[0001] Die Erfindung betrifft einen kartesischen Roboter zum Reinigen von Anlagen mit hochspannungsführenden Anlagenteilen mittels eines Trockeneisstrahls, eine Reinigungsvorrichtung mit einem Trockeneisförderer, ein Verfahren zum Reinigen von Anlagen mit hochspannungsführenden Anlagenteilen, mit einer Abgabe eines Trockeneisstrahls durch eine Düse und eine Düse zum Abstrahlen von Trockeneis mit Mitteln zum Fördern von Trockeneis.
[0002] Das Reinigen mit Trockeneis ist ein Verfahren, welches eine Alternative zu traditionellen Reinigungsmethoden, wie dem Dampfstrahlen, Sandstrahlen oder chemischem Reinigen mit einer Reinigungslösung bietet.
[0003] Beim Trockeneisreinigen wird ein Strahl von Pellets aus Trockeneis, also gefrorenem Kohlendioxid CO2, mit einem Trägergas auf eine zu reinigenden Fläche gestrahlt. Als Trägergas wird zumeist Luft verwendet, aber auch andere Gase, wie Stickstoff, Kohlendioxid oder Argon kommen in Frage.
[0004] Das Trockeneis wird bei einer Temperatur von unter 194K (-78[deg.]C) gehalten. Kommt es in Raumtemperatur, so tritt es direkt in den gasförmigen Zustand über, wobei es sich stark ausdehnt. Kohlendioxid ist in den meisten Umgebung problemlos verwendbar, da es nicht entzündlich, ungiftig und geruchslos ist.
[0005] Die Reinigungswirkung wird zum einen durch die kinetische Energie der aufprallenden Trockeneispartikel erreicht. Zum anderen entziehen die Teilchen beim Sublimieren ihrer Umgebung Wärme, was zu thermischen Spannungen führt, wodurch der Verbund zwischen Schmutz und Oberfläche gelockert wird. Ausserdem bewirkt die Ausdehnung des Kohlendioxids beim Sublimieren ein Absprengen oder ein Abblasen bereits gelockerter Verschmutzungen oder Beläge.
[0006] Die Trockeneispartikel sublimieren praktisch vollständig und rückstandsfrei zu gasförmigem Kohlendioxid. Weil ausserdem keine Feuchtigkeit durch das Trockeneisreinigen erzeugt wird oder dafür nötig ist, eignet sich das Trockeneisreinigen insbesondere zum Reinigen von elektrischen, bzw. spannungsführenden Anlagenteilen. Diese können prinzipiell während des Betriebes gereinigt werden, müssen also nicht abgeschaltet werden.
[0007] Insbesondere bei Mittel- und Hochspannungsanlagen (ab etwa 0,5 kV) muss allerdings der Personenschutz und der Geräteschutz sichergestellt werden, da bei dieser Anwendung die Gefahr eines elektrischen Durchschlages besonders hoch ist.
[0008] Zum Schutz des Bedienpersonals werden die betreffenden Personen angewiesen, Schutzanzüge, Handschuhe und Helme zu tragen, die elektrisch isolierend sind. Beim Reinigungsvorgang stehen die Personen in der Regel auf einer isolierenden Schutzmatte.
[0009] Die Düse und das Reinigungsgerät werden mit einer Erdungslitze versehen oder elektrisch isoliert.
[0010] Um einen Durchschlag zu verhindern, der durch abgeschlagene Schmutzpartikel hervorgerufen wird, wird die Anlage bevorzugt von oben nach unten gereinigt und gleichzeitig erfolgt eine Absaugung der Schmutzpartikel. Das Kohlendioxid ist schwerer als Luft, sinkt ab und verdrängt dabei Luft, welche leitfähiger ist.
[0011] Vor allem ist auf einen Mindestabstand zwischen dem Personal, bzw. dem Gerät, und der Anlage zu achten.
[0012] Dazu ist beispielsweise aus EP 1263549 ein elektrisch isolierendes Abstandsmittel bekannt, welches sicherstellt, dass das Reinigungspersonal einen Mindestabstand von der Strahlaustrittsöffnung, bzw. von den hochspannungsführenden Anlagenteilen einhält. Ausserdem offenbart die Druckschrift eine Überwachung der Feuchte des Trägergases und/oder der Umgebungsluft.
[0013] Ein an sich isolierendes Austrittsrohr kann im Laufe des Betriebes vereisen, wodurch die elektrisch isolierende Eigenschaft bis unter die Sicherheitsschwelle abnimmt. Dies kann gemäss der Druckschrift US 2005/0 272 347 durch eine Erwärmung des Rohrs verhindert werden.
[0014] Dennoch bleibt ein gewisses Restrisiko. Durch umher fliegende Schmutzteilchen, durch lose Gegenstände an oder in der Anlage oder durch Bedienfehler kann es trotzdem zu einem lebensgefährlichen oder zerstörerischen Durchschlag kommen.
[0015] Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden, insbesondere das Verletzungsrisiko für den Bediener und das Beschädigungsrisiko für das Gerät so weit wie möglich zu reduzieren.
[0016] Gemäss eines ersten Aspekts der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch einen kartesischen Roboter zum Reinigen von Anlagen mit hochspannungsführenden Anlagenteilen mittels eines Trockeneisstrahls nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Der erfindungsgemässe Roboter weist eine Tragevorrichtung für einen Trockeneisbehälter oder eine Verbindungsanordnung zu einem Trockeneisbehälter auf. Der Roboter umfasst ausserdem eine Halterung für eine Düse zur Abgabe eines Trockeneisstrahl und eine Antriebsanordnung zur Bewegung der Halterung. Die Antriebsanordnung ist derart ausgelegt ist, dass von der Halterung geradlinige Bewegungen in einer Ebene ausführbar sind und dass vorzugsweise die Halterung an jedem Punkt der Ebene um mindestens eine Achse schwenkbar ist.
Die Halterung kann dabei so angebracht sein und die Antriebsanordnung so steuerbar, dass die Halterung periodisch schwenkbar ist und eine Hin- und Herbewegung und/oder eine Auf- und Abbewegung ausführt.
[0017] Der Roboter kann also eine Trockeneisdüse entlang einer Anlage mit hochspannungsführenden Anlagenteilen, zum Beispiel einem elektrischen Schaltschrank oder einem Transformatorkasten führen. Die Anlagenteile sind dabei meist nebeneinander auf einer Anlagenfläche angeordnet, sodass ein Reinigungsweg, der in einer Ebene liegt, alle Anlagenteile abdecken kann.
[0018] Die Fläche, die von der Düse abzufahren ist, ist zumeist rechteckig. Diese kann am besten von linearen Bewegungen abgedeckt werden. Dabei kann die Halterung zum Beispiel auf zwei senkrecht zueinander stehenden Schubachsen bewegt werden.
[0019] Da die Anlagenteile in der Regel in einer mehr oder weniger aufrecht stehenden Fläche angeordnet sind, erfolgt die Bewegung der Halterung bevorzugt mittels einer horizontal verlaufenden Schubachse und einer im Wesentlichen vertikal verlaufenden Schubachse, sodass die Ebene des Reinigungsweges etwa parallel zur Anlagenfläche angeordnet ist.
[0020] Es ist aber auch möglich, eine Ebene mit zirkulären Bewegungen abzufahren, zum Beispiel entlang einer Spirale.
[0021] Um auch die seitlichen Flächen der Anlagenteile reinigen zu können, kann die Antriebsanordnung so ausgelegt sein, dass die Halterung vorzugsweise hin- und herschwenkbar ist. Das Schwenken kann periodisch auf dem gesamten Reinigungsweg erfolgen oder an ausgesuchten Punkten. Die Schwenkachsen stehen bevorzugt parallel zu der Ebene.
[0022] In einer Ausgangsstellung ist die Halterung zum Beispiel so angebracht, dass der Trockeneisstrahl senkrecht von der Bewegungsebene abstrahlt. Durch das Schwenken der Halterung weicht die Strahlrichtung von der Ausgangsrichtung, also von der Senkrechten zur Ebene ab.
[0023] Alternativ kann vorgesehen sein, die Halterung in eine präzessierende Bewegung, beispielsweise bezüglich Achse senkrecht zu der Ebene, zu versetzen, wobei sich ebenfalls der Auftreffwinkel auf die zu bestrahlende Anlagenfläche ändert.
[0024] Der Roboter ersetzt das Reinigungspersonal bei der Führung der Düse entlang der Anlage. Beim Reinigungsvorgang muss sich keine Person in der Nähe der Anlage aufhalten, daher besteht auch keine Gefahr für Bedienungspersonal.
[0025] Je nachdem, wo und in welcher Umgebung die Anlage steht, kann es schwierig sein, den Roboter vor der zu reinigenden Anlagenfläche zu positionieren. Dies gilt vor allem, wenn sich die Anlage nicht in einem Gebäude befindet und der Roboter in freiem Gelände aufgebaut werden muss.
[0026] Um den Roboter und die Halterung optimal an die Anlage positionieren zu können, ist in einer vorteilhaften Ausführung der -Erfindung der Roboter, insbesondere die Antriebsanordnung, so ausgelegt, dass mindestens eine Schubachse um eine im Wesentlichen horizontal verlaufenden Achse schwenkbar ist.
[0027] Dazu kann beispielsweise eine senkrecht in Bezug auf eine horizontale Standfläche des Roboters verlaufende Schubachse schwenkbar sein, sodass sich der Winkel zwischen der im Wesentlichen vertikal verlaufenden Schubachse und der Standfläche ändert.
[0028] Die Schubachse kann soweit schwenkbar sein, dass die Schubachse für Transportzwecke nicht mehr aufrecht steht, sondern auf dem Fahrgestell oder einem Roboterteil zum liegen kommt.
[0029] Ausserdem können die Schubachsen gegeneinander bewegbar, bzw. schwenkbar sein, sodass der Roboter für Transportzwecke zusammengeklappt werden kann.
[0030] Der Roboter kann auf einem Fahrgestell an die Anlage gebracht werden, oder selbst fahrbar sein. Dazu kann er insbesondere ein Fahrgestell mit Rädern oder eine Raupe aufweisen. Mit einem Raupenantrieb sind auch schwerzugängliche Orte erreichbar, beispielsweise in freiem Gelände oder wenn Treppen zu überwinden sind. Das Fahrgestell oder die Raupe des Roboters verfügt bevorzugt über einen Antrieb.
[0031] In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Antriebsanordnung derart programmierbar, dass die Bewegung der Halterung an die Abmessungen und Gegebenheiten der Anlage anpassbar ist.
[0032] Die maximale Länge der geradlinigen Bewegungen, welche von der Halterung ausführbar sind, kann zum Beispiel an die Abmessung der Anlage angepasst werden. Es können aber auch Bereiche der Anlage von dem Reinigungsweg ausgenommen werden. Ausserdem kann festgelegt werden, an welchen Orten des Reinigungsweges, wie häufig und wie weit die Halterung geschwenkt wird. Bei starker Verschmutzung, Anlagenteilen mit unterschiedlichen Abmessungen oder Anlagenteilen, die weit von der Anlagenfläche abstehen, kann eine Reinigung auch entlang mehrerer Wege auf jeweils relativ zur Anlage unterschiedlich geneigten oder beabstandeten Ebenen erfolgen.
[0033] Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ausserdem gelöst durch eine Reinigungsvorrichtung mit einem Trockeneisförderer nach dem Oberbegriff von Anspruch 5. Die Reinigungsvorrichtung umfasst einen Trockeneisbehälter oder eine Verbindungsanordnung zu einem Trockeneisbehälter und eine Düse zur Abgabe von einem Trockeneisstrahl und einen Roboter wie oben beschrieben. Unter einem Trockeneisförderer wird eine Vorrichtung für die Zufuhr von Trockeneis von einem Trockeneisbehälter durch eine Düse verstanden.
[0034] Der Trockeneisförderer wird bevorzugt zusammen mit dem Roboter an die zu reinigenden Anlage herangebracht, wobei der Roboter nicht nur als Bewegungsvorrichtung für die Abgabedüse sondern auch als Träger des Trockeneisförderers dient.
[0035] Bevorzugt umfasst die Reinigungsvorrichtung eine Bedieneinrichtung, mittels derer die Antriebsanordnung des Roboters steuerbar und/oder programmierbar ist. Eine Bedieneinrichtung kann auch in Form eines externen Computers vorgesehen sein, der zum Beispiel mittels USB, mittels Infrarot oder einer anderen Schnittstelle verbunden wird.
[0036] Die Bedieneinrichtung dient beispielsweise zum Programmieren oder Einstellen einer Steueranordnung.
[0037] In einer vorteilhaften Ausführung umfasst die Reinigungsvorrichtung eine Steueranordnung, durch welche die Antriebsanordnung des Roboters und/oder die Dosierung des Trockeneises steuerbar sind.
[0038] Dabei sind insbesondere der Weg und/oder der mindestens eine Schwenkwinkel der Halterung und/oder die Abgabemenge der Pellets entlang des Weges und/oder der Strahldruck entlang des Weges zur Anpassung an die Anlage und/oder den Abstand zur Anlage einstellbar.
[0039] Sind beispielsweise auf der Anlage Anlagenteile, die stärker hervorstehen, und dem Reinigungsweg näher sind, so kann für eine gleichmässige Reinigung an diesen Stellen mit weniger Strahldruck gearbeitet werden. Weist die Anlage empfindlichere Bereiche auf, an denen ein zu intensiver Pelletstrahl zu Beschädigungen führen könnte, so können diese Bereiche mit einem niedrigeren Druck oder weniger Pellets bestrahlt werden. Umgekehrt kann bei stärkerer Verschmutzung oder tiefer liegenden Anlagenteilen der Druck und die Pelletzahl erhöht werden.
[0040] Auch ohne direkte Kontrolle durch eine Bedienperson soll sichergestellt sein, dass die Anlage gleichmässig gereinigt wird. Dazu verfügt die Reinigungsvorrichtung vorteilhafterweise über eine Steueranordnung, die derart ausgelegt ist, dass jeder Bereich der Anlage nur einmal von einem Trockeneisstrahl überstrichen wird oder dass zu bestrahlende Bereiche um einen vorgewählten Abstand überlappen.
[0041] Der Schnitt durch einen Pelletstrahl zeigt ein Druckprofil, das im Zentrum ein Maximum besitzt. Die Reinigungsleistung nimmt daher an den Rändern des Pelletstrahls verglichen zum Zentrum ab.
[0042] Für eine gleichmässige Reinigung der gesamten Anlage kann dieser Effekt ausgeglichen werden, wenn der Reinigungsweg so gewählt wird, dass die bestrahlten Bereiche überlappen. Der Abstand, um den die Bereiche überlappen, sollte dabei vom Druckprofil des Pelletstrahls abhängen und ist daher über die Steueranordnung einstellbar.
[0043] Gemäss eines weiteren Aspekts der Erfindung wird die zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen von Anlagen mit hochspannungsführenden Anlagenteilen nach dem Oberbegriff von Anspruch 8, insbesondere eine Reinigungsvorrichtung wie oben beschrieben, mit einem Trockeneisbehälter oder einer Verbindungsanordnung zu einem Trockeneisbehälter, einer Düse zur Abgabe von einem Trockeneisstrahl, wobei die Reinigungsvorrichtung eine Vorrichtung zur Messung des Abstandes zwischen einem Referenzpunkt auf der Düse und Anlagenteilen umfasst. Von dem gemessenen Abstand kann auf den Abstand zwischen den Anlagenteilen und den am nächsten zu den Anlagenteilen befindlichen Komponenten der Reinigungsvorrichtung, beispielsweise der Austrittsöffnung der Düse, zurück geschlossen werden.
[0044] Der Abstand wird insbesondere mit einem Distanzsensor auf Basis eines Lasers oder mittels Ultraschall gemessen.
[0045] Der Distanzsensor ist bevorzugt in der Nähe der Düse angebracht. Er kann beispielsweise in die Düse oder eine Halterung für die Düse integriert sein.
[0046] Für die Unversehrtheit von Bedienpersonal und Gerätschaft ist der Sicherheitsabstand zu den spannungsführenden Anlagenteilen ein wichtiges Kriterium. Mit der Distanzmessung kann ständig überwacht werden, ob der notwendige Sicherheitsabstand eingehalten wird.
[0047] Bevorzugt umfasst die Reinigungsvorrichtung eine Anzeigevorrichtung, die den Abstand zur Anlage anzeigt und/oder anzeigt, wenn ein vorgegebener Mindestabstand zur Anlage unterschritten ist.
[0048] Bei der Anzeigevorrichtung kann es sich um einen Monitor handeln, der ständig den Abstand anzeigt oder um einen Signalgeber, der anzeigt, ob der Sicherheitsabstand eingehalten wird oder nicht. Das Signal kann optisch und/der akustisch, beispielsweise über einen Warnton abgegeben werden.
[0049] Gleichzeitig kann die Abgabe von Trockeneis unterbrochen werden, wenn die notwendige Distanz nicht eingehalten wird.
[0050] Die Distanzanzeige ist ein nützliches Hilfsmittel zur Gewährleistung der Sicherheit bei der Reinigung mit Trockeneis durch Bedienpersonal.
[0051] Gleichzeitig kann durch eine Kontrolle der Distanz auch sichergestellt werden, dass die Düse nah genug an die Anlage herangeführt wird, um einen genügend guten Reinigungseffekt zu erzielen.
[0052] Die Distanzmessung findet vorteilhaft auch Verwendung, wenn die Reinigungsvorrichtung eine Antriebsanordnung zur gesteuerten Bewegung der Düse relativ zu den Anlagenteilen umfasst, also die eigentliche Reinigung ohne Bedienpersonal stattfindet. In diesem Fall kann die Kontrolle der Distanz ebenfalls das Risiko eines Durchschlages verringern.
[0053] Die Distanzmessung kann Teil eines Regelkreises sein. Die Reinigungsvorrichtung umfasst dafür vorteilhafterweise eine Regelanordnung zur Einhaltung eines vorgegebenen Mindestabstandes zwischen Düse und Anlagenteilen, sodass der für die Reinigung geeignete Abstand automatisch eingestellt wird.
[0054] Die Reinigungskraft kann einerseits über den Abstand zwischen Düse und Anlage geregelt werden, andererseits über den Strahldruck und die Pelletmenge. In einer vorteilhaften Ausführung weist die Reinigungsvorrichtung eine Steuerung zur Einstellung von Strahldruck und Abgabemenge der Pellets in Abhängigkeit des Abstandes auf.
[0055] Wenn zur Bewegung beispielsweise ein kartesischer Roboter mit zwei senkrecht aufeinander stehenden Schubachsen verwendet wird und die Düse in einem ausreichenden Sicherheitsabstand entlang der Anlage geführt wird, kann über die Dosierung der Pellets eine gleichmässige Reinigung auch bei unterschiedlichen Abständen der Anlagenteile zur Düse erreicht werden.
[0056] Gemäss eines weiteren Aspekts der Erfindung wird die zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen von Anlagen mit hochspannungsführenden Anlagenteilen nach dem Oberbegriff von Anspruch 13, insbesondere eine Reinigungsvorrichtung wie oben beschrieben, mit einem Trockeneisbehälter oder einer Verbindungsanordnung zu einem Trockeneisbehälter, einer Düse zur Abgabe von einem Trockeneisstrahl, wobei die Reinigungsvorrichtung einen Empfänger zum Empfang von Signalen einer Fernsteuerung mit Sender zum galvanisch getrennten Bedienen der Reinigungsvorrichtung aufweist.
[0057] Die Fernsteuerung erfolgt dabei bevorzugt drahtlos.
[0058] Alternativ kann eine Fernsteuerung mit Kabel vorgesehen sein, wobei die Fernsteuerung ausreichend elektrisch isoliert ist.
[0059] Die Reinigungsvorrichtung kann über die Fernsteuerung praktisch per Hand bedient werden, ohne dass sich Bedienpersonal in der Nähe der Reinigungsvorrichtung aufhält. Dadurch ist die Personensicherheit bestmöglich gewährleistet.
[0060] Sollte es trotz aller Vorsicht zu einem Durchschlag von einem Anlagenteil zu einem Geräteteil kommen, so befindet wenigstens das Bedienpersonal nicht in leitendem Kontakt mit dem Gerät.
[0061] Ein elektrischer Durchschlag wird begünstig, wenn die Umgebungsluft feucht ist.
[0062] Gemäss eines weiteren Aspekts der Erfindung kann das Risiko eines Durchschlags verringert werden durch eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen von Anlagen mit hochspannungsführenden Anlagenteilen nach dem Oberbegriff von Anspruch 14, insbesondere wie oben beschrieben, mit einem Trockeneisbehälter oder einer Verbindungsanordnung zu einem Trockeneisbehälter, einer Düse zur Abgabe von Trockeneis, wobei die Reinigungsvorrichtung eine Vorrichtung zur Abgabe von entfeuchteter Luft in einem Reinigungsbereich umfasst.
[0063] Die Umgebungsfeuchtigkeit kann gleichzeitig kontrolliert werden und gegebenenfalls entsprechend die Menge der entfeuchteten Luft gesteuert werden.
[0064] Die Zuführung von entfeuchteter Luft kann in geschlossenen Räumen an einem Ort in der Umgebung der Anlage oder der Reinigungsvorrichtung erfolgen. Wichtig ist allerdings die Luftfeuchtigkeit in dem Gebiet, wo ein Durchschlag besonders wahrscheinlich ist, also in der Nähe der Düse, die sich in einem kleinen Abstand zu Anlagenteilen befinden kann. In einer vorteilhaften Ausführung ist die Düse als Doppelrohr ausgeführt, wobei ein Rohr zur Förderung des Trockeneises und eines Rohr zur Bereitstellung von entfeuchteter Luft dient.
[0065] Gemäss eines weiteren Aspekts der Erfindung wird die zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen von Anlagen mit hochspannungsführenden Anlagenteilen nach dem Oberbegriff von Anspruch 16, insbesondere eine Reinigungsvorrichtung wie oben beschrieben, mit einem Trockeneisbehälter oder einer Verbindungsanordnung zu einem Trockeneisbehälter, einer Düse zur Abgabe von einem Trockeneisstrahl, wobei die Reinigungsvorrichtung eine Vorrichtung zur Ermittlung der Oberflächenbeschaffenheit der Anlage in der Umgebung der Düse aufweist. Die Oberflächenbeschaffenheit wird bevorzugt berührungsfrei, zum Beispiel mit einem Thermosensor gemessen.
[0066] Je nach Oberflächenbeschaffenheit kann der Abstand oder die Intensität, also Druck und Menge, des Pelletstrahls eingestellt werden. Die Oberflächenbeschaffenheit kann beispielsweise ein Indiz dafür sein, ob es sich um ein spannungsführendes Anlagenteil handelt, von dem ein grösserer Abstand zu halten ist.
[0067] Die Oberflächenbeschaffenheit kann aber auch einen Hinweis darauf geben, dass der entsprechende Anlagenbereich besonders empfindlich oder besonders verschmutzt ist. Entsprechend kann die Reinigungsintensität gewählt werden.
[0068] Bevorzugt wird die Oberfläche vor und nach dem Reinigen betrachtet und das Ergebnis verglichen. Der Vergleich lässt darauf schliessen, ob die Anlage genügend gereinigt wurde und/oder ob eventuell Beschädigungen beim Reinigen aufgetreten sind.
[0069] Gemäss eines weiteren Aspekts der Erfindung wird die zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen von Anlagen mit hochspannungsführenden Anlagenteilen nach dem Oberbegriff von Anspruch 17, insbesondere eine Reinigungsvorrichtung wie oben beschrieben, mit einem Trockeneisbehälter oder einer Verbindungsanordnung zu einem Trockeneisbehälter, einer Düse zur Abgabe von einem Trockeneisstrahl, wobei die Reinigungsvorrichtung mindestens eine gerichtete Lichtquelle, bevorzugt einen Laserpointer, zum Anzeigen des Auftrittsgebiets des Trockeneisstrahls aufweist. Die Lichtquelle ist insbesondere an Düse angebracht. Als Lichtquelle kann ein Distanzmesser auf Laserbasis verwendet werden.
[0070] Insbesondere wenn sich das Bedienpersonal in einem Abstand zu der Düse befindet und/oder die Düse nicht per Hand geführt wird, kann mit der Anzeige durch die Lichtquelle dennoch sichergestellt werden, dass der Trockeneisstrahl auf die bestimmungsgemässen Bereiche der Anlage gerichtet ist.
[0071] Die Lichtquelle kann einen zentralen Auftreffpunkt oder ein Auftreffgebiet, gekennzeichnet durch eine Punktverteilung oder eine Lichtellipse, anzeigen.
[0072] Gemäss eines weiteren Aspekts der Erfindung wird die zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen von Anlagen mit hochspannungsführenden Anlagenteilen nach dem Oberbegriff von Anspruch 18, insbesondere eine Reinigungsvorrichtung wie oben beschrieben, mit einem Trockeneisbehälter oder einer Verbindungsanordnung zu einem Trockeneisbehälter, einer Düse zur Abgabe von einem Trockeneisstrahl, wobei die Reinigungsvorrichtung einen Thermosensor und/oder eine Thermokamera umfasst.
[0073] Mittels einer Temperaturerfassung kann die Struktur der Anlagenfläche analysiert werden, beispielsweise kann eine erhöhte Temperatur ein Indiz für ein stromführendes Anlagenteil sein.
[0074] Ein Thermosensor kann auch mit einem Signalgeber verbunden sein, der anzeigt, wenn eine zulässige Höchsttemperatur überschritten wird. Beispielsweise besteht die Gefahr, dass durch eine Beschädigung der Anlage beim Reinigen ein Kurzschluss hervorgerufen wird.
[0075] Durch eine Beschädigung der Anlage kann es sogar zum Ausbruch eines Brandes kommen.
[0076] Gemäss eines weiteren Aspekts der Erfindung wird die zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen von Anlagen mit hochspannungsführenden Anlagenteilen nach dem Oberbegriff von Anspruch 19, insbesondere eine Reinigungsvorrichtung wie oben beschrieben, mit einem Trockeneisbehälter oder einer Verbindungsanordnung zu einem Trockeneisbehälter, einer Düse zur Abgabe von einem Trockeneisstrahl, wobei die Reinigungsvorrichtung einen Feuerlöscher umfasst.
[0077] Ein gerade entstehender Brand kann sofort mit der Reinigungsvorrichtung bekämpft werden, zum Beispiel wenn die Teile der Reinigungsvorrichtung aufgrund eines Durchschlages selbst von einem Brand betroffen sind.
[0078] Vorzugsweise umfasst die Reinigungsvorrichtung ausserdem eine Vorrichtung zum Ableiten elektrostatischer Ladungen.
[0079] Das Ansammeln von elektrostatischen Ladungen kann verhindert werden, wenn eine Reinigungsvorrichtung mit einem Trockeneisbehälter oder einer Verbindungsanordnung zu einem Trockeneisbehälter und einer Düse zur Abgabe von einem Trockeneisstrahl eine Vorrichtung zum Heranführen ionisierter Luft umfasst.
[0080] Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ausserdem durch ein Verfahren zum Reinigen von Anlagen mit hochspannungsführenden Anlagenteilen nach dem Oberbegriff von Anspruch 20 gelöst.
[0081] Das Verfahren erfolgt durch eine Abgabe eines Trockeneisstrahls durch eine Düse, insbesondere mit einer Vorrichtung wie oben beschrieben. Mittels eines kartesischen Roboters erfolgt eine automatische Positionierung der Düse entlang eines Reinigungsweges, wobei der Reinigungsweg in einer Ebene liegt.
[0082] Reinigungspersonal, welches die Düse entlang der Anlage führt ist wegen der automatischen Positionierung der Düse nicht notwendig und wird daher auch nicht gefährdet. Gleichzeitig kann das Risiko, dass die Reinigungsvorrichtung, einschliesslich Roboter und Trockeneisförderer, durch einen elektrischen Durchschlag beschädigt werden, reduziert werden. Wenn die Düse entlang eines Weges in einer Ebene geführt wird, kann sie immer einen genügend grossen Abstand zu der Anlage haben. Dies gilt insbesondere, wenn die Anlagenteile auf einer im Wesentlichen ebenen Anlagenfläche, zum Beispiel in einem Schaltschrank, angeordnet sind.
[0083] In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung trifft der Trockeneinsstrahl die Anlagenteile nicht nur aus einer Richtung, wenn nämlich die Düse auf dem Reinigungsweg in wenigstens einer Richtung geschwenkt, insbesondere periodisch hin- und hergeschwenkt, bzw. auf- und abgeschwenkt, wird.
[0084] Beim Auftreffen der Trockeneispellets auf die Anlage sublimieren nicht alle Pellets sofort, sie werden auch an den Auftreffflächen gestreut und treffen ihre Umgebung aus statistisch verteilten Richtungen. Dadurch werden auch Oberflächen gereinigt, die nicht glatt sind und eine Tiefenstruktur haben. Die grösste Wirkung wird aber in Strahlrichtung erzeugt. Daher ist es günstig, Anlagenteile aus unterschiedlichen Richtungen bestrahlen zu lassen und dazu die Strahlrichtung beim Abfahren des Reinigungsweges zu verändert. Dies geschieht bevorzugt durch ein Schwenken der Düse um mindestens eine Achse parallel zur Bewegungsebene, sodass die Abstrahlrichtung von einer Richtung senkrecht zur Bewegungsebene abweicht.
[0085] Alternativ kann die Düse auch eine präzessierende Bewegung ausführen.
[0086] In einem ersten Verfahrensschritt kann vor dem eigentlichen Reinigen, also vor der Positionierung der Düse auf dem Reinigungsweg, mindestens eine Schubachse in Bezug auf die Anlage ausgerichtet werden. Unabhängig von der Standfläche der Reinigungsvorrichtung kann damit der Reinigungsweg ins Lot gebracht oder an die Anlage angepasst werden. Der Schritt kann auch dazu dienen, einen Sicherheitsabstand zu gewährleisten, indem zum Beispiel verhindert wird, dass sich die Düse auf dem Reinigungsweges der Anlage immer mehr nähert. Gleichzeitig kann eine gleichmässige Reinigung erzielt werden, wenn nämlich keine Anlagenbereiche weiter von der Düse entfernt, und damit einem schwächeren Pelletstrahl ausgesetzt sind.
[0087] Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein weiteres Verfahren zum Reinigen von Anlagen mit hochspannungsführenden Anlagenteilen nach dem Oberbegriff von Anspruch 23 gelöst.
[0088] Das Verfahren erfolgt durch eine Abgabe eines Trockeneisstrahls durch eine Düse, insbesondere mit einer Vorrichtung wie oben beschrieben. Der Abstand zwischen Düse und Anlagenteilen wird dabei ermittelt, insbesondere mittels Laser oder Ultraschall.
[0089] Der Abstand zwischen Anlage und Düse ist ein für die Sicherheit des Betriebes relevanter Parameter, daher ist es günstig, diesen Abstand zu überwachen. Der Abstand kann ständig, nach bestimmten Zeiten oder nach einen bestimmten Wegstrecke gemessen werden.
[0090] Es kann der Abstand zwischen der Anlage und einem bestimmten Referenzpunkt der Reinigungsvorrichtung gemessen werden. Von diesem Abstand kann darauf zurückgeschlossen werden, wie nah sich die Reinigungsvorrichtung und die hochspannungsführenden Anlagenteile kommen und wie hoch das Risiko eines Durchschlages ist.
[0091] Der Abstand zwischen Düse und Anlage ist ausserdem ein Mass für die Reinigungswirkung.
[0092] Vorzugsweise wird ein Signal abgegeben, wenn ein vorgegebener Mindestabstand zwischen Düse und Anlage unterschritten wird.
[0093] Das Signal kann optisch oder akustisch abgegeben werden. Es kann auch sofort entweder der Reinigungsvorgang unterbrochen oder der Abstand automatisch erhöht werden.
[0094] In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens wird bei einer automatischen Positionierung die Raumposition der Düse zunächst gemäss einem vorgegebenen Raster in einer Ebene festgelegt. Der Abstand der Düse von der Ebene wird daraufhin in Abhängigkeit des gewünschten Strahldrucks und/oder in Abhängigkeit des gewünschten Abstandes zwischen Düse und Anlagenteilen bestimmt.
[0095] Das Raster in der Ebene stellt ein gleichmässiges Überstreichen der zu reinigenden Anlagenbereiche sicher. Die nachfolgende Wahl des Abstandes der Düsen von der Bewegungsebene betrifft in der Regel den Abstand der Düse zur Anlage. Über den Abstand kann die Sicherheit vor Durchschlag gewährleistet werden und auf eine gleichmässige Reinigung der Anlage hingewirkt werden.
[0096] Die Aufgabe wird ausserdem gelöst mit einem Verfahren zum Reinigen von Anlagen mit hochspannungsführenden Anlagenteilen nach dem Oberbegriff von Anspruch 26, mit einer Abgabe von einem Trockeneisstrahls durch eine Düse, insbesondere mit einer Vorrichtung und/oder einem Verfahren wie oben beschrieben, wobei die Bedienung galvanisch getrennt erfolgt, beispielsweise über eine Fernsteuerung per Funk.
[0097] Die Personensicherheit wird mit diesem Verfahren erreicht, da eine bedienende Person sich nicht in der unmittelbaren Nähe der Reinigungsvorrichtung und der Anlage aufhalten muss und ausserdem auch kein leitfähiger Kontakt zwischen Bedienpersonal und Reinigungsvorrichtung besteht.
[0098] Das Risiko eines direkten Durchschlages auf die Bedienperson oder einer Gefährdung über einen Durchschlag auf die Vorrichtung wird also minimiert.
[0099] Das Risiko eines Durchschlages kann ausserdem reduziert werden durch ein Verfahren zum Reinigen von Anlagen mit hochspannungsführenden Anlagenteilen nach dem Oberbegriff von Anspruch 27, mit einer Abgabe eines Trockeneisstrahls durch eine Düse, insbesondere mit einer Vorrichtung und/oder einem Verfahren wie oben beschrieben, bei welchem in der Umgebung der Düse entfeuchtete Luft bereitgestellt wird.
[0100] Bei geringerer Luftfeuchte ist die Gefahr eines elektrischen Durchschlages grundsätzlich geringer.
[0101] Die Aufgabe wird ausserdem gelöst mit einem Verfahren zum Reinigen von Anlagen mit hochspannungsführenden Anlagenteilen nach dem Oberbegriff von Anspruch 28, mit einer Abgabe von einem Trockeneisstrahls durch eine Düse, insbesondere mit einer Vorrichtung und/oder einem Verfahren wie oben beschrieben, wobei die Oberflächenbeschaffenheit der Anlage in der Umgebung der Düse , insbesondere im Auftreffbereich des Trockeneisstrahles ermittelt wird. Die Oberflächenbeschaffenheit wird bevorzugt berührungslos, zum Beispiel optisch oder thermisch erfasst.
[0102] Mittels eines Sensors kann erfasst werden, welche Materialien und welche Strukturen zu bestrahlen sind, und ob diese zu bestrahlenden Oberflächen mehr oder weniger empfindlich oder mehr oder weniger verschmutzt sind. Entsprechend können der Reinigungsweg, der Abstand, der Strahldruck und/oder die Pelletmenge gewählt werden, oder gegebenenfalls kann der Reinigungsprozess unterbrochen werden.
[0103] Insbesondere kann die Temperatur der Anlagenoberfläche ermittelt werden. Die Temperatur kann flächig oder punktuell gemessen werden, bevorzugt jeweils in der Nähe der Düse. Auch in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur können der Reinigungsweg, der Abstand, der Strahldruck und/oder die Pelletmenge gewählt werden, oder der Reinigungsprozess kann gegebenenfalls unterbrochen werden.
[0104] Mit einem Reinigungsverfahren, bei dem die Düse automatisch positioniert wird kann mittels einer Steueranordnung der Reinigungsweg derart festgelegt werden, dass jeder Bereich der Anlage nur einmal von einem Trockeneisstrahl überstrichen wird oder die bestrahlten Bereiche um einen vorgewählten Abstand überlappen.
[0105] In einer erfindungsgemässen Ausführung des Verfahrens werden elektrostatische Ladungen von der Düse abgeleitet.
[0106] Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ausserdem gelöst durch eine Düse zum Abstrahlen von Trockeneis mit Mitteln zum Fördern von Trockeneis nach dem Oberbegriff von Anspruch 32, insbesondere zum Einsatz in einer Reinigungsvorrichtung wie oben beschrieben, wobei an der Düse eine Vorrichtung zur Distanzmessung vorgesehen ist, insbesondere mittels Laser oder Ultraschall.
[0107] In der Regel ist die Düse, bzw. die Austrittsöffnung des Trockeneisstrahls, derjenige Teil der Reinigungsvorrichtung, welcher der Anlage am nächsten kommt. Es ist daher vorteilhaft, dass eine Vorrichtung zur Messung der Distanz direkt an der Düse angebracht ist, um von dort aus den Abstand zwischen Düse und Anlage zu ermitteln.
[0108] Die Vorrichtung zur Distanzmessung ist vorzugsweise mit einem Signalgeber oder mit einer Steuervorrichtung verbindbar, so dass bei der Unterschreitung eines Mindestabstandes entweder ein Warnsignal abgegeben wird oder eine Sicherheitsmassnahme getroffen wird, beispielsweise der Reinigungsprozess unterbrochen oder der Abstand vergrössert wird.
[0109] Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ausserdem gelöst durch eine Düse zum Abstrahlen von Trockeneis mit Mitteln zum Fördern von Trockeneis nach dem Oberbegriff von Anspruch 33, insbesondere zum Einsatz in einer Reinigungsvorrichtung wie oben beschrieben, wobei die Düse als Doppelrohr ausgeführt ist. Ein Rohr dient zur Förderung des Trockeneises und ein Rohr zur Bereitstellung von entfeuchteter Luft.
[0110] In einer vorteilhaften Ausführung ist das Doppelrohr koaxial ausgeführt. Im inneren Rohr, das als Doppelschlauch ausgebildet sein kann, werden das Trägergas und das Trockeneis gefördert, im äusseren Rohr die entfeuchtete Luft. Diese kann gleichzeitig noch erwärmt sein und so der Kondensation auf dem Rohr vorbeugen. Bevorzugt handelt es sich beim Trägergas ebenfalls um entfeuchtete Luft.
[0111] Vorteilhafterweise verfügt die Düse über eine Ableiteinrichtung für elektrostatische Ladungen.
[0112] Die Erfindung ist im Folgenden in Ausführungsbeispielen anhand von einer Zeichnung näher erläutert.
[0113] Es zeigen
<tb>Fig. 1<sep>eine erfindungsgemässe Reinigungsvorrichtung mit einem kartesischen Roboter in seitlicher Ansicht;
<tb>Fig. 2<sep>eine Schubachse des kartesischen Roboters aus Fig. 1 in Draufsicht;
<tb>Fig. 3<sep>die Reinigungsvorrichtung aus Fig. 1in einer anderen seitlichen Ansicht;
<tb>Fig. 4<sep>eine erfindungsgemässe Reinigungsvorrichtung in Transportstellung in seitlicher Ansicht.
[0114] Die Fig. 1-4 zeigen eine erfindungsgemässe Reinigungsvorrichtung 1 für Anlagen 2 mit in den Figuren nicht explizit dargestellten hochspannungsführenden Anlagenteilen.
[0115] Die Reinigungsvorrichtung 1, wie in Fig. 1gezeigt, umfasst einen kartesischen Roboter 3 mit einer Halterung 4 für eine Düse 5 zum Fördern von Trockeneis. Die Reinigungsvorrichtung 1 enthält ausserdem einen Trockeneisbehälter 6.
[0116] Mittels einer nicht im Detail gezeigten Antriebsanordnung, zum Beispiel Schubachsen 7a, 7b mit Motoren 21, zum Beispiel Schrittmotoren, wird die Halterung 4 und damit die Düse 5 entlang von Schubachsen 7a, 7b in einer Ebene geführt. Das heisst, ein Referenzpunkt der Düsenhalterung 4 wird in einer Ebene geführt. Die Bewegungsebene wird durch die in Fig.1 gezeigte Schubachse 7a und eine dazu senkrecht stehende Schubachse 7b definiert.
[0117] Durch eine Auslenkung der Schubachse 7a bezüglich einer in Fig. 3 gezeigten horizontalen Achse 23 um einen Winkel 8 kann die Schubachse 7a geschwenkt und ins Lot gebracht werden, bzw. an die Anlage 2 ausgerichtet werden.
[0118] Der kartesische Roboter 3 ist mit einem Fahrgestell 9 ausgerüstet, mit dem die Reinigungsvorrichtung 1 an die Anlage 2 gebracht werden kann.
[0119] Die Halterung 4 für die Trockeneisdüse 5 ist in mindestens einer Richtung schwenkbar. In Fig. 2ist ein Schwenkwinkel 10a um eine Achse 24 gezeigt, der zu einer Abweichung des Trockeneisstrahls von der Senkrechten 25 zu der Bewegungsebene führt.
[0120] Zusätzlich oder alternativ kann die Halterung 4 um eine weitere Achse 26 schwenken. In Fig. 3ist ein Schwenkwinkel 10b um die Achse 26 gezeigt.
[0121] Wie in Fig. 3 gezeigt ist, umfasst die Düse 5 eine Vorrichtung 11 zur Messung des Abstandes 12 zwischen Düse 5 und Anlage 2. Ein Distanzmesser 11 auf Basis eines Lasers dient gleichzeitig als Laserpointer 11, der das Zielgebiet des Pelletstrahls sichtbar macht.
[0122] Wird ein notwendiger Sicherheitsabstand unterschritten, so sorgt ein Signalgeber 13 für ein Warnsignal, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein optisches Signal.
[0123] Die Vorrichtung zur Distanzmessung 11 und der Signalgeber 13 sind über eine Steueranordnung 14 miteinander verbunden, welche die Messdaten erfasst, auswertet, mit einem Referenzwert vergleicht und gegebenenfalls ein Signal auslöst.
[0124] Die Steueranordnung 14 dient ausserdem zur Steuerung der Antriebsanordnung und der Dosierung des Trockeneises. Die Steueranordnung 14 ist mit einem Empfänger 15 ausgestattet und kann über eine Fernsteuerung 16 drahtlos bedient werden.
[0125] Alternativ kann die Steueranordnung 14 auch über ein in der Zeichnung nicht gezeigtes an der Reinigungsvorrichtung 1 befindliches Bedienfeld verfügen.
[0126] Die Steueranordnung 14 kann auch über eine Schnittstelle zum Ankoppeln eines Computers verfügen.
[0127] Die Steueranordnung 14 kann derart programmierbar sein, dass eine Reinigung vollautomatisch, also ohne Bedienpersonal durchgeführt werden kann.
[0128] Die Düse 5 ist, wie in Fig. 2gezeigt ist, als koaxiales Doppelrohr 17 ausgebildet. Durch das innere Rohr 18 wird das Trockeneis und das Trägergas gefördert, durch das aussen liegende Rohr 19 wird entfeuchtete Luft in die Umgebung der Düse 4 gebracht. Diese ist bevorzugt erwärmt um Kondensation auf der 'Düse 4 vorzubeugen.
[0129] An der Düse 5 befindet sich ausserdem ein Thermosensor 20, bevorzugt ein Infrarotthermosensor, mit welchem die Anlagenoberfläche kontrolliert werden kann.
[0130] Die Reinigungsvorrichtung 1 kann ausserdem mit einem Feuerlöscher 22 ausgestattet sein, der einen eventuell auftretenden Brand mit Kohlendioxid löscht.
[0131] Fig. 4 zeigt die Reinigungsvorrichtung 1 mit für Transportzwecke abgeklappten Schubachsen 7a, 7b. Die Reinigungsvorrichtung 1 nimmt in dieser Stellung wenig Raum ein und lässt sich in ein Fahrzeug verladen.
The invention relates to a Cartesian robot for cleaning systems with high-voltage system components by means of a dry ice jet, a cleaning device with a dry ice conveyor, a method for cleaning systems with high-voltage system components, with a delivery of a dry ice jet through a nozzle and a nozzle for emitting Dry ice with means for conveying dry ice.
Cleaning with dry ice is a process which offers an alternative to traditional cleaning methods such as steam blasting, sand blasting or chemical cleaning with a cleaning solution.
In dry ice cleaning, a jet of pellets of dry ice, that is frozen carbon dioxide CO2, is blasted with a carrier gas onto a surface to be cleaned. The carrier gas is mostly air is used, but other gases, such as nitrogen, carbon dioxide or argon come into question.
The dry ice is at a temperature of less than 194K (-78 ° C. ] C) held. If it comes in room temperature, it passes directly into the gaseous state, whereby it expands strongly. Carbon dioxide is easily usable in most environments because it is non-flammable, non-toxic and odorless.
The cleaning effect is achieved on the one hand by the kinetic energy of the impinging dry ice particles. On the other hand, when sublimating their surroundings, the particles remove heat, which leads to thermal stresses, which loosens the bond between the dirt and the surface. In addition, the expansion of the carbon dioxide in the sublimation causes a bursting or blowing off already loosened soils or deposits.
The dry ice particles sublime virtually completely and without residue to gaseous carbon dioxide. In addition, because no moisture is generated by the dry ice cleaning or is necessary for it, the dry ice cleaning is particularly suitable for cleaning electrical, or live system parts. These can in principle be cleaned during operation, so they do not have to be switched off.
However, especially in medium and high voltage systems (from about 0.5 kV), however, the personal protection and the device protection must be ensured because in this application, the risk of electrical breakdown is particularly high.
To protect the operating personnel, the persons concerned are instructed to wear protective suits, gloves and helmets, which are electrically insulating. During the cleaning process, people usually stand on an insulating protective mat.
The nozzle and the cleaning device are provided with a grounding wire or electrically isolated.
In order to prevent a breakdown, which is caused by cut off dirt particles, the system is preferably cleaned from top to bottom and at the same time there is a suction of the dirt particles. The carbon dioxide is heavier than air, sinks and displaces air, which is more conductive.
Above all, to a minimum distance between the staff, or the device and the system.
For this purpose, for example from EP 1263549 an electrically insulating spacer means is known, which ensures that the cleaning staff a minimum distance from the jet outlet opening, or complies with the high-voltage system components. In addition, the publication discloses a monitoring of the humidity of the carrier gas and / or the ambient air.
An inherently insulating outlet pipe can freeze in the course of operation, whereby the electrically insulating property decreases below the safety threshold. This can be prevented by heating the pipe according to the publication US 2005/0 272 347.
Nevertheless, there remains a certain residual risk. Flying particles flying around, loose objects on or in the system or operating errors can still lead to life-threatening or destructive breakdowns.
It is therefore the object of the invention to avoid the disadvantages of the known, in particular to reduce the risk of injury to the operator and the risk of damage to the device as much as possible.
According to a first aspect of the invention, the object is achieved by a Cartesian robot for cleaning installations with high-voltage-carrying system parts by means of a dry ice jet according to the preamble of claim 1. The robot according to the invention has a carrying device for a dry ice container or a connection arrangement to a dry ice container. The robot further comprises a holder for a nozzle for delivering a dry ice jet and a drive arrangement for moving the holder. The drive arrangement is designed in such a way that rectilinear movements in one plane can be carried out by the holder and that preferably the holder can be pivoted about each axis of the plane about at least one axis.
The holder can be mounted so and the drive arrangement controllable so that the holder is periodically pivotable and performs a reciprocating motion and / or an up and down movement.
The robot can therefore lead a dry ice nozzle along a system with high-voltage system components, such as an electrical cabinet or a transformer box. The plant components are usually arranged side by side on a plant surface, so that a cleaning path, which lies in one plane, can cover all plant components.
The area which is to be lowered from the nozzle is usually rectangular. This can best be covered by linear movements. In this case, the holder can be moved, for example, on two mutually perpendicular thrust axes.
Since the equipment parts are usually arranged in a more or less upright surface, the movement of the holder is preferably carried out by means of a horizontally extending thrust axis and a substantially vertical thrust axis, so that the plane of the cleaning path is arranged approximately parallel to the plant surface ,
But it is also possible to start a plane with circular movements, for example along a spiral.
In order to clean the lateral surfaces of the system parts, the drive assembly may be designed so that the holder is preferably back and forth. The pivoting can be done periodically on the entire cleaning path or at selected points. The pivot axes are preferably parallel to the plane.
In a starting position, the holder is for example mounted so that the dry ice jet radiates perpendicularly from the plane of movement. By pivoting the holder, the beam direction deviates from the starting direction, ie from the perpendicular to the plane.
Alternatively it can be provided to put the holder in a precessing movement, for example with respect to the axis perpendicular to the plane, which also changes the angle of incidence on the plant surface to be irradiated.
The robot replaces the cleaning personnel in the management of the nozzle along the system. There is no need for a person to be near the system during the cleaning process, so there is no danger to operating personnel.
Depending on where and in what environment the plant is, it can be difficult to position the robot in front of the plant surface to be cleaned. This is especially true if the system is not located in a building and the robot must be set up in open terrain.
In order to optimally position the robot and the holder to the system, in an advantageous embodiment of the invention, the robot, in particular the drive arrangement, designed so that at least one thrust axis is pivotable about an axis extending substantially horizontally.
For this purpose, for example, a vertically extending with respect to a horizontal footprint of the robot thrust axis be pivotable, so that the angle between the substantially vertical thrust axis and the footprint changes.
The thrust axis can be pivoted so far that the thrust axis for transport purposes is no longer upright, but comes to rest on the chassis or a robot part.
In addition, the thrust axes against each other movable, or be pivotable, so that the robot can be folded for transport purposes.
The robot can be placed on a chassis to the system, or even be mobile. For this purpose, he may in particular have a chassis with wheels or a caterpillar. With a caterpillar drive hard to reach places are accessible, for example, in open terrain or when stairs are overcome. The chassis or the crawler of the robot preferably has a drive.
In an advantageous embodiment of the invention, the drive arrangement is programmable such that the movement of the holder can be adapted to the dimensions and conditions of the system.
The maximum length of the rectilinear movements, which are executable by the holder can be adapted, for example, to the size of the system. However, areas of the system can also be excluded from the cleaning path. In addition, it can be determined at which locations of the cleaning path, how often and how far the holder is pivoted. In the case of heavy soiling, plant parts with different dimensions or parts of the plant which protrude far from the plant surface, cleaning can also take place along several paths on planes which are differently inclined or spaced relative to the plant.
The object underlying the invention is also achieved by a cleaning device with a dry ice conveyor according to the preamble of claim 5. The cleaning device comprises a dry ice container or a connection assembly to a dry ice container and a nozzle for dispensing a dry ice jet and a robot as described above. By a dry ice conveyor is meant a device for the supply of dry ice from a dry ice container through a nozzle.
The dry ice conveyor is preferably brought together with the robot to the system to be cleaned, the robot not only serves as a moving device for the dispensing nozzle but also as a carrier of the dry ice conveyor.
Preferably, the cleaning device comprises an operating device by means of which the drive arrangement of the robot is controllable and / or programmable. An operating device can also be provided in the form of an external computer, which is connected, for example, by means of USB, by means of infrared or another interface.
The operating device is used for example for programming or setting a control arrangement.
In an advantageous embodiment, the cleaning device comprises a control arrangement by which the drive arrangement of the robot and / or the dosage of the dry ice are controllable.
In particular, the path and / or the at least one pivot angle of the holder and / or the output quantity of the pellets along the path and / or the jet pressure along the path for adaptation to the system and / or the distance to the system are adjustable.
For example, if plant parts which protrude more strongly and are closer to the cleaning path are used on the system, it is possible to work with less jet pressure for uniform cleaning at these points. If the system has more sensitive areas where an excessive pellet jet could cause damage, these areas may be exposed to lower pressure or less pellets. Conversely, with more pollution or deeper system parts, the pressure and the pellet count can be increased.
Even without direct control by an operator to ensure that the system is cleaned evenly. For this purpose, the cleaning device advantageously has a control arrangement which is designed in such a way that each area of the installation is swept only once by a dry ice jet or that areas to be irradiated overlap by a preselected distance.
The section through a pellet jet shows a pressure profile which has a maximum in the center. The cleaning performance therefore decreases at the edges of the pellet jet compared to the center.
For a uniform cleaning of the entire system, this effect can be compensated if the cleaning path is chosen so that the irradiated areas overlap. The distance by which the areas overlap should depend on the pressure profile of the pellet jet and can therefore be adjusted via the control arrangement.
According to a further aspect of the invention, the underlying object is achieved by a cleaning device for cleaning systems with high-voltage system parts according to the preamble of claim 8, in particular a cleaning device as described above, with a dry ice container or a connection arrangement to a dry ice container, a A nozzle for dispensing a dry ice jet, the cleaning apparatus comprising means for measuring the distance between a reference point on the nozzle and equipment parts. From the measured distance can be closed to the distance between the system parts and located closest to the system components components of the cleaning device, such as the outlet opening of the nozzle.
The distance is measured in particular with a distance sensor based on a laser or by means of ultrasound.
The distance sensor is preferably mounted in the vicinity of the nozzle. It may for example be integrated in the nozzle or a holder for the nozzle.
For the integrity of operating personnel and equipment, the safety distance to the live equipment parts is an important criterion. With the distance measurement can be constantly monitored whether the necessary safety distance is maintained.
Preferably, the cleaning device comprises a display device which indicates the distance from the system and / or displays when a predetermined minimum distance to the system is reached.
The display device may be a monitor which constantly displays the distance or a signal generator which indicates whether the safety distance is maintained or not. The signal can be emitted optically and / or acoustically, for example via a warning tone.
At the same time, the delivery of dry ice can be interrupted if the necessary distance is not maintained.
The distance indicator is a useful tool for ensuring the safety of dry ice cleaning by operators.
At the same time it can be ensured by controlling the distance that the nozzle is brought close enough to the system to achieve a sufficiently good cleaning effect.
The distance measurement is advantageously also used when the cleaning device comprises a drive arrangement for the controlled movement of the nozzle relative to the system parts, so the actual cleaning takes place without operating personnel. In this case, the control of the distance can also reduce the risk of punching.
The distance measurement can be part of a control loop. The cleaning device advantageously comprises a control arrangement for maintaining a predetermined minimum distance between the nozzle and system parts, so that the distance suitable for cleaning is set automatically.
The cleaning power can be controlled on the one hand on the distance between the nozzle and system, on the other hand on the jet pressure and the amount of pellets. In an advantageous embodiment, the cleaning device has a control for adjusting the jet pressure and discharge quantity of the pellets as a function of the distance.
If, for example, a Cartesian robot with two mutually perpendicular thrust axes is used for movement and the nozzle is guided at a sufficient safety distance along the system, a uniform cleaning can be achieved even at different distances of the system components to the nozzle on the dosage of the pellets ,
According to a further aspect of the invention, the underlying object is achieved by a cleaning device for cleaning installations with high-voltage system parts according to the preamble of claim 13, in particular a cleaning device as described above, with a dry ice container or a connection arrangement to a dry ice container, a A nozzle for dispensing a dry ice jet, wherein the cleaning device comprises a receiver for receiving signals from a remote control with transmitter for electrically operated operation of the cleaning device.
The remote control is preferably wireless.
Alternatively, a remote control can be provided with cable, wherein the remote control is sufficiently electrically isolated.
The cleaning device can be operated via the remote control practically by hand, without that operator is in the vicinity of the cleaning device. As a result, personal safety is best ensured.
Should there be a breakthrough from one part of the system to a part of the device despite all precautions, then at least the operating personnel are not in conductive contact with the device.
An electrical breakdown is favored when the ambient air is moist.
According to a further aspect of the invention, the risk of breakdown can be reduced by a cleaning device for cleaning installations with high-voltage system parts according to the preamble of claim 14, in particular as described above, with a dry ice container or a connection arrangement to a dry ice container, a nozzle for dispensing dry ice, wherein the cleaning device comprises a device for dispensing dehumidified air in a cleaning area.
The ambient humidity can be controlled at the same time and optionally controlled according to the amount of dehumidified air.
The supply of dehumidified air can take place in closed spaces at a location in the vicinity of the system or the cleaning device. However, it is important to have the humidity in the area where a breakdown is particularly likely, ie close to the nozzle, which can be located at a small distance from parts of the system. In an advantageous embodiment, the nozzle is designed as a double tube, wherein a tube for conveying the dry ice and a pipe for providing dehumidified air is used.
According to a further aspect of the invention, the underlying object is achieved by a cleaning device for cleaning installations with high-voltage system parts according to the preamble of claim 16, in particular a cleaning device as described above, with a dry ice container or a connection arrangement to a dry ice container, a A nozzle for dispensing a dry ice jet, wherein the cleaning device has a device for determining the surface condition of the system in the vicinity of the nozzle. The surface finish is preferably measured without contact, for example with a thermal sensor.
Depending on the nature of the surface, the distance or intensity, ie pressure and quantity, of the pellet jet can be adjusted. The surface texture can be an indication, for example, whether it is a live part of the plant, from which a greater distance is to be maintained.
However, the surface texture can also give an indication that the corresponding plant area is particularly sensitive or particularly dirty. Accordingly, the cleaning intensity can be selected.
Preferably, the surface is considered before and after cleaning and the result compared. The comparison suggests that the system has been sufficiently cleaned and / or that damage has occurred during cleaning.
According to a further aspect of the invention, the underlying object is achieved by a cleaning device for cleaning installations with high-voltage system parts according to the preamble of claim 17, in particular a cleaning device as described above, with a dry ice container or a connection arrangement to a dry ice container, a A nozzle for dispensing a dry ice jet, wherein the cleaning device has at least one directional light source, preferably a laser pointer, for indicating the emergence area of the dry ice jet. The light source is in particular attached to the nozzle. As a light source, a laser-based distance meter can be used.
In particular, when the operator is located at a distance from the nozzle and / or the nozzle is not performed by hand, can still be ensured with the display by the light source that the dry ice jet is directed to the intended areas of the system.
The light source may indicate a central point of impact or an impact area, characterized by a point distribution or a light ellipse.
According to a further aspect of the invention, the underlying object is achieved by a cleaning device for cleaning installations with high-voltage system parts according to the preamble of claim 18, in particular a cleaning device as described above, with a dry ice container or a connection arrangement to a dry ice container, a A nozzle for dispensing a dry ice jet, wherein the cleaning device comprises a thermal sensor and / or a thermal camera.
By means of a temperature detection, the structure of the plant surface can be analyzed, for example, an elevated temperature can be an indication of a current-carrying part of the plant.
A thermal sensor may also be connected to a signal transmitter, which indicates when a maximum allowable temperature is exceeded. For example, there is a risk that a short circuit will be caused by damage to the system during cleaning.
Damage to the system can even lead to the outbreak of a fire.
According to a further aspect of the invention, the underlying object is achieved by a cleaning device for cleaning installations with high-voltage system parts according to the preamble of claim 19, in particular a cleaning device as described above, with a dry ice container or a connection arrangement to a dry ice container, a A nozzle for dispensing a dry ice jet, the cleaning apparatus comprising a fire extinguisher.
A fire that is just emerging can be combated immediately with the cleaning device, for example, if the parts of the cleaning device are affected by a fire itself due to a punch.
Preferably, the cleaning device further comprises a device for dissipating electrostatic charges.
The accumulation of electrostatic charges can be prevented when a cleaning device comprising a dry ice container or a connection arrangement to a dry ice container and a nozzle for discharging a dry ice jet comprises an apparatus for introducing ionized air.
The object underlying the invention is also achieved by a method for cleaning systems with high-voltage system parts according to the preamble of claim 20.
The method is carried out by a delivery of a dry ice jet through a nozzle, in particular with a device as described above. By means of a Cartesian robot is an automatic positioning of the nozzle along a cleaning path, the cleaning path is in a plane.
Cleaning personnel, which leads the nozzle along the system is not necessary because of the automatic positioning of the nozzle and is therefore not endangered. At the same time, the risk that the cleaning device, including robots and dry ice conveyors, will be damaged by an electrical breakdown, can be reduced. If the nozzle is guided along a path in a plane, it can always have a sufficiently large distance to the system. This is especially true if the system parts are arranged on a substantially flat contact surface, for example in a control cabinet.
In an advantageous embodiment of the invention, the dry single jet hits the plant parts not only from one direction, namely, when the nozzle on the cleaning path in at least one direction pivoted, in particular periodically swung back and forth, or up and down, is.
When the dry ice pellets hit the plant, not all pellets immediately sublimate, they are also scattered at the impact surfaces and strike their surroundings in randomly distributed directions. This also cleans surfaces that are not smooth and have a deep structure. The greatest effect is, however, generated in the beam direction. Therefore, it is beneficial to have system parts irradiated from different directions and to change the beam direction when driving off the cleaning path. This is preferably done by pivoting the nozzle about at least one axis parallel to the plane of motion, so that the emission direction deviates from a direction perpendicular to the plane of movement.
Alternatively, the nozzle can also perform a precessing movement.
In a first method step, before the actual cleaning, ie before the positioning of the nozzle on the cleaning path, at least one thrust axis can be aligned with respect to the system. Regardless of the footprint of the cleaning device so that the cleaning path can be brought into the Lot or adapted to the system. The step can also serve to ensure a safe distance, for example by preventing the nozzle from approaching more and more on the cleaning path of the installation. At the same time a uniform cleaning can be achieved, namely, if no plant areas further away from the nozzle, and thus exposed to a weaker pellet beam.
The object underlying the invention is achieved by a further method for cleaning installations with high-voltage system parts according to the preamble of claim 23.
The method is carried out by a delivery of a dry ice jet through a nozzle, in particular with a device as described above. The distance between the nozzle and system parts is determined, in particular by means of laser or ultrasound.
The distance between the system and the nozzle is a parameter relevant to the safety of operation, so it is convenient to monitor this distance. The distance can be measured constantly, after certain times or after a certain distance.
It can be measured, the distance between the system and a specific reference point of the cleaning device. From this distance, it can be deduced how close the cleaning device and the high-voltage system components come and how high the risk of a punch.
The distance between nozzle and system is also a measure of the cleaning effect.
Preferably, a signal is emitted when a predetermined minimum distance between nozzle and system is exceeded.
The signal can be emitted optically or acoustically. It can also be interrupted immediately either the cleaning process or the distance to be increased automatically.
In an advantageous embodiment of the method, the spatial position of the nozzle is initially determined according to a predetermined grid in a plane in an automatic positioning. The distance of the nozzle from the plane is then determined as a function of the desired jet pressure and / or as a function of the desired distance between nozzle and plant parts.
The grid in the plane ensures a uniform sweeping of the plant areas to be cleaned. The subsequent choice of the distance of the nozzle from the plane of motion usually concerns the distance of the nozzle to the system. Over the distance, the safety against breakdown can be guaranteed and worked towards a uniform cleaning of the system.
The object is also achieved with a method for cleaning installations with high-voltage system parts according to the preamble of claim 26, with a delivery of a dry ice jet through a nozzle, in particular with a device and / or a method as described above, wherein the Operation is electrically isolated, for example via a remote control by radio.
Personal safety is achieved with this method, since a person operating does not have to be in the immediate vicinity of the cleaning device and the system and, moreover, there is no conductive contact between operating personnel and cleaning device.
The risk of a direct punch on the operator or a threat to a breakdown of the device is thus minimized.
The risk of punch-through can also be reduced by a method for cleaning installations with high voltage-carrying system parts according to the preamble of claim 27, with a delivery of a dry ice jet through a nozzle, in particular with a device and / or a method as described above, in which dehumidified air is provided in the vicinity of the nozzle.
At lower humidity, the risk of electrical breakdown is generally lower.
The object is also achieved with a method for cleaning installations with high-voltage system parts according to the preamble of claim 28, with a discharge of a dry ice jet through a nozzle, in particular with a device and / or a method as described above, wherein the Surface quality of the system in the vicinity of the nozzle, in particular in the impingement of the dry ice jet is determined. The surface texture is preferably detected without contact, for example optically or thermally.
By means of a sensor can be detected, which materials and which structures are to be irradiated, and whether these surfaces to be irradiated are more or less sensitive or more or less polluted. Accordingly, the cleaning path, the distance, the jet pressure and / or the amount of pellets can be selected, or if necessary, the cleaning process can be interrupted.
In particular, the temperature of the plant surface can be determined. The temperature can be measured areally or selectively, preferably in each case in the vicinity of the nozzle. Also depending on the measured temperature of the cleaning path, the distance, the jet pressure and / or the amount of pellets can be selected, or the cleaning process can optionally be interrupted.
With a cleaning method in which the nozzle is automatically positioned can be determined by means of a control arrangement, the cleaning path such that each area of the system is only once swept by a dry ice jet or overlap the irradiated areas by a preselected distance.
In one embodiment of the method according to the invention, electrostatic charges are discharged from the nozzle.
The object underlying the invention is also achieved by a nozzle for blasting dry ice with means for conveying dry ice according to the preamble of claim 32, in particular for use in a cleaning device as described above, wherein at the nozzle a device for distance measurement is provided, in particular by means of laser or ultrasound.
In general, the nozzle, or the outlet of the dry ice jet, that part of the cleaning device which comes closest to the plant. It is therefore advantageous that a device for measuring the distance is mounted directly on the nozzle in order to determine the distance between nozzle and system from there.
The device for distance measurement is preferably connectable to a signal transmitter or to a control device, so that when a minimum distance is undershot either a warning signal is emitted or a safety measure is taken, for example, the cleaning process is interrupted or the distance is increased.
The object underlying the invention is also achieved by a nozzle for blasting dry ice with means for conveying dry ice according to the preamble of claim 33, in particular for use in a cleaning device as described above, wherein the nozzle is designed as a double tube. A pipe serves to convey the dry ice and a pipe to provide dehumidified air.
In an advantageous embodiment, the double tube is designed coaxially. In the inner tube, which may be formed as a double tube, the carrier gas and the dry ice are promoted in the outer tube, the dehumidified air. This can be heated at the same time and thus prevent condensation on the pipe. Preferably, the carrier gas is also dehumidified air.
Advantageously, the nozzle has a discharge device for electrostatic charges.
The invention is explained in more detail below in exemplary embodiments with reference to a drawing.
[0113] They show
<Tb> FIG. 1 <sep> an inventive cleaning device with a Cartesian robot in a side view;
<Tb> FIG. 2 <sep> a thrust axis of the Cartesian robot of Figure 1 in plan view.
<Tb> FIG. 3 <sep> the cleaning device of Figure 1 in another side view.
<Tb> FIG. 4 <sep> an inventive cleaning device in transport position in a lateral view.
FIGS. 1-4 show a cleaning device 1 according to the invention for installations 2 with high-voltage-carrying system parts not explicitly shown in the figures.
The cleaning device 1, as shown in Fig. 1, comprises a Cartesian robot 3 with a holder 4 for a nozzle 5 for conveying dry ice. The cleaning device 1 also contains a dry ice container 6.
By means of a drive arrangement, not shown in detail, for example, thrust axes 7a, 7b with motors 21, for example stepper motors, the holder 4 and thus the nozzle 5 is guided along thrust axes 7a, 7b in a plane. That is, a reference point of the nozzle holder 4 is guided in a plane. The plane of movement is defined by the thrust axis 7a shown in FIG. 1 and a thrust axis 7b perpendicular thereto.
By a displacement of the thrust axis 7a with respect to a horizontal axis 23 shown in Fig. 3 by an angle 8, the thrust axis 7a can be pivoted and brought into the Lot, or be aligned with the plant 2.
The Cartesian robot 3 is equipped with a chassis 9, with which the cleaning device 1 can be brought to the plant 2.
The holder 4 for the dry ice nozzle 5 is pivotable in at least one direction. In Fig. 2, a pivot angle 10a is shown about an axis 24, which results in a deviation of the dry ice jet from the perpendicular 25 to the plane of motion.
Additionally or alternatively, the holder 4 can pivot about a further axis 26. In Fig. 3, a pivot angle 10b is shown about the axis 26.
As shown in Fig. 3, the nozzle 5 comprises a device 11 for measuring the distance 12 between the nozzle 5 and Appendix 2. A laser-based distance meter 11 also serves as a laser pointer 11, which makes the target area of the pellet beam visible ,
If a necessary safety distance is undershot, then a signal generator 13 provides a warning signal, in the present exemplary embodiment an optical signal.
The device for distance measurement 11 and the signal generator 13 are connected to one another via a control arrangement 14, which records the measured data, evaluates it, compares it with a reference value and optionally triggers a signal.
The control arrangement 14 also serves to control the drive arrangement and the dosage of the dry ice. The control arrangement 14 is equipped with a receiver 15 and can be operated wirelessly via a remote control 16.
Alternatively, the control arrangement 14 may also have a control panel, not shown in the drawing, located on the cleaning device 1.
The controller 14 may also have an interface for coupling a computer.
The control arrangement 14 can be programmable in such a way that cleaning can be carried out fully automatically, ie without operating personnel.
The nozzle 5 is, as shown in Fig. 2, formed as a coaxial double tube 17. Through the inner tube 18, the dry ice and the carrier gas is promoted, through the outer tube 19 dehumidified air is brought into the vicinity of the nozzle 4. This is preferably heated to prevent condensation on the 'nozzle 4.
At the nozzle 5 there is also a thermosensor 20, preferably an infrared thermosensor with which the plant surface can be controlled.
The cleaning device 1 can also be equipped with a fire extinguisher 22, which extinguishes any fire with carbon dioxide.
Fig. 4 shows the cleaning device 1 with folded down for transport purposes push rods 7a, 7b. The cleaning device 1 occupies little space in this position and can be loaded into a vehicle.