hochdruckschlauches 5 zugeführt wird.

Das Lagergestell 2 läßt sich mittels eines Druckluftmotors 10, der mit dem Lagergestell 2 beispielsweise über einen Ketten­ trieb antriebsverbunden ist, um die Achse der Drehlager 3 drehen. Die Trommel 4 besitzt zwei zu ihrem Drehantrieb dienende Druckluftmotoren 11 und 12, die mit der Trommel 4 über eine Kette 13 antriebsverbunden sind. Der Druckluft­ motor 11 treibt die Trommel 4 mit sehr langsamer Geschwin­ digkeit in einer Drehrichtung an, bei der die Lanze 7 in Pfeilrichtung P vorgeschoben wird. Dagegen arbeitet der Druckluftmotor 12 mit wesentlich höherer Geschwindigkeit in umgekehrter Richtung. Dementsprechend läßt sich die Lanze 7 mittels des Druckluftmotors 11 mit langsamer Geschwindigkeit vor schieben und mittels des Druckluftmotors 12 mit hoher Geschwindigkeit zurückholen.

Zwischen den Druckluftmotoren 11 und 12 und den zugehörigen Kettenrädern 14 und 15 sind jeweils Freilaufkupplungen ange­ ordnet, so daß entweder das Kettenrad 14 mit dem Druckluft­ motor 11 gekuppelt und gleichzeitig das Kettenrad 15 vom Druckluftmotor 12 abgekuppelt ist oder eine Antriebsver­ bindung zwischen dem Druckluftmotor 12 und dem Kettenrad 15 bei gleichzeitig aufgetrennter Antriebsverbindung zwischen dem Druckluftmotor 11 und dem Kettenrad 14 besteht.

Anstelle der Druckluftmotoren 10, 11 und 12 und der Kette 13 können auch andere Motoren - z. B. Hydro- oder Elektromotoren - bzw. andere Antriebsübertragungen - z. B. Keil- oder Zahnriemen bzw. Getriebe - angeordnet sein.

Eine wesentliche Besonderheit der dargestellten Ausführungs­ form der Erfindung liegt darin, daß in der Antriebsübertragung zwischen den Motoren 11 und 12 sowie der Trommel 4, z. B. zwischen der Trommel und dem dazu gleichachsigen Kettenrad, eine Durchrastkupplung 16 angeordnet ist, wie sie beispielhaft die Fig. 2 zeigt. An einer Eingangswelle 17 der Durchrast­ kupplung 16 ist eine Tragscheibe 18 drehfest angeordnet, an der eine Rastscheibe 19 drehfest, jedoch axial beweglich gehaltert ist. Zwischen der Tragscheibe 18 und der Rastscheibe 19 sind Druckfedern 20 angeordnet, welche die Rastscheibe 19 von der Tragscheibe 18 wegzudrängen suchen. Die Rastscheibe 19 besitzt mehrere Rastvertiefungen 21, welche mit Rastkugeln 22 zusammenwirken, die mittels eines Kugelführungsringes 23 gehaltert sind, der relativ zur Rastscheibe 19 drehbar ist. An einer Ausgangswelle 24 ist eine Gegenrastscheibe 25 dreh­ fest gehaltert, die entsprechende Rastvertiefungen 26 wie die Rastscheibe 19 aufweist. Je nach Winkelabstand der Rastvertie­ fungen können sich Eingangs- und Ausgangswelle 17 und 24 zwischen zwei Rastlagen der Kupplung 16 mehr oder weniger weit relativ zueinander drehen.

In der dargestellten verrasteten Lage von Rastscheibe 19 und Gegenrastscheibe 25 vermag die Durchrastkupplung 16 ein Drehmoment zu übertragen, welches im wesentlichen durch die Kraft der als Rastfedern wirkenden Druckfedern 20 vorgegeben wird. Sobald dieses Drehmoment überschritten wird, wird die Rastscheibe 19 gegen die Kraft der Druckfedern 20 in Richtung der Tragscheibe 18 verlagert und gleichzeitig treten die Rastkugeln 22 aus den Rastvertiefungen 21 und/oder 26 aus. Dies hat zur Folge, daß die Durchrastkupplung nur noch ein praktisch verschwindendes Drehmoment zu übertragen vermag, bis die Durchrastkupplung 16 erneut eine Rastlage erreicht.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist das vom Druckluftmotor 11 erzeugbare Drehmoment größer als das von der Durchrastkupplung 16 übertragbare Drehmoment. Dies hat zur Folge, daß die Durchrastkupplung 16 jeweils entrastet wird, wenn die Lanze 7 beim Vorschub in Pfeilrichtung P auf einen übermäßig starken Widerstand stoßen sollte. Bei der Innenreinigung von Rohren u. dgl. tritt ein derartiger übermäßiger Widerstand bei ausgeprägter Querschnittsverengung des zu reinigenden Rohres od. dgl. aufgrund von Schmutzabla­ gerungen oder dann auf, wenn am Lanzenkopf 8 ein übermäßiger hydraulischer Staudruck, welcher den Lanzenkopf 8 nach Art eines Kolbens bzw. Plungers zurückzuschieben sucht, auftritt, weil das am Lanzenkopf 8 ausgestoßene Hochdruckwasser aufgrund einer durch Verschmutzungen behinderten Drainage nur erschwert abfließen kann. Damit ist die antriebsmäßige Verbindung zwischen dem Druckluftmotor 11 und der Lanze 7 zunächst aufgetrennt, und die vom ausströmenden Hochdruckwasser auf den Kopf 8 ausgeübte resultierende Kraft schiebt die Lanze 7 (nach Art eines Kolbens bzw. Plungers) in dem jeweils zu reinigenden Rohr od. dgl. entgegen der Pfeilrichtung P zurück. Diese Rückschubbewegung endet, sobald die Durchrastkupplung 16 erneut einrastet. Sodann wird die Lanze 7 erneut aufgrund der wiederum wirksamen Antriebsverbindung zwischen Druckluftmotor 11 und Lanze 7 in Pfeilrichtung P vorgeschoben. Bei sehr hart­ näckigen Ablagerungen im zu reinigenden Rohr od. dgl. kann dann gegebenenfalls die Durchrastkupplung beim erneuten Auftreffen der Lanze 7 auf die Verschmutzungen entrastet werden, so daß sich der vorbeschriebene Vorgang wiederholt. Der Druckluftmotor 11 kann also ohne Unterbrechung im Sinne einer Vorschubbewegung der Lanze 7 in Pfeilrichtung P arbeiten. Gleichwohl wird durch die Durchrastkupplung 16 sowie die Ausnutzung der hydraulischen Kräfte, welche durch das verspritzte Hochdruckwasser erzeugt werden und auf den Lanzenkopf 8 einwirken, gewährleistet, daß die Lanze 7 beim Auftreffen auf einen übermäßigen Widerstand zunächst entgegen der Pfeilrichtung P um ein Mindestmaß zurückläuft, welches durch den Abstand zweier benachbarter Rastlagen der Durch­ rastkupplung vorgegeben wird.

Im Bereich starker Verschmutzungen, welche den Querschnitt der zu reinigenden Rohre u. dgl. stark vermindern und dement­ sprechend den Vorschub der Lanze 7 in Pfeilrichtung P behin­ dern, arbeitet also die Lanze 7 gegebenenfalls mehrfach hintereinander mit Vor- und Rückschub, so daß die aus den Spritzdüsen des Kopfes 8 austretenden Spritzstrahlen eine besonders hohe Wirksamkeit erreichen.

Im übrigen wird die Wirkung der Spritzstrahlen während des gesamten Reinigungsbetriebes noch dadurch erhöht, daß das Lagergestell 2 mittels des Druckluftmotors 10 ständig gedreht wird und dementsprechend die Lanze 7 ständig um die Lanzenachse rotiert.

Aus Sicherheitsgründen ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß der maximale Vorschub der Lanze 7 der Länge der zu reinigenden Rohre u. dgl. angepaßt werden kann, um zu verhin­ dern, daß die Lanze 7 in Vorschubrichtung aus dem zu reini­ genden Rohr u. dgl. auszutreten vermag und die Spritzstrahlen des Hochdruckwassers die Umgebung gefährden können.

Im übrigen wird bei der Reinigung von Rohren u. dgl. zweck­ mäßigerweise zwischen dem zu reinigenden Rohr und einer Halterung an der Öffnung 6 ein Schutzschlauch angeordnet, durch den hindurch die Lanze 7 in das jeweilige Rohr einge­ führt wird. Dabei kann das zu reinigende Rohr relativ zur Achse der Öffnung 6 versetzt angeordnet sein.

Aus Fig. 3 sind die am Lanzenkopf 8 wirkenden hydraulischen bzw. strömungsdynamischen Kräfte ersichtlich:
Die aus den Spritzdüsen am Lanzenkopf 8 nach vorn bzw. nach schräg vorn in Pfeilrichtung P austretenden Hochdruckwasserstrahlen 32 erzeugen eine Rückstoßkraft, welche den Lanzenkopf entgegen der Pfeilrichtung P zurückzuschieben sucht. Außerdem besteht am Lanzenkopf 8 ein hydraulischer Staudruck, welcher die vordere Stirnseite des Lanzenkopfes 8 beaufschlagt und ebenfalls eine Kraft entgegen der Pfeilrichtung P auf den Lanzenkopf 8 ausübt. Dieser Staudruck wächst an, wenn die Drainage des Hochdruckwassers am Lanzenkopf - beispielsweise durch Verschmutzungen vor dem Lanzenkopf 8 bzw. im Ringspalt zwischen Lanze 7 und Innenwand des zu reinigenden Rohres 31 - behindert wird.

Diese Kräfte reichen - normalerweise - für sich allein nicht aus, die Durchrastkupplung 16 (Fig. 2) zu entrasten. Erst wenn die Lanze 7 auf das Rohr 31 stärker verengende Ablagerun­ gen trifft bzw. sich diesen annähert, wird dem weiteren Vorschub der Lanze 7 - durch mechanische Reibung zwischen der Lanze 7 bzw. dem Lanzenkopf 8 und den Ablagerungen und/oder durch einen starken Anstieg des Staudruckes aufgrund durch Verschmutzungen bzw. Ablagerungen behinderter Drainage des Hochdruckwassers - ein derart starker Widerstand entgegen­ gesetzt, daß die Durchrastkupplung 16 entrastet und die Lanze 7 in oben dargestellter Weise zurückläuft. Dieses Zurücklaufen erfolgt immer dann, wenn die Lanzenvorschubgeschwindigkeit in Pfeilrichtung P so groß gewählt wird, daß den Hochdruck­ wasserstrahlen nicht genügend Zeit bleibt, um die Ablagerungen im Rohr 31 vor dem Lanzenkopf 7 abzutragen. Durch die Durch­ rastkupplung 16 wird eine an sich zu groß gewählte Vorschub­ geschwindigkeit auf das optimale Maß beschränkt, so daß der Vorschub auch bei unterschiedlich hartnäckigen Ablagerungen mit jeweils maximaler Geschwindigkeit erfolgt.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Innenreinigung von Rohren bzw. rohrähn­ lichen oder langgestreckten Hohlräumen, mit einer mittels motorisch antreibbarer Vorschubeinrichtung in das Rohr bzw. den Hohlraum einführbaren sowie im Rohr bzw. Hohlraum vorschiebbaren - vorzugsweise flexiblen - Lanze mit Spritzdüsen zum Austrag von Hochdruckwasser,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorschubeinrichtung beim Auftreten eines dem Lanzenvorschub entgegenwirkenden übermäßigen Widerstandes die Lanze (7) um ein vorgebbares Mindestmaß zurücklaufen läßt und sodann erneut vorschiebt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung in der Antriebsübertragung zwischen Motor (11) und Lanze (7) eine Durchrastkupplung (16) aufweist, deren Eingang (17) und Ausgang (24) zwischen miteinander verrasteten Lagen- jeweils relativ zueinander um ein vorgegebenes Mindestmaß - vergleichsweise leicht - beweglich sind, und daß der zur Entrastung einer Rastlage von Eingang und Ausgang der Durchrastkupplung (16) zu überwindende Rastwiderstand der Durchrastkupplung (16) geringer als die vom Motor (11) auf den Kupplungseingang (17) übertragbaren Kräfte bzw. Momente und größer als bei unbehindertem Vorschub der Lanze (7) entgegen der Vorschubrichtung wirkende Kräfte ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze (7) als Teil eines Hochdruckschlauches (5) angeordnet ist, welcher auf einer Trommel (4) aufwickelbar ist, die als Vorschuborgan ange­ ordnet und mit dem Motor (11) der Vorschubeinrichtung antriebsmäßig kuppelbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung bzw. die Trommel (4) an einem Lagergestell (2) angeordnet sind, welches um die Achse einer Führungs­ anordnung (Öffnung 6) der Lanze (7) drehbar ist.