EP0025156A1 - Nassandstrahl-Verfahren und Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents

Nassandstrahl-Verfahren und Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens Download PDF

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EP0025156A1
EP0025156A1 EP80105011A EP80105011A EP0025156A1 EP 0025156 A1 EP0025156 A1 EP 0025156A1 EP 80105011 A EP80105011 A EP 80105011A EP 80105011 A EP80105011 A EP 80105011A EP 0025156 A1 EP0025156 A1 EP 0025156A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
water
nozzle
line
container
tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP80105011A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl J. Dipl.-Ing. Sprakel
Horst Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Myers-Europe Pumpen GmbH
Original Assignee
Myers-Europe Pumpen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Myers-Europe Pumpen GmbH filed Critical Myers-Europe Pumpen GmbH
Publication of EP0025156A1 publication Critical patent/EP0025156A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C7/00—Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts
    • B24C7/0007—Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts the abrasive material being fed in a liquid carrier
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C3/00—Abrasive blasting machines or devices; Plants
    • B24C3/02—Abrasive blasting machines or devices; Plants characterised by the arrangement of the component assemblies with respect to each other
    • B24C3/06—Abrasive blasting machines or devices; Plants characterised by the arrangement of the component assemblies with respect to each other movable; portable

Definitions

  • the invention relates to a wet sandblasting method, in particular for underwater operation, in which a water-sand mixture is supplied in a metered amount per unit time to a nozzle and emerges from it in a jet of high pressure.
  • a method of this type is known in which dry sand is kept in a container which is connected to a nozzle via a valve and a sand line.
  • the nozzle is connected to a high-pressure water pump, forms a hard water jet and creates a negative pressure in the sand pipe, through which the sand is sucked out of the container.
  • the sand reaches the high-pressure water at most in a sufficiently uniform flow when the sand is filled into the container in an extremely dry state and can also be kept dry there.
  • an air compressor is required if you want to work under water at depths below 5m. All of this requires significant setup and ongoing operating costs.
  • air bubbles are conveyed to the nozzle together with the sand and are released from the water-sand jet emerging from the nozzle when working underwater and the visibility is considerably impaired.
  • the invention is therefore based on the object of designing a wet sandblasting method of the type described in the introduction, especially for underwater operation, in a cost-saving and effective manner.
  • This object is achieved in that a sand supply is suspended with water from ambient pressure, the suspension is introduced into a water stream by means of gravity and the water-sand mixture thus created is added to a high-pressure water jet at the outlet of the nozzle.
  • the method according to the invention can be carried out in such a way that the water flow is directed downward at the point at which the build-up is initiated and is kept in motion by a negative pressure which is generated in the nozzle by the high-pressure water jet.
  • the method according to the invention can also be carried out in such a way that the water flow at the point at which the suspension is initiated is generated by an additional water jet directed upwards.
  • a device has been created in which a container is provided for the preparation of the water-sand mixture, which contains a water-flowable, at least approximately vertical pipe, which is enclosed by a storage space for a sand reservoir suspended with water and only leaves a limited cross section that connects the storage space with a mixing chamber which is connected to the nozzle via a first line, the nozzle being connected directly to a high-pressure water pump through a second line.
  • a container is provided for the preparation of the water-sand mixture, which contains a water-flowable, at least approximately vertical pipe, which is enclosed by a storage space for a sand reservoir suspended with water and only leaves a limited cross section that connects the storage space with a mixing chamber which is connected to the nozzle via a first line, the nozzle being connected directly to a high-pressure water pump through a second line.
  • the wall area of the container adjacent to the lower end of the tube is preferably funnel-shaped and arranged coaxially with the tube.
  • connection of limited cross-section between the storage space and the mixing chamber can be created in that the tube delimits an annular gap between its open lower end and an adjacent wall area of the container.
  • the connection between the storage space and the mixing chamber can also be established through openings in the tube itself. In both cases, the cross-section of the connection between the storage space and the mixing chamber can easily be enlarged or reduced using known means and thereby adapt to different working conditions and sand grains.
  • the container is preferably open at the top and has a hanging device with which it can be hung from a quay, a ship, a drilling platform or the like.
  • the container also under water, can be hung in the vicinity of the work station, so that the first line leading from the container to the nozzle can be relatively short and, accordingly, the flow losses arising therein can be kept low.
  • the high-pressure water pump together with the associated drive is expediently on board the ship Drilling platform or the like arranged.
  • an embodiment of the device according to the invention is particularly suitable for this purpose, in which the upper end of the tube arranged in the container is designed as a water inflow and the container has an outlet below the mixing chamber which is connected to the nozzle by the first line.
  • This embodiment has the advantage of particular simplicity, especially when working under water, since water from the environment enters the upper end of the pipe, which is provided as a water inflow, and flows easily through the pipe from top to bottom as soon as high-pressure water exits the nozzle from the second line and there creates a negative pressure, which then easily reacts via the first line to the pipe in the container and causes a water flow to the nozzle.
  • the method according to the invention is to be carried out in such a way that the water flow at the point at which the suspension is initiated is generated by an upward additional water jet
  • another embodiment of the invention is particularly suitable for this, in which the first line connects the upper end of the tube to the nozzle and the container below the mixing chamber has an inlet which is connected to the high pressure water pump via a third line.
  • the additional effort for the third line is worthwhile in many cases primarily because it gives the possibility to work with the nozzle at a point that can be considerably higher than the container. At such a point, the work can also be interrupted without the risk of the first line becoming blocked.
  • the third line is connected to the high-pressure water pump via a gun on which the nozzle is arranged and via the second line ending at the gun.
  • the amount of water per unit of time which is passed through the third line into the mixing chamber need only be a small fraction, for example one tenth of the amount of water which is fed to the nozzle through the second line.
  • the device shown in FIGS. 1 and 2 is intended to carry out sandblasting work from a ship 10 on underwater parts of an oil rig 12, for example in order to expose these parts for a non-destructive testing of shell growth or the like.
  • a hanger 18 hangs a container 20 on a loading boom 14 of the ship 10.
  • the container 20 has a circular cylindrical main part 22 and a funnel-shaped wall region 24 adjoining it downwards, which opens into an outlet 26.
  • the outlet 26 is connected to a nozzle 30 belonging to a gun 32 through a first conduit 28 formed by an ordinary hose.
  • Gun 32 is held by a diver 34 and has an inlet 36 at which a second conduit 38 terminates.
  • the second line 38 is formed by a high-pressure hose and connects the gun 32 to a high-pressure water pump 40 on board the ship 10, which is driven by an engine 42.
  • the gun 32 has a branch 44 between the inlet 36 and the nozzle 30, to which a recoil nozzle 46, which is coaxial with the nozzle 30 but oppositely directed, is connected, which in operation produces a recoil which is in equilibrium with that of the nozzle 30 .
  • a hose connector 48 is screwed into the outlet 26 from below, which is lined with a wear sleeve 50.
  • a tube 52 is arranged in the container 20, which is guided in a height adjustable manner in a hub 54 and is clamped in such a height position with a screw 56 only indicated that between the lower end 58 of the tube 52 and the adjacent funnel-shaped wall area 24 of the Container 20 an annular gap 60 remains free.
  • the tube 52 is open at its lower end 58 as well as at its upper end 62, so that water from the environment can flow through the tube unhindered.
  • the interior of the container 20 around the tube 52 is provided as a storage space 64 for a sand reservoir 66.
  • the container 20 is open at the top; therefore and due to the suspension of the container under water, the sand reservoir 66 is constantly suspended with water.
  • the annular gap 60 connects the storage space 64 to a mixing chamber 68 formed between the lower tube end 58 and the upper end of the wear sleeve 50.
  • a vibrator 70 can be fastened to the container 20, which is connected to the ship 10 by an electrical, pneumatic or hydraulic line, not shown, and which vibrates the container by electromechanical, pneumatic-mechanical or hydraulic-mechanical means, if necessary, for example by loosen up the sand reserve 66 at the start of operation.
  • FIG. 2 also shows some details of the nozzle 30 in an enlarged axial section, including a hose connection piece 72 which is axially screwed into the nozzle and which is connected to the hose connection piece 48 by the first line 28. From the other, the front in operation and in Fig.2 upper side is in the nozzle 30. Nozzle extension 74 is screwed in, and a nozzle insert 76 is tightly clamped between the latter and the hose connector 72.
  • the nozzle insert 76 has an axial channel 78 which is lined with a wear sleeve 80 which also extends through the hose connector 72.
  • an annular channel 82 is formed, which is connected on the one hand via a pipe bend 84 and the branch 44 to the inlet 36 and on the other hand is connected to the interior of the nozzle extension 74 by a plurality of channels 86.
  • the channels 86 are all around at regular intervals arranged the axis of the nozzle 30 and converge at an acute angle.
  • FIGS. 3 to 5 has numerous components which correspond to the components described with reference to FIGS. 1 and 2 and are provided with the same reference numerals, or components in FIGS. 1 and 2 correspond at least analogously and in this case in FIG .3 to 5 have been given the same reference numbers with a distinctive index mark.
  • the container 20 has at its lower end, instead of the outlet 26 shown in FIGS. 1 and 2, an inlet 90 which is connected by a third line 92 to an additional branch 44 'of the gun 32 and via this and the first line 38 to the high pressure water pump 4 0 is connected.
  • the inlet 90 delimits the mixing chamber 68 downward and contains a water jet nozzle 94 which is arranged in the middle of the mixing chamber 68 and is directed axially upward carries a Venturi nozzle 100.
  • the Venturi nozzle 100 is coaxial with the water jet nozzle 94 and the distance.
  • Pipe 98 arranged and limits the mixing chamber 68 upwards.
  • the vertical tube 52 is also arranged in the container 20; 4 and 5, this is rotatably guided on the cylindrical outer surface of the spacer tube 98 and / or the Venturi nozzle 100.
  • the grub screws 96 extend through slots 102 of the tube 52 which are elongated in the circumferential direction, so that it can be rotated by a limited angle, but cannot be pulled out of the container 20 without the inlet 90.
  • holes 60 ' are provided in the tube 52 and in the spacer tube .98, which are aligned in pairs in accordance with FIG. 5, so that the tube 52 also leaves a limited cross section here, which separates the storage space 64 with the Mixing chamber 68 connects.
  • This cross section can be reduced by rotating the tube 52 and can also be closed completely, which is particularly useful in the case of interruptions in operation, for example for refilling the storage space 64.
  • a ring of spokes 104 is fastened to its upper end according to FIG. 4, which is centered on the inner wall of the main part 22 of the container 20 and can be clamped with a clamping screw 106.
  • the vertical tube 52 could, however, also be vertically adjustable in the manner described with reference to FIG to be released or to be partially or completely covered.
  • a line 28 ′ is fastened to the Venturi nozzle 100, which corresponds to the first line 28 in FIGS. 1 and 2, since it ends at the nozzle 30 in the same way as the line 28 and has the task of creating the water that is created in the mixing chamber 68 -Sand mix to promote nozzle 30.
  • Line 28 'could be attached to the top of tube 52; With regard to the adjustability of the tube 52, however, it is more expedient if the line 28 'according to FIGS. 4 and 5 is fastened to the Venturi nozzle 100, for example with a hose clamp 108, if the line 28' is formed by a hose.
  • the pistol 32 has a trigger 110 with which the diver 34 can open an inlet valve 112 which is biased in the closing direction.
  • This arrangement which is self-evident, is shown schematically in FIG. 4 in order to clarify that, in the exemplary embodiment according to FIGS. 3 to 5, the branch 44 ′ (as well as the branch 44) is arranged between the inlet valve 112 and the nozzle 30.
  • the branch 44 ′ (as well as the branch 44) is arranged between the inlet valve 112 and the nozzle 30.
  • the line cross sections are dimensioned such that the amount of water exiting through the water jet nozzle 94 per time unit is approximately 10% of the amount of water exiting through the channels 86.
  • the water jet emerging from the water jet nozzle 94 flows through the Venturi nozzle 100 and generates a negative pressure, through which water-sand mixture is sucked from the storage space 64 into the mixing chamber 68 in order to be carried away from there into the line 28 ′.

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Abstract

Zum Naßsandstrahlen, insbesondere im Unterwasserbetrieb, wird ein Sandvorrat mit Wasser von Umgebungsdruck aufgeschwemmt, die Aufschwemmung mit Hilfe der Schwerkraft in einen getrennten Wasserstrom eingeleitet und das so entstehende Wasser-Sandgemisch unter geringem Druck einer Düse (30) zugeführt und erst an deren Austritt einem Hochdruck-Wasserstrahl hinzugefügt. Zum Durchführen des Verfahrens dient eine Einrichtung, bei der ein von Wasser durchströmbares, senkrechtes Rohr (52) innerhalb eines Behälters (20) von einem Vorratsraum (66) für den mit Wasser aufgeschwemmten Sandvorrat umschlossen ist und nur einen begrenzten Querschnitt freiläßt, der den Vorratsraum (66) mit einer Mischkammer (68) verbindet, in die der getrennte Wasserstrom mündet. Die Mischkammer (68) ist über eine erste Leitung (28') mit der Düse (30) verbunden, und die Düse (30) ist durch eine zweite Leitung (38) unmittelbar an eine Hochdruck-Wasserpumpe angeschlossen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Naßsandstrahl-Verfahren, insbesondere für Unterwasserbetrieb, bei dem ein Wasser-Sandgemisch in dosierter Menge je Zeiteinheit einer Düse zugeführt wird und aus dieser in einem Strahl hohen Druckes austritt.
  • Es ist ein Verfahren dieser Art bekannt, bei dem trockener Sand in einem Behälter bereitgehalten wird, der über ein Ventil und eine Sandleitung mit einer Düse verbunden ist. Die Düse ist an eine Hochdruck-Wasserpumpe angeschlossen, bildet einen harten Wasserstrahl und erzeugt in der Sandleitung einen Unterdruck, durch den der Sand aus dem Behälter angesaugt wird. Bei diesem bekannten Verfahren gelangt der Sand allenfalls dann in einem hinreichend gleichmäßigen Strom in das Hochdruckwasser, wenn der Sand in äußerst trockenem Zustand in den Behälter eingefüllt wird und dort auch trockengehalten werden kann. Zusätzlich zur Hochdruck-Wasserpumpe ist ein Luftkompressor erforderlich, wenn unter Wasser in Tiefen unterhalb 5m gearbeitet werden soll. All dies erfordert erhebliche Einrichtungs- und laufende Betriebskosten. Hinzu kommt, daß zusammen mit dem Sand auch Luftperlen zur Düse gefördert und beim Arbeiten unter Wasser von dem aus der Düse austretenden Wasser-Sandstrahl freigegeben werden und die Sichtverhältnisse erheblich verschlechtern.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Naßsandstrahl-Verfahren der eingangs beschriebenen Art vorallem für Unterwasserbetrieb kostensparend und wirksam zu gestalten.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Sandvorrat mit Wasser von Umgebungsdruck aufgeschwemmt wird, die Aufschwemmung mit Hilfe der Schwerkraft in einen Wasserstrom eingeleitet wird und das so entstehende Wasser-Sandgemisch am Austritt der Düse einem Hochdruck-Wasserstrahl hinzugefügt wird.
  • Damit wird die bekannte Erscheinung ausgenutzt, daß Sand, der im feuchten Zustand zu einem Kuchen zusammenbäckt, in einen fließfähigen Zustand gerät, wenn ihm eine hinreichend große Wassermenge hinzugefügt wird. Aufschwemmen bedeutet im Sinne der Erfindung, daß einer gegebenen Sandmenge soviel Wasser hinzugefügt wird, bis das Aufnahmevermögen dieser Sandmenge zumindest annähernd erschöpft ist, vorzugsweise soviel Wasser, daß auch die obersten Sandkörner mit Wasser bedeckt sind. In diesem Zustand kann der Sand schon unter der bloßen Einwirkung der Schwerkraft fließen und dadurch in einen Wasserstrom eingeleitet werden, der ihn weiter zu einer Sandstrahldüse fördert. Wenn das erfindungsgemäße Verfahren unter Wasser durchgeführt werden soll, kann der Sand ohne weiteres unter Wasser vorrätig gehalten, in geeigneten Fällen sogar an Ort und Stelle am Meeresboden gewonnen werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in der Weise ausführen, daß der Wasserstrom an der Stelle, an der die Aufschwemmung eingeleitet wird, nach unten gerichtet ist und von einem Unterdruck in Bewegung gehalten wird, der in der Düse von dem Hochdruck-Wasserstrahl erzeugt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber auch in der Weise durchführbar, daß der Wasserstrom an der Stelle, an der die Aufschwemmung eingeleitet wird, von einem aufwärtsgerichteten zusätzlichen Wasserstrahl erzeugt wird.
  • Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Einrichtung geschaffen worden, bei der zum Aufbereiten des Wasser-Sandgemisches ein Behälter vorgesehen ist, der ein von Wasser durchströmbares, zumindest annähernd senkrechtes Rohr enthält, das von einem Vorratsraum für einen mit Wasser aufgeschwemmten Sandvorrat umschlossen ist und nur einen begrenzten Querschnitt freiläßt, der den Vorratsraum mit einer Mischkammer verbindet, die über eine erste Leitung mit der Düse verbunden ist, wobei die Düse durch eine zweite Leitung unmittelbar an eine Hochdruck-Wasserpumpe angeschlossen ist.
  • Dabei ist der dem unteren Ende des Rohrs benachbarte Wandbereich des Behälters vorzugsweise trichterförmig gestaltet und gleichachsig mit dem Rohr angeordnet.
  • Die Verbindung von begrenztem Querschnitt zwischen dem Vorratsraum und der Mischkammer kann dadurch geschaffen sein, daß das Rohr zwischen seinem offenen unteren Ende und einem benachbarten Wandbereich des Behälters einen Ringspalt begrenzt. Die Verbindung zwischen Vorratsraum und Mischkammer kann aber auch durch öffnungen im Rohr selbst hergestellt sein. In beiden Fällen läßt sich der Querschnitt der Verbindung zwischen Vorratsraum und Mischkammer leicht mit bekannten Mitteln vergrößern oder verkleinern und dadurch unterschiedlichen Arbeitsbedingungen und Sandkörnungen anpassen.
  • Der Behälter ist vorzugsweise oben offen und weist eine Aufhängevorrichtung auf, mit der er sich von einem Quai, einem Schiff, einer Bohrplattform od dgl aus aufhängen läßt. Für Sandstrahlarbeiten unter Wasser läßt sich der Behälter, ebenfalls unter Wasser, in der Nähe der Arbeitsstelle aufhängen, so daß die vom Behälter zur Düse führende erste Leitung verhältnismäßig kurz sein kann und dementsprechend die darin entstehenden Strömungsverluste gering gehalten werden. Von der gesamten Einrichtung ist zweckmäßigerweise nur die Hochdruck-Wasserpumpe samt zugehörigem Antrieb an Bord des Schiffes, der Bohrplattform od dgl angeordnet.
  • Wenn das erfindungsgemäße Verfahren in der Weise durchgeführt werden soll, daß der Wasserstrom an der Stelle, an.. der die Aufschwemmung eingeleitet wird, nach unten gerichtet ist, dann eignet sich dafür besonders eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei der-das obere Ende des im Behälter angeordneten Rohrs als Wasserzufluß ausgebildet ist und der Behälter unterhalb der Mischkammer einen Auslaß aufweist, der durch die erste Leitung mit der Düse verbunden ist. Diese Ausführungsform hat vorallem beim Arbeiten unter Wasser den Vorteil besonderer Einfachheit, da Wasser aus der Umgebung in das als Wasserzufluß vorgesehene obere Ende des Rohrs eintritt und das Rohr ohne weiteres von oben nach unten durchströmt, sobald Hochdruckwasser von der zweiten Leitung aus der Düse austritt und dort einen Unterdruck erzeugt, der dann ohne weiteres über die erste Leitung auf das Rohr im Behälter zurückwirkt und eine Wasserströmung zur Düse hin hervorruft.
  • Wenn jedoch das erfindungsgemäße Verfahren in der Weise durchgeführt werden soll, daß der Wasserstrom an der Stelle, an der die Aufschwemmung eingeleitet wird, von einem aufwärtsgerichteten zusätzlichen Wasserstrahl erzeugt wird, dann eignet sich dazu besonders eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der die erste Leitung das obere Ende des Rohrs mit der Düse verbindet und der Behälter unterhalb der Mischkammer einen Einlaß aufweist, der über eine dritte Leitung an die Hochdruck-Wasserpumpe angeschlossen ist. Der zusätzliche Aufwand für die dritte Leitung lohnt sich in vielen Fällen vorallem deshalb, weil dadurch die Möglichkeit gewonnen wird, mit der Düse an einer Stelle zu arbeiten, die erheblich höher liegen kann als der Behälter. An einer solchen Stelle kann die Arbeit auch unterbrochen werden, ohne daß die Gefahr einer Verstopfung der ersten Leitung entsteht. Der Sand, der beim Unterbrechen der Arbeit auf dem Weg vom Behälter zur Düse ist, sinkt nämlich allmählich in das Rohr zurück und wird später bei erneuter Arbeitsaufnahme von dem aus der dritten Leitung durch den Einlaß des Behälters strömenden Hochdruckwasser wieder mitgerissen. Im Gegensatz dazu muß bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Erfindung, bei der das Wasser-Sandgemisch den Behälter nach unten verläßt, bei Arbeitsunterbrechungen darauf geachtet werden, daß sich nicht infolge eines Durchhanges der ersten Leitung in dieser ein Sandstopfen bildet, denn ein solcher Sandstopfen würde sich bei Wiederaufnahme der Arbeit möglicherweise nicht ohne weiteres wieder auflösen, wenn zum Bewegen des Sandes in der ersten Leitung nur der beschriebene, an der Düse entstehende Unterdruck zur Verfügung steht.
  • Der somit in vielen Fällen gerechtfertigte Kostenaufwand für die dritte Leitung läßt sich gering halten, da die dritte Leitung nicht unbedingt von der Hochdruck-Wasserpumpe auszugehen braucht. Erfindungsgemäß genügt es, daß die dritte Leitung über eine Pistole, an der die Düse angeordnet ist, und über die an der Pistole endende zweite Leitung an die Hochdruck-Wasserpumpe angeschlossen ist. Die Wassermenge je Zeiteinheit, die durch die dritte Leitung in die Mischkammer geleitet wird, braucht nur einen geringen Bruchteil, beispielsweise ein Zehntel der Wassermenge zu betragen, die der Düse durch die zweite Leitung zugeführt-wird.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
    • Fig.1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Naßsandstrahlen unter Wasser,
    • Fig.2 Einzelheiten aus Fig.1 in stark vergrößertem senkrechten Schnitt,
    • Fig.3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Naßsandstrahlen unter Wasser,
    • Fig.4 Einzelheiten aus Fig.3 in stark vergrößertem senkrechten Schnitt und
    • Fig.5 einen nochmals vergrößerten Ausschnitt aus Fig.4.
  • Die in Fig.1 und 2 dargestellte Einrichtung ist dazu vorgesehen, von einem Schiff 10 aus an unter Wasser liegenden Teilen einer Bohrinsel 12 Sandstrahlarbeiten durchzuführen, beispielsweise um diese Teile für eine zerstörungsfreie Prüfung von Muschelbewuchs od dgl freizulegen.
  • An einem Ladebaum 14 des Schiffes 10 ist über ein Seil 16 und . eine Aufhängevorrichtung 18 ein Behälter 20 aufgehängt. Der Behälter 20 hat einen kreiszylindrischen Hauptteil 22 und einen sich daran nach unten anschließenden trichterförmigen Wandbereich 24, der in einen Auslaß 26 mündet. Der Auslaß 26 ist durch eine erste, von einem gewöhnlichen Schlauch gebildete Leitung 28 an eine Düse 30 angeschlossen, die zu einer Pistole 32 gehört.
  • Die Pistole 32 wird von einem Taucher 34 gehalten und hat einen Einlaß 36, an dem eine zweite Leitung 38 endet. Die zweite Leitung 38 ist von einem Hochdruckschlauch gebildet und verbindet die Pistole 32 mit einer Hochdruck-Wasserpumpe 40 an Bord des Schiffes 10, die von einem Motor 42 angetrieben wird.
  • Die Pistole 32 weist zwischen dem Einlaß 36 und der Düse 30 eine Abzweigung 44 auf, an die eine mit der Düse 30 gleichachsige, jedoch entgegengesetzt gerichtete Rückstoßdüse 46 angeschlossen ist, welche im Betrieb einen Rückstoß erzeugt, der mit demjenigen der Düse 30 im Gleichgewicht steht.
  • Gemäß Fig.2 ist in den Auslaß 26 von unten her ein Schlauchanschlußstück 48 eingeschraubt, das mit einer Verschleißbüchse 50 ausgekleidet ist. Über der Verschleißbüchse 50 ist im Behälter 20 ein Rohr 52 angeordnet, das in einer Nabe 54 höhenverstellbar geführt und mit einer nur angedeuteten Schraube 56 in einer solchen Höhenstellung festgeklemmt ist, daß zwischen dem unteren Ende 58 des Rohrs 52 und dem benachbarten trichterförmigen Wandbereich 24 des Behälters 20 ein Ringspalt 60 freibleibt.
  • Das Rohr 52 ist an seinem unteren Ende 58 wie auch an seinem oberen Ende 62 offen, so daß Wasser aus der Umgebung ungehindert durch das Rohr hindurchströmen kann. Der Innenraum des Behälters 20 rings um das Rohr 52 ist als Vorratsraum 64 für einen Sandvorrat 66 vorgesehen. Der Behälter 20 ist oben offen; deshalb und infolge der Aufhängung des Behälters unter Wasser ist der Sandvorrat 66 ständig mit Wasser aufgeschwemmt.
  • Der Ringspalt 60 verbindet den Vorratsraum 64 mit einer zwischen dem unteren Rohrende 58 und dem oberen Ende der Verschleißbüchse 50 ausgebildeten Mischkammer 68.
  • Am Behälter 20 kann ein Vibrator 70 befestigt sein, der durch eine nicht dargestellte elektrische, pneumatische oder hydraulische Leitung mit dem Schiff 10 verbunden ist und den Behälter auf elektromechanischem, pneutisch-mechanischem oder hydraulischmechanischem Weg in Schwingungen versetzt, wenn dies erforderlich ist, um beispielsweise bei Betriebsbeginn den Sandvorrat 66 aufzulockern.
  • In Fig.2 sind auch einige Einzelheiten der Düse 30 im vergrößerten axialen Schnitt dargestellt, darunter ein in die Düse axial eingeschraubtes Schlauchanschlußstück 72, das mit dem Schlauchanschlußstück 48 durch die erste Leitung 28 verbunden ist. Von der anderen, im Betrieb vorderen und in Fig.2 oberen Seite her ist in die Düse 30 eine. Düsenverlängerung 74 eingeschraubt, und zwischen dieser und dem Schlauchanschlußstück 72 ist ein Düseneinsatz 76 dicht eingespannt.
  • Der Düseneinsatz 76 hat einen axialen Kanal 78,der mit einer sich auch durch das Schlauchanschlußstück 72 hindurcherstrekkenden Verschleißbüchse 80 ausgekleidet ist. An der Außenseite des Düseneinsatzes 76 ist ein Ringkanal 82 ausgebildet, der einerseits über einen Rohrkrümmer 84 und die Abzweigung 44 an den Einlaß 36 angeschlossen und andererseits durch mehrere Kanäle 86 mit dem Innenraum der Düsenverlängerung 74 verbunden ist. Die Kanäle 86 sind in gleichmäßigen Abständen rings um die Achse der Düse 30 angeordnet und konvergieren unter einem spitzen Winkel.
  • Wenn von der Hochdruck-Wasserpumpe 40 gefördertes Wasser über den Rohrkrümmer 84 in die Düse 30 gelangt und von deren Ringkanal 82 durch die Kanäle 86 in scharfen Strahlen austritt, dann entsteht im Innenraum der Düsenverlängerung 74 rings um deren axialen Kanal 78 ein Unterdruck, der sich über die erste Leitung 28 in die Mischkammer 68 fortpflanzt und bewirkt, daß Wasser aus der Umgebung oberhalb des Behälters 20 durch das Rohr 52 in die Mischkammer 68 gesaugt wird. Dieses Wasser fördert das ohnehin bestehende Bestreben des mit Wasser aufgeschwemmten Sandvorrates 66, aus dem Vorratsraum 64 durch den Ringspalt 60 in die Mischkammer 68 zu fließen. In der Mischkammer 68.bildet sich somit ein Wasser-Sandgemisch, das durch die Verschleißbüchse 50, die erste Leitung 28 und die Verschleißbüchse 80 in die Düsenverlängerung 74 gelangt und dort von den mit hohem Druck aus den Kanälen 86 austretenden Wasserstrahlen mitgerissen wird. Diese Wasserstrahlen vereinigen sich am freien Ende der Düsenverlängerung 74 zu einem gemeinsamen Strahl 88, der in Fig.1 angedeutet ist.
  • Die in Fig.3 bis 5 dargestellte Einrichtung weist zahlreiche Bauteile auf, die mit den anhand der Fig.1 und 2 beschriebenen Bauteilen übereinstimmen und mit gleichen Bezugszeichen versehen sind oder Bauteilen in Fig.1 und 2 zumindest sinngemäß entsprechen und in diesem Fall in Fig.3 bis 5 gleiche Bezugsziffern mit einem unterscheidenden Indexstrich erhalten haben.
  • Gemäß Fig.3 bis 5 weist der Behälter 20 an seinem unteren Ende anstelle des in Fig.1 und 2 dargestellten Auslasses 26 einen Einlaß 90 auf, der durch eine dritte Leitung 92 mit einer zusätzlichen Abzweigung 44' der Pistole 32 verbunden und über diese und die erste Leitung 38 an die Hochdruck-Wasserpumpe 40 angeschlossen ist. Der Einlaß 90 begrenzt die Mischkammer 68 nach unten hin und enthält eine mitten in der Mischkammer 68 angeordnete, axial nach oben gerichtete Wasserstrahldüse 94. Am Einlaß 90 ist mit Madenschrauben 96 ein Distanzrohr 98 befestigt, das sich nach oben erstreckt, die Mischkammer 68 umschließt und eine Venturidüse 100 trägt. Die Venturidüse 100 ist gleichachsig mit der Wasserstrahldüse 94 und dem Distanz-. rohr 98 angeordnet und begrenzt die Mischkammer 68 nach oben hin.
  • Auch bei der Einrichtung gemäß Fig. 3 bis 5 ist innerhalb des Behälters 20 das senkrechte Rohr 52 angeordnet; dieses ist gemäß Fig. 4 und 5 auf der zylindrischen Außenfläche des Distanzrohrs 98 und/oder der Venturidüse 100 verdrehbar geführt. Die Madenschrauben 96 erstrecken sich durch in Umfangsrichtung längliche Schlitze 102 des Rohrs 52, so daß dieses um einen begrenzten Winkel verdreht, nicht aber ohne den Einlaß 90 aus dem Behälter 20 herausgezogen werden kann.
  • Anstelle des in Fig.2 dargestellten Ringspalts 60 sind im Rohr 52 und im Distanzrohr .98 Löcher 60' vorgesehen, die gemäß Fig.5 paarweise miteinander fluchten, so daß das Rohr 52 auch hier einen begrenzten Querschnitt freiläßt, der den Vorratsraum 64 mit der Mischkammer 68 verbindet. Dieser Querschnitt kann durch Verdrehen des Rohrs 52 verkleinert werden und läßt sich auch vollständig schließen, was vor allem bei Betriebsunterbrechungen, beispielsweise zum Nachfüllen des Vorratsraumes 64, zweckmäßig ist.
  • Zum Drehen des Rohrs 52 ist an dessen oberem Ende gemäß Fig.4 ein Speichenkranz 104 befestigt, der an der Innenwand des Hauptteils 22 des Behälters 20 zentriert und mit einer Klemmschraube 106 festklemmbar ist. Das senkrechte Rohr 52 könnte aber auch in der anhand Fig.2 beschriebenen Weise senkrecht verstellbar sein, um mit seinem unteren Ende 58 die Löcher 60' entweder freizulassen oder teilweise oder ganz abzudecken.
  • An der Venturidüse 100 ist eine Leitung 28' befestigt, die der ersten Leitung 28 in Fig.1 und 2 entspricht, da sie in gleicher Weise wie die Leitung 28 an der Düse 30 endet und die Aufgabe hat, das in der Mischkammer 68 entstehende Wasser-Sandgemisch zur Düse 30 zu fördern. Die Leitung 28' könnte am oberen Ende des Rohrs 52 befestigt sein; im Hinblick auf die Verstellbarkeit des Rohrs 52 ist es jedoch zweckmäßiger, wenn die Leitung 28' gemäß Fig.4 und 5 an der Venturidüse 100 befestigt ist, beispielsweise mit einer Schlauchschelle 108, wenn die Leitung 28' von einem Schlauch gebildet ist.
  • Bei beiden Ausführungsbeispielen gemäß Fig.1 und 2 einerseits sowie Fig.3 bis 5 andererseits hat die Pistole 32 einen Abzug 110, mit dem der Taucher 34 ein in Schließrichtung vorgespanntes Einlaßventil 112 öffnen kann. Diese ansich selbstverständliche Anordnung ist in Fig.4 schematisch dargestellt, um zu verdeutlichen, daß bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 bis 5 die Abzweigung 44' (ebenso wie die Abzweigung 44) zwischen dem Einlaßventil 112 und der Düse 30 angeordnet ist. Infolgedessen fließt dann und nur dann Wasser unter hohem Druck durch die dritte Leitung 92 in die Mischkammer 68, wenn gleichzeitig ein Hochdruck-Wasserstrom durch den Rohrkrümmer 84 in die Düse 30 gelangt und durch die Kanäle 86 in scharfen Strahlen austritt. Die Leitungsguerschnitte sind so bemessen, daß die je Zeiteinheit durch die Wasserstrahldüse 94 austretende Wassermenge etwa 1O% der durch die Kanäle 86 austretenden Wassermenge beträgt. Der aus der Wasserstrahldüse 94 austretende Wasserstrahl durchströmt die Venturidüse 100 und erzeugt einen Unterdruck, durch den Wasser-Sandgemisch aus dem Vorratsraum 64 in die Mischkammer 68 angesaugt wird, um von dort in die Leitung 28' mitgerissen zu werden.
  • In der Leitung 28' selbst - ebenso wie in der Leitung 28 gemäß Fig. 1 und 2 - sind Druck und Strömungsgeschwindigkeit des Wasser-Sandgemisches verhältnismäßig gering, weshalb Strömungswiderstand und Verschleiß in dieser Leitung 28' bzw. 28 gering bleiben. Daher ist es möglich und in vielen Fällen wirtschaftlich besonders vorteilhaft, den Behälter 20 in verhältnismäßig großem Abstand von dem Objekt aufzustellen, das mit dem Strahl 88 behandelt werden soll. Der Arbeiter, beispielsweise Taucher 34, der die Pistole 32 hält, kann sich dementsprechend in einem weiten Bereich frei bewegen, ohne für eine Ortsveränderung des.Behälters 20 sorgen zu müssen.

Claims (12)

1. Naßsandstrahl-Verfahren, insbesondere für Unterwasserbetrieb, bei dem ein Wasser-Sandgemisch in dosierter Menge je Zeiteinheit einer Düse zugeführt wird und aus dieser in einem Strahl hohen Druckes austritt, dadurch gekennzeichnet , daß ein Sandvorrat (66) mit Wasser von Umgebungsdruck aufgeschwemmt wird, die Aufschwemmung mit Hilfe der Schwerkraft in einen Wasserstrom eingeleitet wird und das so entstehende Wasser-Sandgemisch am Austritt der Düse (30) einem Hochdruck-Wasserstrahl hinzugefügt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Wasserstrom an der Stelle, an der die Aufschwemmung eingeleitet wird, nach unten gerichtet ist und von einem Unterdruck in Bewegung gehalten wird, der in der Düse (30) von dem Hochdruck-Wasserstrahl erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Wasserstrom an der Stelle, an der die Aufschwemmung eingeleitet wird, von einem aufwärtsgerichteten zusätzlichen Wasserstrahl erzeugt wird.
4. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zum Aufbereiten des Wasser-Sandgemisches ein Behälter (20) vorgesehen ist, der ein von Wasser durchströmbares, zumindest annähernd senkrechtes Rohr (52) enthält, das von einem Vorratsraum (64) für einen mit Wasser aufgeschwemmten Sandvorrat (66) umschlossen ist und nur einen begrenzten Querschnitt (Ringspalt 60; Löcher 60') freiläßt, der den Vorratsraum (64) mit einer Mischkammer (68) verbindet, die über eine erste Leitung (28;28') mit der Düse (30) verbunden ist, und daß die Düse (30) durch eine zweite Leitung (38) unmittelbar an eine Hochdruck-Wasserpumpe (40) angeschlossen ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der dem unteren Ende (58) des Rohrs (52) benachbarte Wandbereich (24) des Behälters (20) trichterförmig gestaltet und gleichachsig mit dem Rohr (52) angeordnet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohr (52) zwischen seinem offenen unteren Ende (58) und einem benachbarten Wandbereich (24) des Behälters (20) einen Ringspalt (60) begrenzt.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Behälter (20) oben offen ist und eine Aufhängevorrichtung (18) aufweist, mit der er sich unter Wasser von einem Schiff (10) , einer Bohrplattform od dgl aus aufhängen läßt.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7 zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das obere Ende (62) des Rohrs (52) als Wasserzufluß ausgebildet ist und der Behälter (20) unterhalb der Mischkammer (68) einen Auslaß (26) aufweist, der durch die erste Leitung (28) mit der Düse (30) verbunden ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7 zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch"3, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Leitung (28') das obere Ende (62) des Rohrs (52) mit der Düse (30) verbindet und der Behälter (20) unterhalb der Mischkammer (68) einen Einlaß (90) aufweist, der über eine dritte Leitung (92) an die Hochdruck-Wasserpumpe (40) angeschlossen ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Leitung (92) über eine Pistole (32'), an der die Düse (30) angeordnet ist, und über die an der Pistole (32') endende zweite Leitung (38) an die Hochdruck-Wasserpumpe (40) angeschlossen ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (90) unterhalb der Mischkammer (68) eine Wasserstrahldüse (94) aufweist, die mit einer über der Mischkammer (68) im senkrechten Rohr (52) angeordneten Venturidüse (100) fluchtet.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitung (28') unmittelbar an die Venturidüse (100) angeschlossen und durch das senkrechte Rohr (52) hindurch nach oben geführt ist.
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