DE102006020079A1

DE102006020079A1 - Vorrichtung zur gleichzeitiger parallelen Reinigung von Rohrleitungen

Info

Publication number: DE102006020079A1
Application number: DE200610020079
Authority: DE
Inventors: Peter Wolf; Wolfgang Jaske
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-04-29
Filing date: 2006-04-29
Publication date: 2007-11-08
Also published as: WO2007124722A3; WO2007124722A2; PL2012942T3; EP2012942B1; EP2012942A2

Abstract

Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht die gleichzeitige, parallele Reinigung von Rohrleitungssystemen mit mehreren Rohren mittels Molchen, wie sie z. B. in Wärmetauschern verwendet werden. Die Vorrichtung basiert darauf, dass sie durch eine Regeleinrichtung den Strom des Treibmediums für die Molche vom Fluidstrom trennt und das die verwendeten Molche am Zielort den Abfluss des Treibmediums aus der Vorrichtung verhindert und dadurch auf den restlichen parallel zu reinigenden Rohrleitungen kein Druckabfall stattfindet, so dass auch die anderen Molche ihr Ziel erreichen. Vorteilhaft ist es, das die Rohrleitungen durch die Vorrichtung gruppiert werden können und somit eine partielle Reinigung einiger Rohre des Systems ermöglicht wird, ohne den Förderprozess des Fördermittels zu unterbrechen, das weiterhin durch die nicht im Reinigungsmodus befindlichen Rohre gefördert werden kann.

Description

Stand der Technik
In dieser Anmeldung wird ein neues System zur gleichzeitigen automatischen Reinigung mehrerer parallel verlaufender Rohrleitungen mittels eines Treibmittel, bevorzugt dem Betriebsmedium, beschrieben, die z. B. einen Kondensationswärmetauscher und einen Wärmetauscher durchlaufen, ohne dabei den Betrieb weiterer im System befindlicher Rohre zu behindern.
Der Transport von Flüssigkeiten und Feststoffen durch Rohrleitungen verursacht in vielen Fällen ein Verschmutzen dieser durch Anhaftungen an den Rohrwänden, so dass es zu einer Beeinträchtigung der Transporteigenschaften bzw. zu einer Verminderung des Wärmeübergangs bei Wärmetauschern führt.
Die bisher bekannten automatischen Reinigungssysteme, die eine Reinigung der Rohrleitungen mittels eines Reinigungskörpers (Molch), dessen Durchmesser in etwa dem der Rohrleitung entspricht oder sich anpasst, arbeiten alle mit aufwendigen Ventilschaltungen, um den Molch während des Betriebs auszuschleusen und für den Reinigungsdurchgang wieder einzuschleusen. Dies geschieht, wenn die Laufrichtung des Molches der Strömungsrichtung des Betriebsmediums entspricht, durch Bypassleitungen mit unterschiedlich konstruierten Fördermechanismen, die den Molch vom Ende eines Leitungssystems nach dem Reinigungsvorgang wieder an seinen Anfang bringen. Um die Länge der Bypassleitungen kurz zu halten, sind der Anfang und das Ende der Rohrleitung in räumlicher Nähe zu halten. ( DE 41 19 743 A1 , DE 03 18 902 B3 , US 3,425,083 , US 5,890,531 ) Wenn die Reinigung der Rohrleitung auch gegen die Strömungsrichtung des Betriebsmediums erfolgen kann, befindet sich an jedem Ende der Rohrleitung eine Auffang- bzw. Parkeinrichtung für den Molch. Eine Bypassleitung für eine Molchschleusung ist dann nicht zwingend notwendig. (WO 99/23438) Bei allen zitierten Systemen ist eine gleichzeitige Reinigung von Rohrleitungen nicht möglich, da bei Ankunft des ersten Molches das Treibmittel für den Molch einen starken Druckabfall erfährt, da durch Ankunft des ersten Molches der Durchgang dieser Leitung frei wird. Des Weiteren ist durch die große Anzahl von Ventilen pro Leitung, die notwendig wären, um diesen Druckabfall zu verhindern, die aufwendig gesteuert werden müssen und der Installationsaufwand für die Bypassleitungen, wenn der Anfang und das Ende der Rohrleitung weit voneinander entfernt ist, der Betrieb für die Reinigung von Mehrleitungssystemen wirtschaftlich bei vielen Anwendungen kaum vertretbar.
Allgemeine Beschreibung:
Ein molchbares Mehrrohrsystem ist insbesondere für wärmeübertragende Systeme, bei denen mit Wandanhaftungen oder Rohrverstopfungen zu rechnen ist z. B. bei thermischen Aufbereitungsverfahren verschmutzten Wassers, wichtig, da hierdurch größere Wärmeübertragungsleistungen bei einer noch vertretbaren Leitungsanzahl und Leitungslänge realisiert werden können.
Die vorliegende Anmeldung stellt eine Vorrichtung vor, die es ermöglicht, mehrere Rohrleitungen gleichzeitig zu reinigen ohne den Betrieb nicht im Reinigungsmodus befindlicher Rohrleitungen zu beeinträchtigen.
Das System basiert darauf, dass mehrere Leitungen am Anfang und am Ende des Systems durch die Vorrichtung wieder in eine Sammelleitung zusammengeführt werden, wie dies z. B. auch bei herkömmlichen Wärmetauschern der Fall ist. Das gesamte Rohrleitungssystem ist mit mehreren Vorrichtungen ausgestattet. Zum Beispiel werden vier Leitungen jeweils an ihrem Ende in eine Vorrichtung zusammengeführt. Bei einem Leitungssystem mit sechzehn Rohrleitungen werden dann acht Vorrichtungen benötigt.
Der oben genannte Druckabfall wird erfindungsgemäß in der Einzelleitung dadurch verhindert, dass der Abfluss zur Sammelleitung durch den Molch abgesperrt wird, sodass der Treibmitteldruck für die noch im Rohrsystem verbliebenen Molche nicht abfällt. Der Molch übernimmt erfindungsgemäß nach seinem Reinigungsdurchgang am Ende der einzelnen Rohrleitung die Funktion eines Ventils.
Die Vorrichtung zum gleichzeitigen Molchen von Einzelleitungen ist anwendbar für Rohrleitungssysteme deren Anfang und Ende räumlich nicht in der Nähe zu liegen haben. An beiden Enden des Rohrleitungssystems befinden sich eine Verteiler- bzw. eine Sammeleinrichtung, die den Betriebsstrom auf mehrere Rohre verteilt bzw. den Betriebsstrom wieder auf ein Rohr zusammenführt. Die Vorrichtungen am Anfang und am Ende des Rohrleitungssystems sind identisch aufgebaut. Die Vorrichtung ist mit den entsprechenden Zu- und Abläufen und deren Absperreinrichtungen ausgestattet. Erfindungsgemäß übernimmt der Molch an seiner Parkposition, an die er am Ende eines Reinigungszyklus gelangt während des Reinigungsmodus die Funktion eines Ventils, indem er den Abfluss des Treibmediums und dadurch einen Druckabfall hinter den anderen gleichzeitig mitlaufenden Molchen verhindert. Das Rohrleitungssystem kann aus mehreren derart aufgebauten Einheiten bestehen. Die Rohre werden in Richtung und in Gegenrichtung des Betriebsmediumsstroms gereinigt. Als Antrieb für die Molche wird mindestens eine zusätzliche Pumpe (Molchpumpe) verwendet, da der Reinigungsprozess vom normalen Förderbetrieb abgekoppelt sein muss, wenn der Förderbetrieb Aufrecht erhalten werden soll, um z. B. eine kontinuierliche Wärmeabnahme in Wärmetauschern zu garantieren. Die Reinigung der Rohrleitung in beide Richtungen wird durch den Anschluss der Molchpumpe an beide Enden des Rohrleitungssystems ermöglicht. Als Treibmittel für die Molche wird bevorzugt das durch die Rohrleitung geförderte Medium benutzt, andere Treibmittel sind auch möglich. Die durch den Molchprozess von der Rohrwand gelösten Anhaftungen können separat gesammelt werden.
Die Vorrichtung, die am Anfang wie auch am Ende eines Rohrleitungssystems einen identischen Aufbau besitzt, besteht aus einer Verteiler- bzw. Sammelrohrleitung, und den notwendigen Zu- und Abläufen, die wiederum alle absperrbar sind. Der erste Abgang wird für den Zulauf bzw. Ablauf im Normalbetrieb benötigt. Der zweite Abgang leitet das Treibmittel und den Schmutz des Reinigungsvorgangs ab und der dritte Abgang ist der Anschluss für das Treibmittel des Molches für den Reinigungsmodus. Des Weiteren ist für jeden Molch eine Positionierungseinheit, die über einen Schaltkontakt auch die Molcherkennung übernimmt, vorhanden.
Der Molchvorgang in Strömungsrichtung des Betriebsmediums, wird in den beiden Vorrichtungen durch eine Absperrung des Zulaufs des Betriebsmediums am Anfang des Rohrleitungssystems und des Sammelablaufs für den normalen Förderbetrieb am anderen Ende des Rohrleitungssystems eingeleitet. Die Absperrungen der Leitung zur Molchpumpe der Vorrichtung am Anfang des Rohrleitungssystems und zum Ableiten des Schmutzes der Vorrichtung am Ende des Leitungssystems werden geöffnet. Die Leitung zur Ableitung des Treibmittels für den Molchvorgang in umgekehrter Richtung der Vorrichtung am Anfang des Rohrleitungssystems bleibt geschlossen. Die Molchpumpe startet und baut hinter den Molchen einen Druck auf, sodass diese durch die Rohrleitung getrieben werden zum Ende des Rohrleitungssystems gelangen. Der von den Molchen gelöste Schmutz kann dann separiert und abgeführt werden.
Ein Molchvorgang gegen die Betriebsmediumsstromrichtung wird durch die Absperrung des Zulaufs für den normalen Förderbetrieb der Vorrichtung am Anfang des Rohrleitungssystems und der Absperrung des Ablaufs am Ende des Rohrleitungssystems eingeleitet. Gleichzeitig öffnen die Absperrungen zur Zuführung der Vorrichtung am Ende des Rohrleitungssystems und zur Ableitung des Treibmittels der Vorrichtung am Anfang des Rohrleitungssystems. Am Ende des Reinigungsvorgangs, wenn alle Molche ihr Ziel erreicht haben, schließen sich diese Absperrungen wieder und die Absperrungen für die Verteilung und Sammlung des Betriebsmediums in den jeweiligen Vorrichtungen werden wieder geöffnet und der normale Betrieb kann wieder aufgenommen werden.
Das Ende eines Reinigungsvorgangs wird durch die Überwachung der Ankunft der Molche in den Einzelleitungen festgestellt, sodass darüber der Reinigungsrhythmus des gesamten Rohrleitungssystems gesteuert werden kann.
Technische Beschreibung:
Die Vorrichtung im ersten Ausführungsbeispiel in 1 zur gleichzeitigen automatischen Reinigung von Rohrleitungen besteht erfindungsgemäß aus einem Sammelrohr bzw. Verteilerrohr (1) für den normalen Förderbetrieb und einer Sammelkammer (2) für den Molchbetrieb der zu molchenden Rohre (3). Das Sammelrohr bzw. Verteilerrohr (1) ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Kolben (8) als Abschiebeeinrichtung versehen. Des Weiteren befinden sich an der Vorrichtung der Anschluss für die Molchpumpe (4) und der Anschluss für den Abfluss bzw. dem Zufluss (5) für das Betriebsmedium sowie ein Anschluss (6) für den Abfluss des Betriebsmediums, dass zum Molchen verwendet wird. Am Ende der zu molchenden Rohre (3) befindet sich eine Einrichtung zum Abbremsen der Molche (7). Diese Molchbremsen (7) können zur Erkennung des Molches auch als Registrierungseinheit ausgeführt sein.
Die 1 zeigt in einem schematisierten Ausführungsbeispiel die Schieberstellungen der Vorrichtung zur parallelen gleichzeitigen Reinigung von Rohrleitungen im Normalbetrieb. Das Betriebsmedium strömt durch die Rohre (3) in die Bohrung (11) als Verlängerung der Rohre (3) der Vorrichtung und wird in der Vorrichtung in ein Sammelrohr (1) verteilt oder wieder zusammengeführt.
In 2 ist die Schieberstellung während des Molchvorgangs am Startpunkt der Molche dargestellt. Der Schieber der Leitung (4), die das Treibmittel führt, ist geöffnet und der Kolben (8) verschließt die Öffnungen (10) der Bohrung (11) zum Sammelrohr (1) und sperrt damit das Betriebsmedium ab. Wenn die Molchpumpe mit der Förderung des Treibmittel beginnt, werden die Molche (9) durch den sich aufbauenden Druck hinter den Molchen (9) durch die Bohrung (11) und die Rohrleitungen (3) getrieben.
In 3 sind die Einzelsegmente (12a–c) einer anderen Ausführungsvariante dargestellt. Diese Vorrichtungsvariante arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie die in 1 und 2. Die beiden Varianten unterscheiden sich lediglich in der Organisation und Steuerung der Zu- und Abflüsse. Die Variante in 3 besteht aus drei mit Bohrungen versehenen Segmenten (12a–c), die verschiedene Aufgaben in der Vorrichtung übernehmen. Die Bohrungen (11a) stellen das Ende der zu molchenden Rohre (3) dar, die Bohrungen (1b) sind die Zylinder für die segmentierten Absperrkolben (8b) die die Aufgaben der Absperrungen (3, 4, 5) und den Kolben 8 des ersten Ausführungsbeispiels übernehmen und die Bohrungen (2c) sind die Sammekohre für die Zu- und Abläufe des Betriebsmediums und des Treibmittels für den Molchvorgang wie das Sammelrohr (1) und (2) im ersten Ausführungsbeispiel. Die Platten werden wie in 4 dargestellt, derart übereinander gelegt, dass die Bohrungen (11a, 1b, und 2c) hydraulisch über die Bohrungen (10a–c) miteinander verbunden sind, sodass Verbindungsleitungen zwischen den Platten entstehen. An den Bohrungen (11a) enden die zu molchenden Rohrleitungen des Rohrleitungssystems (3). Das Betriebsmedium sowie auch das Treibmittel für den Molch fließen dann über die Bohrungen (10a), die erheblich kleiner als die Rohre des Rohrleitungssystems aber dafür in mehrfacher Zahl ausgeführt sind, damit der Molch die Rohrleitung nicht verlassen kann, über die Bohrungen (1b) und (2c) ihrem Zielort zu oder sie fließen in umgekehrter Richtung aus einem Reservoir über diesen Weg in das Rohrleitungssystem hinein, je nach dem ob sich die Vorrichtung am Ende oder am Anfang des Rohrleitungssystems befindet. In die Bohrungen (1b) der mittleren Platte werden segmentierte Kolben (8b) eingeführt, die durch eine Steuerung den Durchfluss durch die Bohrungen (10a–c), die vertikal zu den großen Segmentflächen verlaufen für den jeweiligen Betriebszustand den Durchfluss zulassen oder absperren, wie beispielhaft in der Einzeldarstellung in 5 dargestellt.
Es gibt für die Vorrichtung zwei Betriebszustände, die gesteuert werden müssen. Dies sind der normale Durchgang für das Betriebsmediums und der Molchvorgang. Im Transportmodus wird das zu transportierende Betriebsmedium über den Zulauf 2.1c über die Verbindungsleitung (10.1b), die über den Kolben (8b) in Zylinder (1.1b) freigegeben wurde, über die Bohrungen (10.1a) in die Bohrungen (11a) und das Leitungssystem (3) geführt. Die Kolben (8b) in den Zylindern (1.2b und 1.3b) sperren die Verbindungsleitungen (10.2b und 10.3b) ab. Die Vorrichtung im Ablauf des Rohrleitungssystems hat die gleiche Kolbenstellung.
Im Molchmodus werden am Startpunkt des Molches durch die Kolben (8b) in den Leitungen 1.1b und 1.2b die Verbindungen 10.1b und 10.2b verschlossen, sodass durch eine Molchpumpe, über die Verbindung 10.3a die Molche der Leitungen (9a) angetrieben werden. Am Ankunftspunkt der Molche sind die Abgänge der Leitung 10.1a und 10.3a der Vorrichtung durch den Kolben 8b der Zylinder 1.3b und 1.1b geschlossen. Die Molche kommen durch die Installation einer Molchbremse (7), die auch als Registrierungsvorrichtung ausgebildet sein kann, über der Verbindungsleitung 10.2a zum Stillstand und riegeln den Abfluss des Treibmittels ab, sodass die parallel mitlaufenden Molche, die ihr Ziel noch nicht erreicht haben, bei Aufrechterhaltung des Drucks an ihr Ziel getrieben werden.

1: Sammelrohr für Fördermedium
1b: Zylinder für Absperrkolben (8b)
2: Sammelrohr für Treibmittel
2c: Sammel- und Verteilerrohre Zu- und Abläufe
3: Rohrleitung
4: Treibmittelzulauf
5: Betriebsmediumzulauf/-ablauf
6: Treibmittelablauf
7: Molchbremse
8: Absperrkolben
8b: segmentierte Absperrkolben
9: Molch
10: Verbindungsbohrung
10a–c: Verbindungsbohrungen
12a–c: Segmente der Vorrichtung

Claims

Vorrichtung, zur gleichzeitigen, parallelen Reinigung von Rohrleitungen mittels Molche, dadurch gekennzeichnet, dass die Molche am Ende eines Reinigungsdurchgangs den Abfluss des Treibmediums verhindern und somit die parallel mitlaufenden Molche der gleichzeitig im Reinigungsprozess befindlichen Rohre ihren Durchlauf beenden können, da durch die Absperrung des Rohres mit dem schnellsten Molch der Druck des Treibmediums hinter den parallel mitlaufenden Molchen aufrechterhalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch eins, dadurch gekennzeichnet, das der Betriebsmediumsstrom und Treibmittelstrom in der Vorrichtung auf mehrere Leitungen verteilt bzw. aus mehreren Leitungen wieder zusammengeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch eins und zwei, dadurch gekennzeichnet, dass durch Einsatz mehrer Vorrichtungen und einer dadurch bedingten Gruppierung von Rohrleitungen eines Rohrleitungssystems und der Verwendung mindestens einer zusätzlichen Treibmittelpumpe neben der verwendeten Betriebsmediumpumpe der Betriebsmediumsstrom vom Treibmittelstrom der im Reinigungsmodus befindlichen Rohre abgekoppelt wird und die gleichzeitige und parallele Reinigung mehren Rohrleitungen durch Molche mittels eines Treibmittels mit und gegen den Fördermediumsstrom durchgeführt werden kann, ohne die normale Förderung des Betriebsmediums zu unterbrechen.
Vorrichtung nach Anspruch eins bis drei, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Verteilung eines Fluidstroms auf viele Einzelrohre kleineren Durchmessers, diese durch Gruppierung auf mehrere Vorrichtungen gereinigt werden können, ohne die normale Förderung des Betriebsmediums zu unterbrechen.