Rohrkratzvorrichtung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung geht aus von einer Rohrkratzvorrichtung für die während des Betriebs erfolgende Entfernung von an der Innenwand eines heisse Gase und/oder Dämpfe führenden Rohres abgelagerten Rückständen, mit mindestens einer durch eine axial erstreckte Welle betätigbaren Kratzvorrichtung, mit einer Durchführung für die axial erstreckte Welle und mit mindestens einer Austragsöffnung für die entfernten Rückstände.

Stand der Technik

[0002] Aus einer Zeitschrift (Chem.-Ing.-Techn., Bd. 54, 1982, Seite 382, Abb. 4) ist eine gattungsgemässe Vorrichtung bekannt. Diese Vorrichtung weist eine angetriebene Welle auf, welche verschiedene axial erstreckte Kratzvorrichtungen trägt. Diese Kratzvorrichtungen schaben, wenn sie radial bewegt werden, an der Innenwand sich ablagernde Rückstände ab. Sowohl die zentrale Welle als auch die Kratzvorrichtungen verbleiben stationär im Innenraum der Vorrichtung und werden dauernd von den durch diesen Innenraum strömenden heissen Gasen und/oder Dämpfen beaufschlagt. Diese Vorrichtung kann deshalb nur in einem Temperaturbereich bis wenige 100 °C eingesetzt werden, da bei höheren Temperaturen die Kratzvorrichtungen abschmelzen würden und deshalb ihre Funktion nicht mehr erfüllen könnten. Der Einsatz von temperaturbeständigeren Materialien für die Kratzvorrichtungen, z.B. Keramik, um eine höhere Betriebstemperatur zu erreichen, ist nicht sinnvoll, da diese mechanisch zuwenig belastbar und auch sehr schwierig und teuer zu bearbeiten sind.

[0003] Aus der FR-A-397.008 ist ein massives Schneidwerkzeug für die Rohrreinigung bekannt, welches während des Schneidevorgangs nahezu den gesamten Rohrquerschnitt verschliesst.
Dieses Schneidwerkzeug ist nicht geeignet für Arbeiten während des Betriebs des zu reinigenden Rohres und auch nicht für den Einsatz bei hohen Temperaturen.

Darstellung der Erfindung

[0004] Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, eine Rohrkratzvorrichtung zu schaffen, mit welcher mit einfachen Mitteln Rückstände aus mit Temperaturen über 1300 °C beaufschlagten Bereichen entfernt werden können.

[0005] Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass bekannte Werkstoffe, z.B. Stahl, die vergleichsweise einfach zu bearbeiten sind, eingesetzt werden können. Die Kratzvorrichtung wird periodisch und jeweils nur so Lange im Bereich hoher Temperaturen eingesetzt, dass sie sich nicht nennenswert aufwärmen und damit auch ihre mechanische Festigkeit nicht verlieren kann. Der Temperaturbereich, in welchem diese Vorrichtung arbeitet, kann so mit einfachen Mitteln auf über 1300 °C gesteigert werden.

[0006] Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.

[0007] Die Erfindung, ihre Weiterbildung und die damit erzielbaren Vorteile werden nachstehend anhand der Zeichnung, welche lediglich einen Ausführungsweg darstellt, näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

[0008] Die einzige Figur zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0009] In der einzigen Figur ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung dargestellt. Ein Kühler 2 aus Keramik mit einem zylindrischen Innenraum 3 und in die Wandung eingebetteten Kühlrohren 4 ist an eine Oeffnung in der Aussenwand 5 eines Ofens angeflanscht. Ein Pfeil 6 deutet die Strömungsrichtung heisser Gase und/oder Dämpfe an, die aus dem Ofen austreten und die im Kühler 2 abgekühlt werden. Bei diesem Abkühlvorgang kondensieren bzw. desublimieren Anteile der heissen Gase und/oder Dämpfe und setzen sich an der Innenwand 7 des Kühlers 2 ab. Das abgekühlte Gas verlässt den Kühler 2, wie durch einen Pfeil 8 angedeutet durch einen angeflanschten Stutzen 9. Auf der dem Ofen abgewandten Seite des Kühlers 2 ist in dessen axialer Verlängerung ein zylindrischer Hohlraum 10 vorgesehen, der den gleichen Durchmesser aufweist wie der Kühler 2 und der durch eine Stirnwand 11 abgeschlossen ist. Die Wände dieses Hohlraumes 10 sind beispielsweise aus Stahl gefertigt, eine Keramikauskleidung ist hier wegen der niedrigeren Temperaturen nicht nötig. Im Zentrum dieser Stirnwand 11 ist eine Durchführung 12 für eine drehbare, axial erstreckte Welle 13 angebracht, welche gleichzeitig diese Welle 13 führt. An der Spitze 14 dieser axial erstreckten Welle 13 ist ein Metallteil 15 angebracht, welches in axialer Richtung schraubenförmig gewunden ist und beispielsweise ca. 1 1/2-Windungen aufweist. Dieses formstabile Metallteil 15 bildet die eigentliche Kratzvorrichtung dieser Vorrichtung. Zwischen der in Ruhestellung abgebildeten Kratzvorrichtung und dem mit Kühlrohren 4 versehenen Teil des Kühlers 2 ist unten an der tiefsten Stelle eine Austragsöffnung 16 vorgesehen, an welche ein Auffangbehälter 17 angeflanscht ist. Beim Wechseln des Auffangsbehälters 17 kann die Austragsöffnung 16 mittels eines Schiebers 18 verschlossen werden, der hier lediglich angedeutet ist.

[0010] Zur Erläuterung der wirkungsweise sei die einzige Figur näher betrachtet. Im Kühler 2 werden die ofenseitig mit mehr als 1300 °C eintretenden heissen Gase und/oder Dämpfe abgekühlt. Bei diesem Abkühlvorgang kondensieren bzw. desublimieren Rückstände und lagern sich an der gekühlten Innenwand 7 des Kühlers 2 ab. Diese Rückstände können in Hüttenwerken erzeugte Rohstoffe sein, es können aber beispielsweise auch Schadstoffe sein, die aus verunreinigten Gas-Dampf-Gemischen entfernt werden. Ferner kann es sich bei diesem Kühler 2 um eine Baugruppe handeln, deren Funktionsfähigkeit durch diese Rückstände beeinträchtigt wird. Zur Entfernung dieser Rückstände wird nun die axial erstreckte Welle 13 durch einen nicht dargestellten Antrieb in Drehbewegung versetzt und gleichzeitig in axialer Richtung verschoben. Der Vorschub und die Drehggeschwindigkeit sind so auf die Steigung der Windungen des Metallteils 15 abgestimmt, dass dieses im rohrförmig ausgebildeten Innenraum 3 des Kühlers korkenzieherartig entgegen der durch den Pfeil 6 angegebenen Strömungsrichtung bewegt wird. Der lichte Strömungsquerschnitt des Kühlers 2 wird dadurch nur unwesentlich verkleinert. Durch diese Schraubbewegung wird vermieden, dass Rückstände von der Innenwand 7 losgekratzt und in Richtung auf die ofenseitige heisse Zone des Kühlers 2 geschoben werden, wo sie wieder schmelzen bzw. verdampfen würden. Sobald die Zone der an der Innenwand 7 abgelagerten Rückstände durchschraubt ist, wird das Metallteil 17 durch die Welle 13 wieder in die Ruhestellung zurückgezogen, kratzt dabei die Rückstände von der Innenwand 7 ab und transportiert sie zu der Austragsöffnung 16. Dieser Bewegungsablauf von der Ruhestellung der Kratzvorrichtung in die heisse Zone und zurück in die Ruhestellung im kühleren Bereich des Rohres erfolgt in vergleichsweise kurzer Zeit, so dass das Metallteil 15 dabei die vorgegebene Grenztemperatur für seine Anwendung nicht erreichen kann. Der Bewegungsablauf wird periodisch wiederholt.

[0011] Beim Zurückziehen des Metallteils 15 kann die Drehbewegung im gleichen Sinn wie beim korkenzieherartigen Vorwärtsschrauben beibehalten werden, wenn eine besonders gute Kratzwirkung erreicht werden soll. Das Metallteil 15 kann aber auch ohne diese Drehbewegung zurückgezogen werden. Es ist vorteilhaft, wenn die Kante des Metallteils 15, welche beim Kratzvorgang beansprucht wird, besonders scharfkantig angeschliffen und als Kratzkante ausgebildet ist. Bei gewissen Rückständen kann es auch sinnvoll sein diese Kratzkanten zu härten. Das Metallteil 15 kann so gestaltet sein, dass es gerade in den zylindrisch ausgebildeten Innenraum 3 passt, es kann aber auch so in sich federnd ausgebildet sein, dass es mit Federkraft gegen die Innenwand 7 drückt. Auf diese Art ist es möglich auch fester angebackene Rückstände abzukratzen und in den Auffangbehälter 17 zu transportieren. Zwischen dem Metallteil 15 und der Innenwand 7 kann auch ein Spalt von beispielsweise 0,5 mm Dicke vorgesehen sein, was zur Folge hat, dass stets eine entsprechende Schicht von Rückständen die Innenwand 7 bedeckt.Eine derartige Ausführung weist den Vorteil auf, dass die Innenwand 7 vor Korrosionserscheinungen geschützt wird, wenn aggressive Gase und/oder Dämpfe abgekühlt werden müssen.

[0012] Das Metallteil 15 wird in der Ruhestellung nicht mit hohen Temperaturen beaufschlagt und verliert deshalb seine innere Festigkeit und seine Formbeständigkeit nicht, es nimmt jedoch die Temperatur an, die im Bereich des Stutzens 9 herrscht, der den Ausgang des Kühlers 2 bildet. Am Beginn der Schraubbewegung des Metallteiles 15 aus der Ruhestellung heraus ist deshalb kein Temperaturschock zu befürchten, wenn das Metallteil 15 mit dem aus Keramik bestehenden Teil des Kühlers 2 in Berührung kommt.

[0013] Ein Prototyp einer derartigen Vorrichtung wurde erfolgreich in Betrieb genommen. Als Kühler 2 wird dabei ein 1 m langes Keramikrohr mit eingekitteten Kühlrohren 4 für Wasserkühlung verwendet. Das Keramikrohr weist einen Innendurchmesser von 10 cm auf. Das Metallteil 15 besteht aus einer aussen passend geschliffenen Spiralfeder mit konstanter Steigung, von der eineinhalb Windungen verwendet werden. Die axial erstreckte Welle 13, mit deren Spitze das Metallteil 15 verbunden ist, ist aus Stahl mit 10 mm Durchmesser gefertigt.

[0014] In die Vorrichtung wurde von einem Ofen ca. 1300 °C heisses Gasgemisch unter Normaldruck eingespeist. Dieses Gasgemisch enthielt 95 % Luft, 2 % gasförmige Schwermetallverbindungen, vor allem ZnCl₂, PbO, PbCl₂ usw., und 3 % weitere Anteile wie CO₂, SO₂, usw. Die Schwermetallverbindungen lagerten sich an der Innenwand 7 des Kühlers 2 ab und wurden als Pulver ausgetragen zur weiteren Verarbeitung.

[0015] Die Vorrichtung kann auch, wie dies beim obigen Prototyp der Fall ist, gasdicht ausgeführt werden, wenn schädliche Gase und/oder Dämpfe abgekühlt werden sollen, ebenso ist es denkbar sie mit Ueber- oder Unterdruck zu betreiben. Für diese Fälle müssen die Durchführung 12, die Flanschverbindung zwischen Austragsöffnung 16 und Auffangbehälter 17, der Schieber 18 und der Uebergang zwischen der Aussenwand 5 des Ofens und dem Kühler 2 gasdicht und ggf. auch druckdicht ausgeführt werden.

[0016] Der Kühler 2 ist in Richtung auf die Austragsöffnung 16 abwärts geneigt. Dieses Gefälle erleichtert die Austragung der abgekratzten Rückstände und verhindert, dass flüssig kondensierendes Material in den Ofen zurückfliessen kann. Im Innenraum des Kühlers 2 treten verschiedene Temperaturzonen auf, und es ist durchaus denkbar, dass in einer bestimmten Temperaturzone eine bestimmte Fraktion der Rückstände besonders hoch konzentriert abgelagert wird. Diese Fraktion kann nun durch eine nicht dargestellte, zusätzliche Austragsöffnung entfernt werden. Die weitere Aufbereitung der Rückstände wird durch diese fraktionsweise getrennte Austragung vereinfacht.

[0017] Es ist auch denkbar derartige Vorrichtungen in von heissen Flüssigkeiten durchströmten Anordnungen einzusetzen, um kritische Bereiche von Ablagerungen, welche den Strömungsquerschnitt unzulässig einengen, zu befreien.

Ansprüche

1. Rohrkratzvorrichtung für die während des Betriebs erfolgende Entfernung von an der Innenwand (7) eines heisse Gase und/oder Dämpfe führenden Rohres abgelagerten Rückständen, mit mindestens einer durch eine axial erstreckte Welle (13) betätigbaren Kratzvorrichtung, mit einer Durchführung (12) für die Welle (13) und mit mindestens einer Austragsöffnung (16) für die entfernten Rückstände, dadurch gekennzeichnet,

- dass die mindestens eine Kratzvorrichtung mindestens ein in axialer Richtung schraubenförmig gewundenes, mit der Welle (13) verbundenes Metallteil (15) aufweist,

- dass die Welle (13) axial verschieblich geführt ist,

- dass die Welle (13) so angetrieben wird, dass das Metallteil (15) korkenzieherartig in das Rohr eingeschraubt wird, und

- dass das Metallteil (15) durch die Welle (13) ohne Drehbewegung oder in gleichem Sinn drehend wie beim Einschrauben aus dem Rohr zurückziehbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- dass das Metallteil (15) federnd gegen die Innenwand (7) drückt oder an dieser anliegt oder dass zwischen der Innenwand (7) und dem Metallteil (15) ein Spalt ausgebildet ist,

- dass das Metallteil (15) mindestens eine Windung aufweist, und

- dass es zusammen mit der Welle (13) so angeordnet ist, dass im Ruhezustand eine schädliche Beaufschlagung durch die heissen Gase oder Dämpfe nicht möglich ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- dass das Metallteil (15) mit konstanter Steigung gewunden ist, und

- dass es mindestens mit der Spitze (14) der zentralen Welle (13) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
   -dass die Achse des Rohres in Richtung der mindestens einen Austragsöffnung (16) abwärts verläuft.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
   -dass das Rohr ein vorzugsweise aus Keramikmaterial mit eingelegten oder eingekitteten Kühlrohren (4) gefertiger Kühler (2) ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
   -dass in das Rohr auf der der mindestens einen Austragsöffnung (16) abgewandten Seite Gase und/oder Dämpfe mit Temperaturen bis 1300 °C und darüber eingeführt werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
   -dass das Rohr in axialer Richtung versetzt mindestens eine zweite Austragsöffnung aufweist.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
   -dass die Vorrichtung gasdicht ausgeführt und mit Ueber- oder Normal- oder Unterdruck betreibbar ist.

Claims

1. Pipe-scraping device for the removal during operation of residues deposited on the inside wall (7) of a pipe carrying hot gases and/or vapours, having at least one scraping device which can be operated by an axially extending shaft (13), having a passage (12) for the shaft (13) and having at least one discharge opening (16) for the residues removed, characterised

- in that the at least one scraping device has at least one metal part (15) wound helically in axial direction and connected to the shaft (13),

- in that the shaft (13) is guided axially displaceably,

- in that the shaft (13) is driven such that the metal part (15) is screwed into the pipe in the manner of a corkscrew, and

- in that the metal part (15) can be withdrawn from the pipe by the shaft (13) without rotational movement or rotating in the same sense as during the screwing in.

2. Device according to Claim 1, characterised

- in that the metal part (15) presses resiliently against the inside wall (7) or bears against the latter or in that a gap is formed between the inside wall (7) and the metal part (15),

- in that the metal part (15) has at least one winding, and

- in that it is arranged together with the shaft (13) such that, in the state of rest, a harmful impingement by the hot gases or vapours is not possible.

3. Device according to Claim 1, characterised

- in that the metal part (15) is wound with constant pitch, and

- in that it is connected at least to the tip (14) of the central shaft (13).

4. Device according to Claim 1, characterised
   - in that the axis of the pipe runs downwards in the direction of the at least one discharge opening (16).

5. Device according to Claim 1, characterised
   - in that the pipe is a chiller (2), preferably made of ceramic material with inserted or cemented-in chilling tubes (4).

6. Device according to Claim 1, characterised
   - in that gases and/or vapours at temperatures of up to 1300°C and above are introduced into the pipe on the side remote from the at least one discharge opening (16).

7. Device according to Claim 1, characterised
   - in that the pipe has, offset in axial direction, at least a second discharge opening.

8. Device according to at least one of the preceding Claims 1 to 7, characterised
   - in that the device is of a gas-tight configuration and can be operated with positive pressure or normal pressure or negative pressure.

Revendications

1. Dispositif de raclage de tube pour assurer l'enlèvement, pendant le fonctionnement, de résidus déposés sur la paroi interne (7) d'un tube transportant des gaz chauds et/ou des vapeurs chaudes, avec au moins un dispositif de raclage actionnable au moyen d'un arbre (13) s'étendant axialement, avec un passage (12) pour l'arbre (13) et avec au moins un orifice d'extraction (16) pour les résidus enlevés, caractérisé en ce que

- ledit au moins un dispositif de raclage présente au moins une partie métallique (15) enroulée en hélice dans le sens axial et attachée à l'arbre (13), en ce que

- l'arbre (13) est coulissant en direction axiale, en ce que

- l'arbre (13) est entraîné de telle manière que la partie métallique (15) est vissée dans le tube à la manière d'un tire-bouchon, et en ce que

- la partie métallique (15) peut être extraite du tube au moyen de l'arbre (13) sans mouvement de rotation ou en tournant dans le même sens que lors de son introduction.

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que

- la partie métallique (15)s'appuie élastiquement contre la paroi interne (7) ou est appliquée sur celle-ci ou en ce qu'il subsiste une fente entre la paroi interne (7) et la partie métallique (15), en ce que

- la partie métallique (15) comporte au moins une spire, et en ce que

- elle est disposée, avec l'arbre (13), de telle manière qu'à l'état de repos, elle ne puisse pas être exposée à l'action agressive des gaz chauds ou des vapeurs chaudes.

3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que

- la partie métallique (15) est enroulée avec un pas constant, et en ce que

- elle est attachée au moins à la pointe (14) de l'arbre central (13).

4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que
   - l'axe du tube est incliné vers le bas en direction dudit au moins un orifice d'extraction (16).

5. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que
   - le tube est un refroidisseur (2) fabriqué de préférence en matière céramique avec des tubes de refroidissement (4) intégrés ou noyés dans le ciment.

6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que
   - des gaz et/ou des vapeurs ayant des températures atteignant 1300°C et au-delà sont introduits dans le tube par son côté situé à l'opposé dudit au moins un orifice d'extraction (16).

7. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que
   - le tube présente au moins un deuxième orifice d'extraction décalé dans le sens axial.

8. Dispositif suivant l'une au moins des revendications précédentes 1 à 7, caractérisé en ce que
   - le dispositif est étanche aux gaz et peut être utilisé en surpression, à la pression normale ou en dépression.

Zeichnung