Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen und Kontrollieren der Innenoberfläche von Rohren

Abstract

 Ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum automatischen Reinigen und Kontrollieren der Innenoberfläche von Rohren mit Hilfe von Stopfen aus kompressiblem Material, insbesondere aus Filz oder Schaumstoff, umfaßt das Zuführen der Stopfen, das Einführen in die zu behandelnden Rohre sowie Inspektion nach dem Behandlungsvorgang und die Auslösung von Folgebehandlungen. Vor dem Einführen der mit dem Behandlungsmittel getränktem Stopfen in die Rohre werden die Stopfen zunächst auf ein Durchmesseruntermaß gegenüber dem Rohrinnendurch- messer gepreßt bzw. verdichtet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Reinigen und Kontrollieren von Rohren mit Hilfe von Stopfen aus kompressiblem Material, insbesondere aus Filz oder Schaumstoff sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Bei der Herstellung von Qualitätsrohren z.B. für Wärmetauscher- oder Brennelementhüllrohre ist es notwendig, eine hohe Reinheit der Rohroberflächen sowohl in den Zwischenschritten der Herstellung als auch am Fertigrohr sicherzustellen. Während die Reinigung und Prüfung der Außenrohroberflächen unproblematisch ist, gestalten sich die Reinigung und die Prüfung der Innenrohroberflächen schwieriger.

[0003] Zur Zeit wird die Innenoberfläche von Rohren durch Durchspülen eines Wasch- oder Lösungsmittels mit anschließendem Durchtreiben von Lappen oder Stopfen gereinigt. Die fest an der Innenwand anliegenden Stopfen streifen dabei Schmutzreste ab und schieben diese aus dem Rohr aus.

[0004] Der Verschmutzungsgrad der Stopfen läßt Rückschlüsse auf die Sauberkeit der Innenrohroberflächen zu. Die Schwierigkeit dieses Verfahrens besteht darin, daß Lappen oder Stopfen mühsam manuell in das zu behandelnde Rohr eingeführt werden müssen. Da diese Prozedur je nach Verschmutzungsgrad z.T. mehrere Male an einem Rohr wiederholt werden muß, ist dieses Verfahren sehr umständlich und zeitaufwendig. So kann die Behandlung einer Innenrohroberfläche eines 30 m langen Rohres bis zu einer Stunde betragen. Ein weiterer Nachteil ist die Belastung des Bedienungspersonals durch Lösungsmitteldämpfe und der ständige Kontakt mit Waschmitteln. In einem weiteren Verfahren erfolgt die Rohrinnenbehandlung durch Strahlen mit abrasiven Mitteln. Auch dieses Verfahren ist aufwendig, mit Gesundheitsrisiken verbunden und in vielen Fällen überdies nicht oder nur begrenzt einsetzbar.

[0005] Der vorliegenden Erfindung lag daher die Angabe zugrunde, ein Verfahren zum automatischen Reinigen und Kontrollieren der.Innenoberfläche von Rohren mit Hilfe von Stopfen aus kompressiblem Material, insbesondere aus Filz oder Schaumstoff, und eine dazugehörige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit denen eine automatische, schnelle und für das Bedienungspersonal ungefährliche Rohrinnenwandbehandlung möglich ist.

[0006] Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stopfen zunächst mit einem Reinigungs-, Spül- oder Gleitmittel getränkt werden, die Stopfen danach in einer Verdichtungskammer durch Pressen mit einem oder mehreren Preßstempeln soweit verdichtet werden, daß der Durchmesser der Stopfen ein Untermaß von einigen Zehntelmillimetern gegenüber dem Innendurchmesser des zu behandelnden Rohres erhält, das Rohr vor eine Mündung der Verdichtungskammer positioniert wird, und anschließend die verdichteten Stopfen, die mit dem positionierten Rohr eine gemeinsame Längsachse besitzen, aus der noch in Verdichtungsposition der Preßstempel befindlichen Verdichtungskammer mittels eines Transportmittels in das Rohr eingeführt werden, wobei die Stopfen beim Passieren des Rohres durch Ausdehnen des kompressiblen Stopfenmaterials die Rohrinnenwand intensiv behandeln und nach dem Verlassen des Rohres inspiziert werden und ferner, je nach Inspektionsbefund, über ein Signal gegebenenfalls weitere Stopfen in das Rohr eingeführt werden.

[0007] Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf der Erkenntnis, daß kompressibles Stopfenmaterial, durch Pressen auf Untermaß gegenüber dem Rohrinnendurchmesser gebracht, bequem und schnell in ein Rohr einzufügen ist, im Rohr sich quasi entspannt, sich also entsprechend der Materialeigenschaft, wie sie beispielsweise für Filz oder bestimmte Schaumstoffarten typisch ist, im Rohr aufweitet. Der dadurch bewirkte innige Kontakt des nunmehr aufgeweiteten, mit Reinigungsmittel getränkten Stopfens sichert eine intensive und schonende Behandlung der Innenrohroberfläche. Auf diese Weise wird ein gewaltsames Einführen des Stopfens, z.B. mit mechanischen Hilfen vermieden, somit eine Rohrbeschädigung ausgeschlossen, und das Einführen des Stopfens auf überraschend schnelle Weise, in Bruchteilen von Sekunden, in das Rohr erreicht.

[0008] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verdichtung der Stopfen nacheinander durch eine horizontale Vorverdichtung und eine vertikale Endverdichtung erfolgt. Dadurch kann eine weitgehend beliebige Stopfenanfangsgeometrie der Innenrohrgeometrie angepaßt werden.

[0009] Es ist auch in vielen Fällen besonders günstig, wenn die Stopfen in einen Reinigungs-, Spül- oder Gleitmittelkreislauf eingeschleust werden, der durch die Verdichtungskammer und das Rohr geführt wird. Weiterhin hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn je nach gegebenem Inspektionsbefund der Stopfen über ein ausgelöstes Signal automatisch weitere Stopfen in das Rohr eingeführt werden bzw. das inspizierte Rohr automatisch abgeführt und ein noch zu reinigendes oder zu kontrollierendes Rohr der Mündung der Verdichtungskammer zugeführt wird.

[0010] Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhafterweise in einer Vorrichtung durchgeführt, bei der eine Zuführung für Stopfen, die mit einer Dusche für Reinigungs-, Spül- oder Gleitmittel versehen ist, mit einer Verdichtungskammer verbunden ist, und die Verdichtungskammer eine Preßmatrize, Preßstempel, eine TransportmittelZuführung und eine Mündung zur Aufnahme des Rohres enthält.

[0011] Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung sowie weitere besonders günstige Ausgestaltungen der Vorrichtung werden anhand der schematischen Abbildungen I bis III beispielhaft näher erläutert.

[0012] Aus einem Stopfenmagazin (1) (s. Abb. I), in dem sich ein Vorrat zylindrischer Stopfen (11), beispielsweise aus Filz, befindet, deren Durchmesser größer ist als der Innendurchmesser des zu behandelnden Rohres (9) ist, rollen Stopfen (11) über eine schiefe Ebene (30) auf eine Siebleiste (26) und werden auf ihr mittels eines taktweise arbeitenden Schiebers (29) unter eine Dusche (2) in Richtung einer Verdichtungskammer (3) geschoben. Die Dusche (2) besprengt die Stopfen (11) mit Wasch-, Spül- oder Lösungsmittel, dasauseinem Vorratsbehälter (24) über eine Pumpe (25) zugeführt wird. Überschüssiges Waschmittel tropft durch die Siebleiste (26) in eine Wanne (31), von wo es in den Vorratsbehälter (24) zurückgeführt wird. Die befeuchteten Stopfen (11) werden weitergeschoben und fallen bzw. rollen in eine Preßmatrize (5) der Verdichtungskammer (3). Mittels eines pneumatisch angetriebenen Stempels (4) wird der Stopfen (11) in einen entsprechend. geformten Kanal (32) gepreßt und dabei zu einem Zylinder (34) mit einem Durchmesseruntermaß von einigen Zehntelmillimetern gegenüber dem zu behandelnden Rohr (9) verdichtet. Der Stempelkragen (33) dichtet gleichzeitig die Verdichtungskammer (3) nach außen ab. Beim Verdichten freigesetztes überschüssiges Waschmittel kann durch das zu behandelnde Rohr (9) ablaufen. Dieses Rohr (9) ist in eine mit Dichtungselementen (7) versehene Mündung (8), die eine entsprechend geformte Rohreinlaufgeometrie aufweist und sich an der Verdichtungskammer (3) befindet, eingeführt. In dieser Position haben der verdichtete Stopfen (34) und das Rohr (9) eine gemeinsame Achse (22). Nunmehr wird durch eine in der Verdichtungskammer (3) befindliche Transportmedium-Zuführungsöffnung (6) ein Transportmedium, beispielsweise Preßluft, auf den verdichteten Stopfen (34) bei noch in Verdichtungsposition befindlichem,Stempel (4) gegeben. Dadurch wird der verdichtete Stopfen (34) längs des Kanals (32) einwandfrei in das zu behandelnde Rohr (9) eingeführt und durchgetrieben. Dabei dehnt sich der verdichtete Stopfen (34) entsprechend dem Innendurchmesser des Rohres (9) aus und behandelt beim Passieren des Rohres durch inniges Berühren die Rohrinnenwand intensiv.

[0013] Die Auslösung des Druckluftstopfens wird manuell, vorteilhafterweise über einen Signalgeber (16) oder automatisch durchgeführt. Nach dem Passieren des Rohres (9) wird der Stopfen auf Verschmutzung inspiziert und begutachtet. Dabei können visuelle und andere an sich bekannte Kontrollmethoden angewendet werden. Je nach Inspektionsbefund können über den Signalgeber (16) weitere Stopfen (11) durch das Rohr (9) getrieben werden. Die Bedienung ist also unproblematisch und ungefährlich.

[0014] In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Rohr (9) mittels einer ansteuerbar arbeitenden Zu- und Abführungseinrichtung (12), die mit einem Magazin (13) für unbehandelte Rohre und mit einem Magazin (10) für behandelte Rohre versehen ist, in die Mündung (8) eingeführt.

[0015] In besonderen Fällen ist es auch günstig, wenn ein horizontal bewegtes Transportgehäuse, das durch die Zuführungsöffnung (6) geführt ist, die Stopfen (11) durch das Rohr (9) schiebt.

[0016] Als Ausgangsmaterial für die Stopfen kann auch würfel-oder säulenförmiges Material (siehe Abb. II), z.B. Würfel (18) aus Polypropylen, verwendet werden. Dabei ist es besonders günstig, wenn die Verdichtungskammer (3) horizontal arbeitende Preßstempel (14) und einen vertikal arbeitenden Preßstempel (15) enthält. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Preßmatrize (5), die Preßstempel (4, 14, 15) und die Mündung (8) auswechselbar angeordnet sind, da sich die Umrüstzeiten bei der Umstellung auf andere Rohrabmessungen fallweise verkürzen. _

[0017] In einer weiteren besonders interessanten Ausgestaltung, die in Abb. III dargestellt ist, wird der verdichtete Stopfen (34) in einen Waschmittelkreislauf (17) eingeschleust. Dabei wird der Waschmittelstrom alternierend über die Verdichtungskammer (3) oder hinter dieser in den Kanal (32) zwischen einem entsprechend dimensionierten Durchgangsventil (19) und der Mündung (8) durch das Rohr (9) geführt. Dabei wird das Waschmittel aus einem Waschmittelvorratstank (28) von einer Pumpe (27) angesaugt und über ein Durchgangsventil (20) durch das zu reinigende Rohr (9) geleitet. Die Dichtung (7) verhindert, daß Waschmittel austritt. Gleichzeitig wird die Verdichtungskammer (3) mit einem Stopfen (11) beladen. Danach werden das bisher geschlossene Ventil (19) und ein weiteres bisher ebenfalls geschlossenes Dreiwegeventil (21) geöffnet und nach kurzer Verzögerung das Ventil (20) geschlossen. Der Waschmittelstrom drückt jetzt den komprimierten Stopfen (34) aus der Verdichtungskammer (3) in und durch das Rohr (9). Danach werden die Ventile wieder automatisch in die Ausgangsstellung gebracht, wobei ein Teil des in der Verdichtungskammer (3) stehenden Waschmittels durch das Dreiwegeventil (21) zum Anschluß (23) in den Waschmittelvorratstank (35) zurückfließt. Die entleerte Verdichtungskammer kann sodann erneut beladen werden. Das durch das Rohr (9)' gedrückte Waschmittel fließt über eine Rücklaufleitung, gegebenenfalls zusätzlich über Reinigungsvorrichtungen, in den Waschmittelvorratstank (28) zurück.

[0018] Außer der Behandlung von geraden Rohren lassen sich auch in vielen Fällen gekrümmte Rohre reinigen und kontrollieren. Fallweise ist bei Verwendung entsprechend geeigneter Reinigungsmittel auch die Behandlung verkalkter Rohre möglich, da das erfindungsgemäße Stopfeneinführverfahren in Verbindung mit der Stopfenaufweitung im zu behandelnden Rohr zu einem besonders intensiven Kalkabtrag führt.

[0019] Rohre mit eckigem Querschnittsprofil lassen sich ebenfalls auf die erfindungsgemäße Weise reinigen und inspizieren.

[0020] Es hat sich herausgestellt, daß für das erfindungsgemäße Verfahren ein Verhältnis von Stopfenlänge zu Rohrinnendurchmesser zwischen 3 und 5 günstig ist. Aber auch davon abweichende Geometrien sind fallweise geeignet.

[0021] Für stark verschmutzte Rohre haben sich Stopfen aus Schaumstoff gut bewährt, während für die erfindungsgemäße Behandlung von bereits verhältnismäßig sauberen Rohren Filzstopfen wegen ihres speziellen Andruckvermögens beim "Aufgehen" aus dem komprimierten, also verdichteten Zustand, hervorragend geeignet sind.

[0022] Die Verdichtungskammer (3) sowie ihre Bestandteile können aus Metall oder Kunststoff, z.B. Teflon, gefertigt sein.

[0023] Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens, die neben der einfachen und ungefährlichen Bedienung im sehr geringen Zeitaufwand liegen, da das bisherige umständliche "Einfädeln" von Stopfen etc. in die Rohre entfällt, wird in den folgenden zwei Beispielen eindrucksvoll deutlich:

Beispiel 1

[0024] Es waren verölte Wärmetauscherrohre, Edelstahl, Abmessungen 14 x 1 mm, Länge 40 Meter, zu reinigen.

Stopfen: - Polypropylenschaumstoff,

- Abmessungen vor der Verdichtungskammer 25 x 25 x 40 mm,

- Untermaß des Durchmessers gegenüber dem Innenrohrdurchmesser 0,3 mm nach dem Verdichten,

- Länge des verdichteten Stopfens ca. 50 mm

Waschmittel: Alkalisches Waschmittel (Polyphosphat)

"Schießintervall": 30 Sekunden

[0025] Fördergeschwindigkeit des Stopfens durch das Rohr:

2,5 m/s bei einem Waschmitteldruck am Rohreingang von 4 bar.

Ergebnis:

[0026] Nach dem zweiten Stopfen, also nach ca. 1 Minute, war die Rohrinnenoberfläche eines jeden Rohres nahezu sauber (visuelle Güteklasse "1"). Nach dem sechsten Stopfen, also nach ca. 3 Minuten, war die Rohrinnenoberfläche eines jeden Rohres entsprechend der Stopfeninspektion einwandfrei sauber (visuelle Güteklasse "O").

Beispiel 2

[0027] Es waren bereits gereinigte Hüllrohre für Kernbrennelemente, Zircalloy, Abmessungen 10,75 x 0,4 mm, Länge 5,5 m, auf Sauberkeit zu endkontrollieren.

[0028] Stopfen: - Filzstopfen, zylinderförmig,

- Untermaß des Durchmessers gegenüber dem Innenrohrdurchmesser 0,3 mm nach dem Verdichten,

- Länge des verdichteten Stopfens ca. 20 mm.

[0029] Behandlungsmittel: Alkohol

[0030] "Schießintervall": 10 Sekunden

[0031] Fördermedium: ölfreie Preßluft

[0032] Fördergeschwindigkeit des Stopfens durch das Rohr:

20 m/s.

Ergebnis:

[0033] Nach dem ersten Stopfen, einschließlich der Stopfenverdichtung, nach weniger als ca. 10 Sekunden, war die Rohrinnenoberfläche eines jeden Rohres entsprechend der Stopfeninspektion einwandfrei sauber (visuelle Güteklasse "0").

Ansprüche

1. Verfahren zum automatischen Reinigen und Kontrollieren der Innenoberfläche von Rohren mit Hilfe von Stopfen aus kompressiblem Material, insbesondere aus Filz oder Schaumstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfen zunächst mit einem Reinigungs-, Spül- oder Gleitmittel getränkt werden, die Stopfen danach in einer Verdichtungskammer durch Pressen mit einem oder mehreren Preßstempeln soweit verdichtet werden, daß der Durchmesser der Stopfen ein Untermaß von einigen Zehntelmillimetern gegenüber dem Innendurchmesser des zu behandelnden Rohres erhält, das Rohr vor eine Mündung der Verdichtungskammer positioniert wird und anschließend die verdichteten Stopfen, die mit dem positionierten Rohr eine gemeinsame Längsachse besitzen, aus der noch in Verdichtungsposition der Preßstempel befindlichen Verdichtungskammer mittels eines Transportmittels in das Rohr eingeführt werden, wobei die Stopfen beim Passieren des Rohres durch Ausdehnen des kompressiblen Stopfenmaterials die Rohrinnenwand intensiv behandeln und nach dem Verlassen des Rohres inspiziert werden und ferner, je nach Inspektionsbefund, über ein Signal gegebenenfalls weitere Stopfen in das Rohr eingeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung der Stopfen nacheinander durch eine horizontale Vorverdichtung und eine vertikale Endverdichtung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfen in einen Reinigungs-, Spül-oder Gleitmittelkreislauf eingeschleust werden, der durch die Verdichtungskammer und das Rohr geführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß je nach gegebenem Inspektionsbefund der Stopfen über einen Steuerbefehl das inspizierte Rohr automatisch abgeführt und ein noch zu reinigendes oder zu kontrollierendes Rohr der Mündung der Verdichtungskammer zugeführt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuführung (35) für Stopfen (11), die mit einer Dusche (2) für Reinigungs-, Spül- oder Gleitmittel versehen ist, mit einer Verdichtungskammer (3) verbunden ist, und die Verdichtungskammer (3) eine Preßmatrize (5), Preßstempel (4), eine Transportmittelzuführung (6) und eine Mündung (8) zur Aufnahme des Rohres (9) enthält.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Transportmittel für die Stopfen (11) durch das Rohr (9) ein horizontal hin- und herbewegtes Transportgestänge durch die Zuführungsöffnung (6) geführt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr mittels einer ansteuerbar arbeitenden Zu- und Abführungseinrichtung (12), die Rohrmagazine (10,13) enthält, in die Mündung (8) eingeführt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtungskammer (3) horizontal arbeitende Preßstempel (14) und einen vertikal arbeitenden Preßstempel (15) enthält.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßmatrize (5), die Preßstempel (4,14,15) und die Mündung (8) auswechselbar angeordnet sind.

Zeichnung