DE1600547B1 - Duesenkopf zum Reinigen von Rohren - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Düsenkopf wand des zu reinigenden Rohrs sind an sich geeigzum Reinigen von Rohren, mit einem vom hindurch- net, harte und festhaftende Verunreinigungen wie strömenden Fluid hin- und herbewegten Steuerkol- Kesselstein zum Abplatzen zu bringen. Bei dem beben, der abwechselnd Rückstoßkräfte erzeugende kannten Düsenkopf, dessen Kolben zugleich als Düsengruppen an voneinander abgewandten Seiten 5 Steuerkolben und als Hammer dient, ist es jedoch des Düsenkopfes freigibt. kaum möglich, Hammerschläge mit ausreichender

Ein bekannter Düsenkopf dieser Bauart weist an Energie auszuführen, da die auf den Kolben einwirseinem, bezogen auf das zu reinigende Rohr, vorde- kende Kraft des Druckmittels stets mit einer gleichren und hinteren Ende je eine Gruppe von Düsen auf, großen Gegenkraft verbunden ist, die auf den Düsenderen Achsen gegen die Rohrachse nach vorne bzw. io kopf einwirkt und bestrebt ist, diesen in entgegengenach hinten geneigt sind, und die so angeordnet sind, setzter Richtung wie den Kolben zu bewegen. Der daß die vordere Düsengruppe eine axial nach hinten Außendurchmesser des Düsenkopfes muß merklich gerichtete und die hintere Düsengruppe eine axial kleiner sein als der Innendurchmesser des zu reininach vorne gerichtete resultierende Reaktionskraft er- genden Rohrs, damit der Düsenkopf sich nicht im zeugt. Der Steuerkolben ist hülsenförmig ausgebildet 15 Rohr verklemmen kann. Daher kann sich der Düsen- und in einer axialen Bohrung des Düsenkopfes derart kopf gegen die Reaktionskraft des Druckmittels auch geführt, daß in seiner hinteren Endstellung das nicht an der Innenwand des Rohrs abstützen, um Druckmittel durch ihn hindurch zur vorderen Düsen- einen harten Hammerschlag zu ermöglichen. Daher gruppe strömt, wogegen der Steuerkolben in seiner bewegen sich der Düsenkopf und der hammerartige vorderen Endstellung die vordere Düsengruppe ab- 20 Kolben jeweils in entgegengesetzten Richtungen quer deckt und das Druckmittel an seiner hinteren Stirn- zur Rohrachse hin und her, und die Schläge, die der seite vorbei zur hinteren Düsengruppe strömen läßt. hammerartige Kolben auf die Rohrinnenwand aus-Etwa in der Mitte seiner Gesamtlänge weist der übt, könnten nur dann genügend hart sein, wenn die Steuerkolben außen einen Bund auf, der einen Ring- träge Masse des Düsenkopfes die Masse des Kolbens raum des Düsenkopfes in zwei Kammern unterteilt. 25 erheblich übersteigen würde. Solche Massenverhält-Die vordere Kammer wird durch einen von der nisse lassen sich aber, wenn der Kolben nicht allzu axialen Bohrung des Steuerkolbens nach außen füh- Idein werden soll, nicht erreichen, da der Außenrenden Kanal mit dem Druckmittel gespeist und durchmesser des Düsenkopfes sich nach dem Rohrversorgt ihrerseits die hintere Kammer durch einen im innendurchmesser richten muß und der Düsenkopf Bund des Steuerkolbens vorgesehenen, mit einem 30 auch nur eine Länge haben kann, die seinen DurchVentil absperrbaren Kanal. Das Ventil wird in der messer kaum übersteigt, weil der Düsenkopf sonst in hinteren Endstellung des Steuerkolbens von einem Rohrkrümmungen steckenbleiben würde,
im Düsenkopf vorgesehenen Anschlagring geöffnet, Es sind ferner Düsenköpfe bekannt, die einen um so daß sich in der hinteren Kammer des Ringraumes die Rohrachse drehbaren, mit einer vom Druckmittel im Düsenkopf ein Druck aufbauen kann, der in Ver- 35 getriebenen Turbine verbundenen Fräser aufweisen bindung mit dem auf die hintere Stirnfläche des und sich nur in Längsrichtung des zu reinigenden Steuerkolbens wirkenden Druck den Steuerkolben Rohrs bewegen. Auch bei diesen Düsenköpfen tritt nach vorne bewegt, bis das Ventil im Kolbenbund das Problem auf, daß sie harte Ablagerungen im von einem vorderen Anschlag wieder geschlossen Rohr nur schwer und nicht vollständig entfernen wird, so daß sich der Druck in der hinteren Kammer 4° können, da der Fräserdurchmesser mehr oder weniüber nach außen führende Bohrungen abbaut, wäh- ger erheblich kleiner sein muß als der Rohrinnenrend sich in der vorderen Kammer der volle Druck durchmesser.

aufbaut und den Steuerkolben wieder nach hinten Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

drängt. Vorrichtung zu schaffen, mit der sich besonders fest-

Die axialen Reaktionskräfte des aus dem bekann- 45 haftende und harte Ablagerungen an der Innenwand ten Düsenkopf austretenden Druckmittels bewegen von Rohrleitungen entfernen lassen,
den Düsenkopf längs des zu reinigenden Rohres hin Bei der Lösung dieser Aufgabe wird von einem und her. Bei dieser rein axialen Bewegung des Düsenkopf der eingangs beschriebenen Gattung aus-Düsenkopfes kann im wesentlichen nur das aus den gegangen. Ein solcher Düsenkopf ist erfindungsgemäß Düsen austretende Druckmittel die Verunreinigun- 5° dadurch weitergebildet, daß er selbst als quer zum gen im Rohr angreifen; allenfalls kann noch der Rohr hin- und herpendelnder Hammer mit quer zur Düsenkopf selbst eine gewisse schabende Wirkung Rohrachse gerichteten Düsengruppen ausgebildet ist ausüben, die aber zur Reinigung des Rohres nur und die Achse des den Steuerkolben aufnehmenden dann beitragen kann, wenn der Außendurchmesser Zylinders im Düsenkopf sich in an sich bekannter des Düsenkopfes nur wenig kleiner ist als der Innen- 55 Weise quer zur Rohrachse erstreckt,
durchmesser des Rohrs. Mit abnehmendem Unter- Bei dem erfindungsgemäßen Düsenkopf wird der schied zwischen dem Außendurchmesser des Düsen- Rückstoß des aus den Düsen austretenden Druckkopfes und dem Innendurchmesser des Rohrs ver- mittels nutzbar gemacht, um den gesamten Düsenkopf größert sich aber nicht nur die Reinigungswirkung, im zu reinigenden Rohr radial hin- und herzubewesondern auch die Gefahr, daß der Düsenkopf sich, 60 gen, so daß dieser mit seiner gesamten Masse besonders an Schweißstellen, Rohrkrümmern u. dgl. Hammerschläge erzeugt.

im Rohr verklemmt. Harte Ablagerungen im Rohr Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfin-

wie Kesselstein lassen sich mit dem bekannten dungsgemäßen Düsenkopfes weisen die von der Ver-

Düsenkopf kaum entfernen. sorgungsleitung zu den beiden Enden des Zylinders

Bei einem anderen bekannten Düsenkopf ist ein 65 führenden Kanäle einstellbare Drosseln auf, die es

Kolben, der an seinen beiden Enden je eine Hammer- ermöglichen, die Schlagfrequenz der Hammerbewe-

finne aufweist, quer zur Rohrachse hin- und herbe- gungen den Verhältnissen im zu reinigenden Rohr

weglich geführt. Hammerschläge radial auf die Innen- anzupassen.

Eine noch weitergehende Anpassung der Hammerfrequenz an wechselnde Bedürfnisse ist möglich, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Steuerkolben in einer ihn umschließenden Hülse geführt ist, die ihrerseits im Zylinder hin- und herbeweglich ist, in jeder ihrer Endstellungen den Zutritt des Fluids zu der dieser Stellung benachbarten Düsengruppe sperrt und außen einen Bund aufweist, der eine zylindrische Erweiterung des Zylinders in zwei Räume unterteilt, die durch einen Kanal mit einem einstellbaren Nadelventil verbunden sind.

Die Achsen der Düsen können die Achse des zu reinigenden Rohres im rechten Winkel schneiden; in diesem Fall muß zur Ortsverlagerung des Düsenkopfes eine Seilwinde oder andere Hilfseinrichtung vorgesehen sein. Statt dessen können die Achsen der Düsen die Achse des zu reinigenden Rohrs in einem spitzen Winkel schneiden, wie dies bei dem eingangs beschriebenen bekannten Düsenkopf, dessen Düsengruppen nur Reaktionskräfte in Richtung der Rohrachse erzeugen, an sich bekannt ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch einen Düsenkopf einfachster Ausführung,

Fig. 2 einen axialen Schnitt durch einen weiterentwickelten Düsenkopf,

Fig. 3 eine Stirnansicht eines als Hammer mit zwei Finnen ausgebildeten Düsenkopfes, und

Fig. 4 eine Stirnansicht eines als Hammer mit einer Vielzahl von Finnen ausgebildeten Düsenkopfes.

Der in F i g. 1 dargestellte Düsenkopf umfaßt einen Hammer 1, der auf einem Körper 2 befestigt ist und zwei Finnen 11 und 12 aufweist.

Der Körper 2 weist eine zylindrische Ausnehmung 21 auf, die sich im rechten Winkel zur Achse des zu reinigenden Rohrs 3 erstreckt und in der eine Nadel 23 mit einem Steuerkolben 233 verschiebbar ist. Das eine Ende 211 des Zylinders 21 ist durch einen Kanal 241 mit einer Düse 24 und durch einen Kanal 261 mit einem Zulauf stutzen 26 verbunden, durch den sich eine Druckflüssigkeit zuführen läßt. In gleicher Weise ist das andere Ende 212 des Zylinders 21 durch einen Kanal 251 mit einer Düse 25 und durch einen Kanal 262 mit dem Zulaufstutzen 26 verbunden. Das Ende 231 der Nadel 23 bildet mit der Mündung des Kanals 241 ein Ventil zum Verschließen des Eingangs der Düse 24 und das Ende 232 der Nadel mit der Mündung des Kanals 251 ein Ventil zum Verschließen des Eingangs der Düse 25.

Wenn der Düsenkopf über den Zulauf stutzen 26 mit der Druckflüssigkeit versorgt wird und wenn beispielsweise das vom Ende 231 der Nadel 23 und der Mündung des Kanals 241 gebildete Ventil gerade geschlossen ist, tritt die Druckflüssigkeit über den Kanal 262 ein, strömt durch den offenen Kanal 251 und tritt durch die Düse 25 aus. Der Rückstoß des durch die Düse 25 austretenden Strahls verschiebt den Körper 2 mit dem Hammer 1 entgegen der Strahlrichtung, so daß die Finne 11 gegen die ihr gegenüberstehende Wand des Rohrs 3 schlägt.

Da jedoch auf Grund der Flüssigkeitsströmung im Kanal 262 ein Druckverlust auftritt, während sich der im Zulaufstutzen 26 herrschende Druck über den Kanal 261 zum Ende 211 des Zylinders 21 fortpflanzt, stellt sich zwischen den beiden Enden des Steuerkolbens 233 ein Differenzdruck ein, so daß die Nadel zurückgedrückt wird, bis ihr Ende 232 die Mündung des Kanals 251 sperrt. Dies hat zur Folge, daß die Düse 25 nicht weiter mit der Druckflüssigkeit versorgt wird, während der Kanal 241, dessen Mündung nun vom Ende 231 der Nadel freigegeben ist, die Düse 24 versorgt. Durch den Rückstoß der Düse 24 wird der Körper 2 mit dem Hammer 1 zurückgestoßen, so daß die Finne 12 gegen die ihr gegenüberstehende Wand des Rohrs 3 schlägt. Zwischen den Enden 211 und 212 des Zylinders 21 stellt sich erneut ein Differenzdruck ein, jedoch in umgekehrten Sinn, so daß die Nadel erneut ihre Lage ändert. Diese Vorgänge folgen einander nun laufend.

An Stelle der Einzeldüsen 24 und 25 können auch Gruppen von jeweils mehreren Düsen vorgesehen sein. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Düsen der Gruppe 24 und der Gruppe 25 jeweils paarweise symmetrisch zur Längsachse 29 des Körpers 2 angeordnet sind.

Die Achsen der Düsen 24 und 25 können die Achse 29 im rechten Winkel schneiden, so daß das Gerät dann durch eine Hilfseinrichtung, beispielsweise eine Seilwinde, längs des Rohrs 3 verlagert wird. Es ist aber vorteilhaft, wenn die Düsen, wie dargestellt, so angeordnet sind, daß ihre Achsen die Achse 29 unter einem spitzen Winkel schneiden. In diesem Fall erteilt die zur Achse 29 parallele Rückstoß-Komponente der aus den Düsen 24, 25 austretenden Flüssigkeit dem Düsenkopf 1, 2 die erforderliche Vorschubbewegung. Schließlich können die Düsen auch so angeordnet sein, daß ihre Achsen die Achse 29 nicht schneiden; in diesem Fall erhält der Düsenkopf außer der Vorschubbewegung noch eine Drehbewegung um die Achse 29.

Die Wirkung des Düsenkopfes 1, 2 beruht auf dem abwechselnden Druckverlust beim Durchtritt der Flüssigkeit durch die Kanäle 261 und 262. Diese Kanäle sollten daher entweder insgesamt einen kleinen Querschnitt oder, wie dargestellt, je eine Drosselstelle 263 und 264 aufweisen; die Drosselstellen sind vorzugsweise einstellbar und können als Nadelventile ausgebildet sein.

Bei dem im vorstehenden erläuterten, besonders einfachen Düsenkopf kann die Frequenz der hin- und hergehenden Bewegung zu groß sein, und der Regelbereich kann auch dann noch zu klein sein, wenn die Drosseln 263 und 264 regelbar sind.

Der in Fig. 2 dargestellte, weiterentwickelte Düsenkopf weist eine Hülse 22 auf, die den Zulauf zeitweise von jeweils einem der beiden Ventile trennt, die von je einem Nadelende und dem ihm gegenüberliegenden Zutrittskanal zur betreffenden Düse gebildet sind. Der Steuerkolben 233 mit der Nadel kann daher nur dann eine Bewegung ausführen, wenn die Hülse 22 zurücktritt. Die Hülse 22, die den gleichen Druckschwankungen wie die Nadel unterworfen ist, ist Bestandteil einer Dämpfungseinrichtung, die in weiten Grenzen einstellbar ist.

Im Innenraum 221 der Hülse 22 ist die Nadel 23 geführt. Die Hülse 22 gleitet ihrerseits in dem Zylinder 21, der im Innern des Körpers 2 vorgesehen ist und in der Mitte eine Erweiterung aufweist, die einen an der Hülse 22 ausgebildeten Bund 222 aufnimmt. Der Bund 222 unterteilt die Erweiterung 213 des Zylinders 2 in zwei Räume 214 und 215, die durch einen Kanal 216 mit einem einstellbaren Nadelventil 217 miteinander verbunden sind.

Für die folgende Beschreibung der Wirkungsweise

des in F i g. 2 dargestellten Düsenkopfes sei angenommen, zu Anfang des Betriebes sperre das Ende 231 der Nadel 23 den Kanal 241 und das Zylinderende

211 sei durch die Hülse 22 vom Kanal 261 getrennt,

so daß sich die Nadel zunächst nicht bewegt. Die Hülse 22 ist am Zylinderende 211 dem gesamten Flüssigkeitsdruck in der Leitung 26, am Zylinderende 212 aber nur dem um den Druckverlust in der Drossel 264 und im Kanal 262 verminderten Gesamtdruck unterworfen und wird daher zum Zylinderende

212 gedrückt. Diese Bewegung bewirkt, daß ein Teil der den Raum 215 füllenden Flüssigkeit in den Raum 214 übertritt, diese Strömung wird jedoch durch das Nadelventil 217 gedrosselt.

Sobald die Verschiebung der Hülse 22 beginnt und damit der Kanal 261 geöffnet wird, wirkt anfangs der gesamte Druck in der Zuleitung 26 auf die dem Nadelende 231 zugekehrte Seite des Steuerkolbens 233, während die andere Seite dieses Kolbens nur dem um den Druckverlust in der Drossel 264 und im Kanal 262 verminderten Gesamtdruck ausgesetzt ist. Die Nadel wird daher nach rechts gedrückt, und ihr Ende 232 sperrt die Mündung des Kanals 251 zur Düse 25, so daß diese nicht mehr versorgt und ihr Strahl unterbrochen wird. Auf der anderen Seite ist der Kanal 241 der Düse 24 nun frei, so daß diese Düse einen Rückstoß erzeugt und die Finne 12 des Hammers 1 einen Schlag gegen die Wand des Rohrs 3 ausführt. Inzwischen hat sich die Hülse 22 weiter nach rechts bewegt und den Kanal 262 geschlossen, so daß nun für die Düse 25 das gleiche gilt wie zu Anfang für die Düse 24. Der beschriebene Vorgang wiederholt sich daher in umgekehrter Richtung.

Die Hin- und Herbewegung der Nadel 23 wird somit durch die Wirkung der Hülse 22 verlangsamt. Ihre Schwingungsfrequenz, d. h. die Häufigkeit der Hammerschläge, hängt von der Einstellung der Nadelventile 263, 264 und 217 ab.

Die Hülse 22 ist der Deutlichkeit halber in Fig. 3 kürzer dargestellt als sie wirklich ist. In Wirklichkeit reicht in der dargestellten linken Endlage der Hülse ihr rechtes offenes Ende genau bis zur Achse des Kanals 262.

Der Hammer 1 weist gemäß F i g. 3 zwei symmetrisch angeordnete Finnenil und 12 oder gemäß F i g. 4 eine Vielzahl von Finnen auf.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Düsenkopf zum Reinigen von Rohren, mit einem vom hindurchströmenden Fluid hin- und herbewegten Steuerkolben, der abwechselnd Rückstoßkräfte erzeugende Düsengruppen an voneinander abgewandten Seiten des Düsenkopfes freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkopf (1, 2) selbst als quer zum Rohr (3) hin- und herpendelnder Hammer mit quer zur Rohrachse (29) gerichteten Düsengruppen (24, 25) ausgebildet ist und die Achse des den Steuerkolben (23) aufnehmenden Zylinders (21) im Düsenkopf sich in an sich bekannter Weise quer zur Rohrachse erstreckt.

2. Düsenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Versorgungsleitung (26) zu den beiden Enden (211, 212) des Zylinders (21) führenden Kanäle (261, 262) einstellbare Drosseln (263, 264) aufweisen.

3. Düsenkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (23) in einer ihn umschließenden Hülse (22) geführt ist, die ihrerseits im Zylinder (211) hin- und herbeweglich ist, die in jeder ihrer Endstellungen den Zutritt des Fluids zu dieser Stellung benachbarten Düsengruppe (24, 25) sperrt und außen einen Bund (222) aufweist, der eine zylindrische Erweiterung (213) des Zylinders in zwei Räume (214, 215) unterteilt, die durch einen Kanal (216) mit einem einstellbaren Nadelventil (217) verbunden sind.

4. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Düsen (24, 25) die Achse (29) des zu reinigenden Rohres im rechten Winkel schneiden und zur Ortsverlagerung des Düsenkopfes eine Seilwinde oder andere Hilfseinrichtung vorgesehen ist.

5. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Düsen (24, 25) die Achse des zu reinigenden Rohres, wie bei Düsengruppen, die nur Reaktionskräfte in Richtung der Rohrachse erzeugen, an sich bekannt, in einem spitzen Winkel schneiden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen