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Dokumentenidentifikation DE10126700A1 23.01.2003
Titel Reinigungsvorrichtung für Wärmetauscher
Anmelder J & W Reinigungssysteme für Trockenkühlanlagen GmbH, 44866 Bochum, DE
Vertreter Kaewert, K., Rechtsanw., 40593 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 31.05.2001
DE-Aktenzeichen 10126700
Offenlegungstag 23.01.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.01.2003
IPC-Hauptklasse F28G 1/16
Zusammenfassung Nach der Erfindung ist zur Reinigung von Wärmetauscherflächen eine mobile Reinigungsvorrichtung vorgesehen, die auf die Kühlregister aufgesetzt wird und zunächst nur eine Teilfläche reinigt, um zur Reinigung der nächsten Teilfläche seitlich versetzt zu werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine transportable Reinigungsvorrichtung für Wärmetauscher, insbesondere Luftkonsationsanlagen.

Luftkondensationsanlagen (Lukos) werden als ein geschlossenes System zur Kondensierung des Abdampfes bzw. des Überschußdampfes von Turbinenanlagen verwendet. Die Gesamtkühlfläche ist für die produzierte Dampfmenge ausgelegt. Dabei wird von einem bestimmten Wärmeübergang von der Kühlfläche in die Umgebungsluft ausgegangen. Der Wärmeübergang bleibt jedoch nicht konstant. An den Kühlflächen kommt es außen zur Verschmutzung. Die Verschmutzung wird unter anderem durch Blütenpollen, Laub, Industrieabgase, Flugstäube verursacht und führt zu Belägen an den Kühlflächen. Dadurch verschlechtert sich der Wärmeübergang.

Anfänglich auftretende Verunreinigungen können durch evtl. vorhandene Drehzahlreserven der Lüfter ausgeglichen werden. Das hat bereits den Nachteil höheren Energieaufwandes zum Betrieb der Anlage.

Eine weitere Verschmutzung kann nicht mehr kompensiert werden. Sie führt zu einer Reduzierung des Wärmeüberganges und somit zu einer verminderten Kühlleistung für die Dampfkonsation.

Infolge der nachlassenden Kühlwirkung steigt der Dampfdruck in der Abdampfleitung. Die Turbine verliert an Leistung. Die Energieerzeugung des Generators verringert sich. Üblicherweise reagieren die Anlagen darauf. Sind z. B. Turbinen für einen Abdampfdruck von 0,2 bar absolut ausgelegt, werden sie bei einem Anstieg des Dampfdruckes auf 0,8 bar durch Überwachungseinrichtungen abgeschaltet.

Bei Wasserkühlern und Produktkühlern, wie sie vorzugsweise in der chemischen Industrie vorkommen, finden sich die gleichen Probleme. Auch hier kann ein Nachlassen des Wärmeüberganges anfänglich durch vorhandene Luftmengenreserven ausgegleichen werden.

Danach kommt es jedoch zu einem stetigen Temperaturanstieg im Wasserkreislauf oder Produktstrom. Das führt in absehbarer Zeit zu einer Betriebsstörung.

Obige Zusammenhänge sind den Betriebsleuten hinlänglich bekannt.

Es liegt auf der Hand, daß der Verschmutzung der Kühlflächen durch Reinigung entgegengewirkt wird.

Vorzugsweise wird die Reinigung manuell ausgeführt. Die Reinigungsarbeiten werden zumeist den Reinigungskolonnen übertragen, denen auch sonstige Reinigungsarbeiten unterliegen. Es besteht die Neigung, diese Arbeiten als Gesamtpaket zu vergeben. Bei allen Reinigungsunternehmen stehen jedoch nur Hand-Dampfstrahlgeräte bzw. Hochdruckwasserstrahlgeräte zur Verfügung. Der Erfolg der Arbeiten mit einem Handgerät ist gering. Es wird nur der lose sitzende Schmutz abgespült. Hinzu kommt, daß die Kühlflächen mehrlagig angeordnet sind bzw. aus Rippenkühlern mit sehr hohen Rippen bestehen. Bei mehrlagigen Kühlrohren verursacht eine unsachgemäße Vorgehensweise bzw. der Einsatz von ungeeignetem Gerät nur ein Lösen von Schmutz an der oberen Lage und ein Anlagern an unteren Reihen/Lagen. Bei Kühlflächen mit hohen Rippen besteht die gleiche Gefahr. Auf dem Wege kann der Kühlluft sogar der Durchtritt durch den Kühler versperrt werden.

Außerdem hat sich an Kühlern mit Aluminiumkühlrippen gezeigt, daß mit den Hochdruckgeräten ganz leichte eine Beschädigung an den Rippen verursacht werden kann. Der übermäßige Druck verbiegt die Rippen bei unsachgemäßer Beaufschlagung. Den Betriebsleuten wird das nicht sofort deutlich, weil die Kühlflächen üblicherweise nicht regelmäßig befahren, d. h. beobachtet werden. So ist nicht zu kontrollieren, wann und wer welchen Schaden angerichtet hat und haben sich Situationen ergeben, in denen die Kühler durch Reinigung unbrauchbar wurden.

Ein älterer Vorschlag sieht eine mobile Reinigungseinrichtungen mit einem rotierenden Sprüharm vor, der entlang den Kühlrippen verfahren wird. Der Sprüharm ist mittig drehbeweglich gelagert. An jedem Ende des Sprüharmes befindet sich eine Flachstrahldüse, welche den Schmutz von den Kühlrippen sprühen sollen. Eine zuverlässige Reinigung der Kühlflächen wird damit nicht erreicht, weil nur in einer Drehstellung genau quer zur Rippenlängsrichtung ein genaues Eindringen der Strahlen in den Zwischenraum zwischen den Kühlrippen erreicht wird. Bei weitergehender Drehung wird die Strahlrichtung zunehmend ungünstig bis zu einer minimalen Reinigungswirkung. Danach wird die Reinigungswirkung wieder besser, bis ein Optimum erreicht wird, in dem die Strahlen genau zwischen die Kühlrippen dringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad derartiger Einrichtungen zu verbessern. Nach der Erfindung wird das mit Hilfe drehbeweglich angeordneter Düsen erreicht, deren Drehstellung gegenüber den Kühlrippen während der Drehbewegung des Sprüharmes im wesentlichen unverändert bleibt, während die Drehstellung der Düsen gegenüber dem Sprüharm während dessen Drehbewegung verändert wird. Wesentliche Veränderungen sind nach der Erfindung Schwenkbewegungen gegenüber der Längsrichtung der Kühlrohre von mehr als 30 Grad. Vorzugsweise wird das Abweichen von der Längsrichtung auf weniger als 10 Grad beschränkt.

Das kann mittels eines Drehantriebes der Düsen erreicht werden, der mit der Drehbewegung des Sprüharmes elektrisch und/oder hydraulisch und/oder pneumatisch und/oder mechanisch gekoppelt ist. Z. B. eignen sich Drehstrommotore oder Schrittschaltmotore als Antriebsmotore. Es kann auch das unter Druck stehende Reinigungswassers in Verbindung mit einem am Sprüharm befestigten Hydromotor genutzt werden. Die Koppelung der Düsendrehung ist rein mechanisch besonders einfach, indem z. B ein Parallellenkergetriebe verwendet wird. Die Düsen behalten ihre jeweilige Drehstellung bei, weil gleich lange umlaufende Gelenkstangen verwendet werden, die am einen Ende mit dem Sprüharm gelenkig verbunden sind und die am anderen Ende gelenkig mit den Düsen verbunden sind, wobei der Abstand der Gelenkstelle an den Düsen der gleiche wie der Abstand der Gelenkstellen an dem Sprüharm ist und wobei die Gelenkstangen zugleich so versetzt zueinander sind, daß sie sich aneinander vorbeibewegen können. Dieses Parallellenkergetriebe ist von sogenannten Überschlagschaukeln abgeleitet, auf denen vorzugsweise in stehender und bleibender horizontaler Benutzerstellung eine Kreisbewegung/Überschlag der Schaukel erzeugt werden kann.

Eine andere mechanische Kopplung kann durch ein Getriebe, z. B. ein Zahnradgetriebe oder über einen Riementrieb oder Kettentrieb erfolgen.

Die erfindungsgemäße Bauweise erlaubt es, einen der Lenker als Sprüharm für die Wasserzuführung zu den Düsen zu nutzen. Die Wasserzuführung kann auch über flexible Schläuche dargestellt werden, insbesondere, wenn an den Enden der Schläuche Drehgelenke vorgesehen sind.

Wahlweise wird auch der wasserführende Sprüharm als Lenker genutzt.

Eine andere Koppelung sieht ein Zahradgetriebe in Form eines Planetengetriebes vor. Das Sonnenrad sitzt auf der Achse des Sprüharmes. Die Planetenräder sitzen auf der Achse der drehbeweglichen Düsen und kämmen zugleich mit dem Sonnenrad und einem konzentrisch zum Sonnenrad angeordneten Zahnkranz, der angesprochenen Räder ringförmig umgibt. Bei gleichen Teilkreisdurchmessern des Sonnenrades und der Planetenräder bleiben die Düsen in der jeweils gewünschten Stellung.

Bei derartigen Reinigungsvorrichtungen können die Reinigungsdüsen, ihre Stellung und der Reinigungsdruck den Kühlflächen angepaßt werden. Dadurch wird eine tatsächliche Reinigung ohne die Gefahr einer Beschädigung möglich.

Ein anderer älterer Vorschlag sieht vor, daß eine Reinigungsvorrichtung für mehrere Kühlflächen (Kühlregister) einer Anlage verwendet wird. Das wird mit Hilfe einer Fahranlage erreicht. Die Fahranlage ähnelt einer Kranbahn, mit der die Vorrichtung von einer Kühlfläche zur anderen umgesetzt wird.

Die stationären Reinigungsvorrichtungen und auch die umsetzbare Reinigungsvorrichtung haben allerdings gemeinsam, daß zunächst ein erheblicher Investitionsaufwand getätigt werden muß. Das steht naturgemäß dem Einsatz solcher Geräte entgegen.

Nach einem anderen älteren Vorschlag wird obigen Problemen dadurch begegnet, daß

  • a) eine tragbare Reinigungsvorrichtung mit einem Fahrwagen geschaffen wird,
  • b) der mehrere Kühlrohre oder auch mehrere Kühlregister übergreift und
  • c) die Reinigungsvorrichtung eine Tragkonstruktion mit einem in Fahrrichtung des Fahrwagens verlaufenden Profil besitzt und der Fahrwagen auf dem Profil verfahrbar angeordnet ist

Dabei können auch zwei oder mehr Profile nebeneinander angeordnet sein. Die Verwendung eines einzigen Profiles beinhaltet jedoch einen besonderen Schritt zu einer optimal leichten und zugleich funktionssicheren Vorrichtung. Der Gewichtsvorteil eines einzigen Profiles ist nicht ohne weiteres erkennbar, weil mehrere nebeneinander angeordnete Profile bei gleichem Materialaufwand rechnerisch einen größeren Biegewiderstand als ein einziges Profil besitzen. Gleichwohl kommt es nicht allein auf das größere Widerstandsmoment. Es kommt auch darauf an, daß die Führungsrollen keine Deformierung der Rollflächen verursachen. Das führt zu einer Mindestdicke der Rollflächen und Profile. Zwei mindestdicke Profile können einen größeren Materialaufwand als ein einziges tragfähiges Profil zur Folge haben.

Vorzugsweise ist das Profil als Hohlprofil, auch als Kantprofil, ausgebildet und durch Steckverbindungen längenänderbar. Die Längenänderbarkeit erleichtert die Arbeit mit einer einzigen Vorrichtung an verschiedenen Lukos oder dergleichen. Unabhängig vom Profil kommen der Längenänderbarkeit und der Steckverbindung deshalb auch eine besondere Bedeutung zu.

Das Profil und die Steckverbindung sind für eine Längenänderung günstig. Nach dem älteren Vorschlag kann das Profil aus mehreren Teilen zusammengesetzt werden. Die Vorrichtung kann aber auch einen Kopf und einen Fuß und zwischen Kopf und Fuß ein zur Längenänderung auswechselbares Profil besitzen.

Die Steckverbindung wird mit Hilfe von separaten Dornen/Zapfen herbeigeführt, die in zwei miteinander zu verbindende Rohrenden greifen. Es können aber auch Dome/Zapfen an den Rohrenden angebracht werden, so daß das eine Rohr mit einem Dorn/Zapfen in das andere Rohr greift.

Zur weiteren Gewichtsersparnis können die Dorne/Zapfen hohl bzw. ihrerseits als Rohre ausgeführt sein.

Die Steckverbindung kann selbstklemmend ausgelegt sein und/oder eine mechanische Sicherung ausgelegt sein.

Wahlweise befinden sich nach dem älteren Vorschlag an Kopf und Fuß der Vorrichtung Arme für unterschiedliche Zwecke, z. B. zur Abstützung und/oder Führung und/oder Halterung der Vorrichtung und/oder zur Halterung von Führungsrollen/Rädern/Scheiben und/oder zur Halterung von Antrieben und/oder Pumpen vorgesehen sein.

Die Halterungen für Rollen/Räder/Scheiben können verstellbar oder fest angeordnet werden.

Wahlweise können die Arme und/oder Kopf und/oder Fuß aus Teilen lösbar zusammengesetzt sein, so daß ein Auswechseln in Anpassung an bestimmte Bedürfnisse möglich ist. Günstig kann dabei eine Steckverbindung wie bei dem Profil sein. Dem ist förderlich, wenn sich Arme, Kopf und Fuß aus gleichen Profilen zusammensetzen.

Vorzugsweise gehören zu dem Antrieb ein Kraftübertragungsmittel wie Band, Kette, Seil oder Riemen, insbesondere ein Zahnriemen, und ein Getriebemotor mit einem Antriebsritzel. Mit den Rollen/Rädern/Scheiben wird das Kraftübertragungsmittel vorzugsweise über Kopf und Fuß hinweg geführt und die notwendige Spannung erzeugt. Zur Spannungserzeugung ist die zugehörige Rolle/Rad/Scheibe quer zur Längsrichtung des Kraftübertragungsmittels verstellbar.

Das Kraftübertragungsmittel greift an den Fahrwagen und wird mittels des Getriebemotors bewegt. Dabei kann das Kraftübertragungsmittel um das Antriebsritzel herumgeführt oder mittels einer weiteren Rolle/Rades/Scheibe gegen das Antriebsritzel gedrückt werden.

Zur Gewichtsreduzierung tragen die Verwendung von Aluminium für die Profile und eine beschränkte Breite der Düsen bzw. des Sprüharmes im Fahrwagen bei.

Die Düsen bzw. der Sprüharm kann trotz beschränkter Breite durch Verfahren oder Versetzen auf der gesamten Breite/Länge des Fahrwagens alle darunter liegenden Kühlrohre reinigen. Die starke Gewichtsreduzierung schont auch die Kühlregister. Das ist vor allem für Kühlregister mit empfindlichen Kühlrippen wichtig. Zu den empfindlichen Kühlrohren/Rippen gehören z. B. diejenigen mit rechteckigem Querschnitt, zwischen denen die Kühlrippen als meanderndes Metallband hin- und hergeführt sind.

Hinzu kommt, daß das geringe Gewicht keine Gefahr einer übermäßigen Belastung der Kühlregister mit sich bringt.

Durch Übergreifen mehrerer Kühlregister und Verfahren der Reinigungsdüsen in dem Fahrwagen von einem Kühlregister zum anderen wird eine optimale Arbeitsgestaltung und Arbeits- und Betriebszeitnutzung erreicht.

Die Wasserversorgung der Reinigungsvorrichtung kann über eine mitgeführte Schlauchleitung erfolgen. Wahlweise wird das Wasser über eine zwischengeschaltete Pumpe auf den gewünschten Druck gebracht. Die Pumpe kann an der Vorrichtung befestigt oder separat vor der Vorrichtung aufgestellt werden.

Bei besonders breiten Kühlanlagen mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Registern ist es von Vorteil, im oberen Bereich der Kühlregister und/oder an deren Halterung und/oder an dem Gebäude Laufschienen anzubringen, in bzw. auf denen die Vorrichtung verfahrbar ist, so daß die Reinigungsvorrichtung zum Umsetzen auf ein benachbartes Kühlregister nicht mehr gelöst werden muß, sondern verfahren werden kann.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Reinigungseinrichtung dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine horizontale Darstellung einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung für geneigte Kühlflächen mit Kühlregister 1.

Zu der Reinigungsvorrichtung gehört ein Gestänge mit einem auswechselbaren Vierkantrohr 2. Das Rohr 2 hat eine Kantenlänge von 50 mm bei 2,5 mm Wandstärke. An dem in der Zeichnung linken Ende ist das Rohr 2 mit einem Fuß 5 und an dem in der Zeichnung rechten Ende mit einem Kopf 6 verbunden. Der Kopf 6 und der Fuß 5 bilden Verlängerungen 3 und 4 des Rohres 2 und besitzen Arme 10 und 11 bzw. 7 und 8. Mit den Armen 7 und 10 findet eine Abstützung statt. Dementsprechend ist an dem Arm 10 des Fußes 3 eine Stützrolle 12 vorgesehen, während an dem Arm 7 ein Bügel 13 mit einer Rolle in einem Profilrohr 14 geführt ist und neben den senkrecht zur Längsachse des Rohres 2 wirkenden Stützkräften auch die Vertikalkräft aufnimmt. Das Profilrohr 14 ist mit Konsolen 15 an dem Kühler gehalten.

An dem Arm 8 befindet sich eine verstellbar angeordnete Führungsrolle 9. Die Verstelleinrichtung wird durch eine rohrförmige Hülse mit einer Stellschraube 18 gebildet. An dem Arm 11 ist ein Getriebemotor 17 mit einem Zahnriemenantrieb bzw. Ritzel 24 verstellbar gehalten. Die Verstellung wird in gleicher Weise wie für die Rolle 9 bewirkt. Die zugehörige Hülse ist mit 16 bezeichnet.

Ferner trägt der Fuß 5 am Ende der Rohrverlängerung 3 eine Halterung für zwei Rollen 22 und 23. Desgleichen finden sich an der Rohrverlängerung 4 des Kopfes 6 eine Halterung und zwei Rollen 19 und 20.

Die Rollen 9, 19, 20, 22 und 23 dienen der Führung für einen Antriebsriemen 21. Der Riemen 21 ist als Zahnriemen ausgebildet und an einem Fahrwagen 25 befestigt, der mit Rollen 26 auf dem Rohr 2 verfahrbar angeordnet ist. Die Rollen 26 laufen auf den ebenen Flächen des Vierkantrohres. Dadurch, daß auf allen Flächen Rollen 26 laufen, ist der Fahrwagen auf dem Rohr 2 gesichert.

Der Fahrwagen 25 trägt einen Sprüharm 29, der mittig drehbeweglich angeordnet ist und an den beiden Enden mit Düsen 30 versehen ist. Die Düsen 30 sind Flachstrahldüsen und sind ihrerseits drehbeweglich in dem Sprüharm angeordnet. Für die Drehbewegung des Sprüharmes befindet sich ein nicht dargestellter Hydraulikmotor im Fahrwagen 25, der mit dem Reinigungswasser als Antriebsmittel gespeist wird. Der Sprüharm 29 ist über einen Zahnriementrieb mit den drehbeweglichen Düsen 30 gekoppelt, so daß jede Drehung des Sprüharmes eine Drehung der Düsen 30 zur Folge hat. Dabei läuft der Zahnriemen zwischen der Riemenscheibe einer Düse 30 und der Riemenscheibe auf dem Sprüharm über Kreuz, so daß eine Bewegung des Sprüharmes im Uhrzeigersinn eine Bewegung der Düse 30 entgegen dem Uhrzeigersinn verursacht. Aufgrund gleicher Riemenscheibendurchmesser findet dabei keine Über- oder Untersetzung statt. Infolge dessen bleibt die Düse 30 bei paralleler Ausrichtung auf die Kühlrippen in allen Drehstellungen des Sprüharmes in der parallelen Ausrichtung.


Anspruch[de]
  1. 1. mobile Reinigungsvorrichtung für Kühlflächen, insbesondere für Lukos, für Wasserkühler und für chemische Anlagen und insbesondere mit einem in Längsrichtung der Kühlrohre verfahrbaren Fahrwagen, der mehrere Kühlrohre oder auch mehrere Kühlregister übergreift, wobei der Fahrwagen auf andere Kühlrohre oder Kühlregister versetzbar oder verfahrbar ist und wobei
    1. a) der Fahrwagen (25) in Längsrichtung der Kühlrohre einen rotierenden Sprüharm (29) mit mindestens einer Flachstrahldüse (30) für das Besprühen der Kühlflächen mit Reinigungsflüssigkeit, insbesondere mit Reinigungswasser, trägt und
    2. b) die Düse (30) drehbeweglich in dem Sprüharm (29) angeordnet ist und
    3. c) die Düse (30) und der Sprüharm in ihrer Drehbewegung so gekoppelt sind, daß die Stellung der Düse (30) während der Drehung des Sprüharmes im wesentlichen gegenüber der Längsrichtung der Kühlrohre unverändert bleibt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichung von der Längsrichtung der Kühlrohre weniger als 30 Grad, vorzugsweise weniger als 10 Grad beträgt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine elektrische und/oder mechanische Kopplung des Sprüharmes (29) und der Düse (30).
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Getriebeverbindung zwischen dem Sprüharm (29) und der Düse (30).
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Zahnradgetriebe oder ein Riemengetriebe oder durch ein überschlagbares Parallellenkergetriebe.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Riemengetriebe eine auf der Düse (30) sitzende Riemenscheibe und eine auf dem Sprüharm (29) sitzende Scheibe und ein Riemen gehören, wobei der Riemen zwischen beiden Scheiben über Kreuz geführt ist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Parallellenkergetriebe zwei gleich lange Lenker gehören, die mit einem Ende an dem Sprüharm (29) gelenkig befestigt sind und mit dem anderen Ende gelenkig an der Düse (30) befestigt sind, wobei zwischen den Gelenkstellen der Lenker an dem Sprüharm und den Gelenkstellen der Lenker an der Düse der gleiche Abstand besteht und wobei die Lenker in unterschiedlichen Bewegungsebenen angeordnet sind, so daß sie beim Überschlag aneinander vorbei bewegt werden können.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lenker des Parallellenkergetriebes durch den Sprüharm gebildet wird.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnradgetriebe ein Planetengetriebe ist, bei dem das Sonnenrad konzentrisch auf dem Sprüharm sitzt und bei dem das Planetenrad konzentrisch auf der Düse sitzt.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen mechanischen und/oder elektrischen und/oder pneumatischen und/oder hydraulischen Antrieb des Sprüharmes.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Verwendung von Reinigungswasser als Antriebsmittel.






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