CH722017A1 - Verfahren und vorrichtung zur entnahme von füllkörpern aus behältern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entnahme von Füllkörpern (52) aus einem Behälter (50), wobei die Füllkörper (52) im Innenraum (51.2) des Behälters (50) mittels einer Vorrichtung (1) voneinander gelöst und anschliessend über eine Behälteröffnung (53) aus dem Behälter (50) entnommen werden. Zum Lösen der Füllkörper (52) wird mittels der Vorrichtung (1) eine exotherme chemische Reaktion ausgelöst, welche im Innenraum (51.2) des Behälters (50) eine Druckwelle freisetzt, die zum Lösen der Füllkörper (52) führt.

Description

[0001] Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Verfahrenstechnik, insbesondere der chemischen und thermischen Verfahrenstechnik, und betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entnahme von Füllkörpern aus Behältern.

[0002] In der verarbeitenden Industrie kommen bei der Aufbereitung oder Herstellung von flüssigen oder gasförmigen Stoffen bzw. Stoffgemischen Behälter, welche mit Füllkörpern gefüllt sind, zum Einsatz. Die Füllkörper dienen dabei insbesondere zur Vergrösserung der Wirkungs-Oberfläche.

[0003] Der Behälter kann z. B. eine Kolonne sein. Eine Kolonne ist eine verfahrenstechnische Einrichtung in der Form eines rohrartigen Hohlkörpers mit Einbauten, welche auf Grund des Einsatzzweckes oder der Betriebsbedingungen notwendig sind. Kolonnen sind in der Regel vertikal ausgerichtet und liegen als säulenartige Hohlkörper vor. So sind insbesondere Kolonnen in Form von hohlen, schlanken Säulen bekannt. Eine Kolonnen bildet mindestens eine und in der Regel mehrere kaskadenartig angeordnete Kammern bzw. Prozesskammern aus. Eine Kolonne lässt sich daher auch als eine Verschaltung von mehreren Prozessstufen beschreiben.

[0004] Gemäss einem ersten Anwendungsbereich dient eine Kolonne dazu, Stoffgemische durch Trennverfahren, wie thermische bzw. physikalische Verfahren, zu trennen. Hierzu werden physikalische Eigenschaften und Gleichgewichtszustände zwischen unterschiedlichen Phasen genutzt.

[0005] Trennverfahren, bei denen in der Verfahrenstechnik Kolonnen eingesetzt werden, sind beispielsweise die Rektifikation (Rektifikationskolonne), Extraktion, Adsorption, Absorption und Kristallisation.

[0006] Rektifikationskolonnen werden beispielsweise in der Erdölverarbeitung zur Trennung des Rohöls in die verschiedenen Fraktionen, wie Bitumen, Schweröle, Diesel/Heizöl, Kerosene, Leichtbenzine und Flüssiggas, etc. eingesetzt.

[0007] Einbauten in der Kolonne dienen dem erhöhten Stoffaustausch und Energieaustausch zwischen den Phasen oder (wie in der Extraktion) der Vermeidung einer Rückvermischung.

[0008] Eine besondere Kolonne aus dem Bereich der Trennverfahren ist die so genannte Strippkolonne. Strippen, Strippung, oder Stripping ist ein physikalisches Trennverfahren, bei dem Stoffe aus einer flüssigen Phase durch Desorptionsvorgänge in die Gasphase überführt werden. Dazu wird die Flüssigphase im Gegenstromprinzip mit einem Gas in Kontakt gebracht. Strippen wird z. B. in der Erdölverarbeitung benutzt, um das seitlich an einer Kolonne abgezogene Produkt von leichteren Bestandteilen zu reinigen, zum Beispiel Kerosin vom leichter siedenden Benzin. Ferner kommt das Strippen auch bei der Entschwefelung von Erdölprodukten zum Einsatz. Technisch wird die Strippung in der Regel in Füllkörperkolonnen ausgeführt.

[0009] In einem weiteren Anwendungsbereich werden Kolonnen als Reaktoren eingesetzt, bei welchen Reaktanden in einer chemischen Reaktion in mindestens einen anderen Stoff umgewandelt werden. So sind beispielsweise Reaktionskolonnen bzw. Kaskadenreaktionskolonnen mit mehreren (Prozess-) Kammern bekannt, wobei in jeder Kammer eine chemische Reaktion stattfindet. Diese Art von Kolonne zeichnet sich durch eine Kaskade von Reaktoren aus.

[0010] Reaktionskolonnen werden z. B. bei der Hydrodesulfurnerung von Erdölprodukten eingesetzt.

[0011] Die oben genannten Kolonnen enthalten in der Regel verfahrenstechnisch notwendige Einbauten. Eine besondere Art von Einbauten liegen in Form von losenFüllkörpernvor. Die Kolonne ist hier mit Füllkörpern in loser Schichtung bzw. Schüttung, d.h. regellos gefüllt. Die Füllkörper liegen z. B. in grosser Menge auf einem Tragrost auf. Man spricht auch von einem ungeordneten Füllkörper. Die Füllkörper zählen daher zu den unstrukturierten Einbauten von Kolonnen. Solche Kolonnen werden auch Füllkörperkolonnen genannt.

[0012] Die Füllkörper dienen insbesondere zur Vergrösserung der Wirkungs-Oberfläche. So ergeben die in der Kolonne zu einer Schicht aufgeschütteten Füllkörper ein Haufwerk mit grosser innerer Oberfläche und hoher Porosität. Bei Reaktoren bilden die Füllkörper auch den Katalysator aus, z. B. in Form einer Beschichtung.

[0013] Die Füllkörper bewirken z. B. eine gute Verteilung der Flüssigkeit und Verwirbelung der Gasströmung. Durch die Oberflächenvergrösserung werden Wärme- und Stoffaustausch intensiviert und die Trennleistung bzw. Reaktionsleistung in der Kolonne somit erhöht.

[0014] Füllkörper bestehen je nach Einsatzzweck aus verschiedenen Materialien und liegen in unterschiedlichen Geometrien vor.

[0015] So können die Füllkörper z. B. aus rostfreiem Stahl, Kunststoff oder aus Keramik vorliegen. Die Füllkörper können beschichtet oder unbeschichtet sein.

[0016] Bezüglich der geometrischen Form sind kugelförmige Füllkörper weit verbreitet.

[0017] Die Kolonnen weisen in der Regel eine Länge bzw. Höhe sowie einen Durchmesser von mehreren Metern auf, wie dies für industrielle Massstäbe üblich ist.

[0018] Die Grösse der Füllkörper steht zum Durchmesser der Kolonne typischerweise in einem Verhältnis zwischen 1/10 und 1/30. Die Füllkörper können z. B. einen maximalen Durchmesser von 5 bis 80 mm aufweisen.

[0019] Der Behälter kann ferner auch ein Festbettreaktor sein. Unter einem Festbettreaktor versteht man eine besondere Form eines Reaktors, bei dem ein oder mehrere Fluide durch eine feste Schüttung oder Packung von Füllkörpern strömen. Das Festbett dient dabei oft der Fixierung von Katalysatoren. Der Katalysator kann dabei in Form von oberflächlich beschichteten aber festen Körpern (Kugeln, Hohlzylinder und komplexere Geometrien) oder ebensolcher poröser Medien vorliegen.

[0020] Die z. B. als Schüttung lose im Behälter vorliegenden Füllkörper müssen periodisch, z. B. alle zwei Jahre, aus dem Behälter entfernt werden. Dies entweder, um durch neue Füllkörper ersetzt zu werden oder um die entfernten Füllkörper nach einer Behandlung, wie Reinigung, wieder dem Behälter zuzuführen. Ferner kann es auch notwendig sein, Wartungsarbeiten im Behälterinneren auszuführen, welches die Entfernung der Füllkörper notwendig macht.

[0021] Eine effiziente Methode zum Entfernen der Füllkörpern aus dem Inneren der Behälter ist die so genannte gravitative Entleerung der Behälter. Bei diesem Vorgang werden die Füllkörper über eine Öffnung, wie Auslassöffnung, mittels Schwerkraft aus dem Behälter ausgelassen. Die Öffnung ist entsprechend in einem unteren Bereich des Behälters bzw. der betreffenden Behälterkammer angeordnet.

[0022] Die Füllkörper können während ihrer Einsatzdauer im Behälter allerdings verklumpen, so dass sich der Behälter nicht ohne vorangehende Arbeitsschritte gravitativ entleeren lässt. Dies, weil die Behälteröffnung zum Auslassen einer Aggregation von Füllkörpern zu klein ist.

[0023] Daher ist es gängige Praxis, dass Arbeiter durch ein Mannloch in den Behälter einsteigen und die verklumpten Füllkörper mittels eines Werkzeugs manuell voneinander lösen, so dass diese in einem nachfolgenden Arbeitsschritt durch eine Behälteröffnung gravitativ aus dem Behälter ausgelassen werden können.

[0024] Es gibt auch Lösungen, gemäss welchen ein von ausserhalb des Behälters bedientes Werkzeug durch das Mannloch eingeführt wird, und dieses den Schüttkörper mittels eines rotierenden Flüssigkeitsstrahls bearbeitet bis die Verklumpungen aufgelöst sind.

[0025] Die oben erwähnten Verfahren sind allerdings umständlich und sehr zeitaufwändig. Zudem ist das Arbeiten im Inneren des Behälters gesundheitsschädlich und mit einem erhöhten Unfallrisiko verbunden. Des Weiteren können durch den Einsatz mechanischer Werkzeuge Schäden in Innern des Behälters entstehen. Wird ein Flüssigkeitsstrahl zum Lösen der Füllkörper eingesetzt, so führt dies zu einer Kontamination des Reaktorbehälters und der Füllkörper mit der Flüssigkeit, was weitere Reinigungsschritte notwendig macht.

[0026] Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, mittels welchen in effizienter Weise und mit möglichst wenig Handarbeit eine Füllkörperschüttung in einem Behälter gelöst und gravitativ aus dem Behälter entleert werden kann.

[0027] Das Verfahren soll insbesondere eine spürbare Zeitersparnis gegenüber herkömmlichen Verfahren bringen.

[0028] Ferner soll das Lösen der Füllkörper möglichst ohne den Einsatz eines flüssigen Mediums erfolgen, welches einerseits den Behälter und die Füllkörper kontaminiert und andererseits gesondert entsorgt bzw. wieder aufbereitet werden muss.

[0029] Das Verfahren soll überdies einfach, zuverlässig und insbesondere sicher in der Handhabung sein.

[0030] Das Verfahren soll insbesondere keinen Einsatz von Arbeitspersonal im Innern des Behälters erfordern.

[0031] Mindestens eine der oben genannten Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 18 gelöst. Weiterbildungen und besondere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

[0032] Gemäss Erfindung werden die Füllkörper im Innenraum des Behälters mittels einer Vorrichtung voneinander gelöst und anschliessend über eine Öffnung im Behälter aus dem Behälter entnommen. Die Entnahme der gelösten Füllkörper erfolgt insbesondere mittels Schwerkraft. Das heisst, die gelösten Füllkörper werden mittels Schwerkraft durch eine Behälteröffnung aus dem Behälter abgelassen.

[0033] Die Erfindung zeichnet sich nun dadurch aus, dass zum Lösen der Füllkörper mittels der Vorrichtung eine exotherme chemische Reaktion ausgelöst wird, welche im Innenraum des Behälters eine Druckwelle freisetzt, die zum Lösen der Füllkörper im Innenraum des Behälters führt.

[0034] Der Behälter kann insbesondere eine Kolonne, wie Trennkolonne oder Reaktorkolonne sein. Der mit Füllkörpern gefüllte Behälter ist entsprechend insbesondere eine Füllkörperkolonne.

[0035] Der Behälter kann auch allgemein ein Reaktor mit einem Füllkörper, wie z. B. ein Festbettreaktor, sein.

[0036] Weitere Details zu möglichen Ausführungsformen und zum Aufbau von Kolonnen und Reaktoren sowie zu den darin enthalten Füllkörpern, auf welche vorliegende Erfindung anwendbar ist, können der Beschreibungseinleitung entnommen werden.

[0037] Die exotherme chemische Reaktion ist insbesondere ein Verbrennungsvorgang. Der Verbrennungsvorgang ist ganz besonders eine Explosion. Ist der Verbrennungsvorgang mit einer Explosion verbunden, so erfolgt das Lösen der Füllkörper im Innenraum des Behälters entsprechend mittels Explosionstechnologie.

[0038] Die Explosion kann in Form einer Deflagration auftreten. Die Explosion kann in Form einer Detonation auftreten.

[0039] Die exotherme chemische Reaktion wird insbesondere durch Zünden eines reaktiven, insbesondere brennbaren und ganz besonders explosionsfähigen Stoffes ausgelöst.

[0040] Der reaktive Stoff kann ein Explosivmittel, wie Sprengstoff, sein.

[0041] Der reaktive Stoff wird insbesondere aus wenigstens zwei Ausgangskomponenten hergestellt bzw. gemischt.

[0042] Die Herstellung bzw. das Mischen des reaktiven Stoffes aus den wenigstens zwei Ausgangskomponenten erfolgt insbesondere während eines Arbeitszyklus.

[0043] Der reaktive Stoff ist insbesondere ein brennbares und insbesondere explosionsfähiges, gasförmiges Gemisch. Das brennbare bzw. explosionsfähige gasförmige Gemisch wird insbesondere aus wenigstens zwei Ausgangskomponenten hergestellt bzw. gemischt. Die wenigstens zwei Ausgangskomponenten können gasförmig oder flüssig sein. Die wenigstens zwei Ausgangskomponenten sind während der Herstellung des Gemischs insbesondere gasförmig bzw. gehen in den gasförmigen Zustand über.

[0044] Die Ausgangskomponenten können, insbesondere wenn diese in Druckbehältern unter Druck stehen, flüssig sein. Die flüssigen Ausgangskomponenten können z. B. erst bei der Herstellung des explosionsfähigen, gasförmigen Gemischs in den gasförmigen Zustand übergehen.

[0045] Eine erste Ausgangskomponente ist insbesondere ein Brennstoff. Der Brennstoff kann insbesondere eine schnell verdampfende Flüssigkeit sein. Der Brennstoff ist insbesondere aus der Gruppe der brennbaren Kohlenwasserstoffe, wie Acetylen, Ethylen, Methan, Aethan oder Propan, Benzin oder Diesel.

[0046] Eine zweite gasförmige Komponente ist insbesondere ein Oxidationsmittel, wie z. B. Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gas.

[0047] Das brennbare bzw. explosionsfähige, gasförmige Gemisch wird insbesondere aus einer ersten Ausgangskomponente, welche ein Brennstoff ist, und einer zweiten Ausgangskomponente, welche ein Oxidationsmittel ist, gebildet.

[0048] Das explosionsfähige, gasförmige Gemisch wird insbesondere während des erfmdungsgemässen Verfahrens, d.h. jeweils während eines Arbeitszyklus aus den wenigstens zwei Ausgangskomponenten hergestellt bzw. gemischt.

[0049] Durch Zünden des reaktiven Stoffes, insbesondere des brennbaren bzw. explosionsfähigen, gasförmigen Gemischs wird eine Explosion ausgelöst, durch welche eine Druckwelle bzw. Explosionsdruckwelle ausgebildet wird, welche im Innenraum des Behälters zum Lösen der Füllkörper führt.

[0050] Die exotherme chemische Reaktion wird insbesondere im Innenraum des Behälters ausgelöst. Gemäss dieser ersten Variante fmdet auch eine Explosion eines brennbaren bzw. explosionsfähigen, reaktiven Stoffes insbesondere im Innenraum des Behälters statt. Entsprechend wird auch die dazugehörige Druckwelle vor Ort im Innenraum des Behälters erzeugt.

[0051] Die Vorrichtung enthält insbesondere eine Druckwellenerzeugungseinrichtung, in welcher die Druckwelle erzeugt und zum Behandlungsort geleitet wird.

[0052] Ist der reaktive Stoff ein brennbares bzw. explosionsfähiges, gasförmiges Gemisch, so kann dieses in einer Behälterhülle oder einem Druckwellenbehälter der Druckwellenerzeugungseinrichtung bereitgestellt werden.

[0053] „Bereitstellen“ bedeutet insbesondere, dass die Behälterhülle bzw. der Druckwellenbehälter mit explosionsfähigem, gasförmigem Gemisch befüllt wird. „Bereitstellen“ kann allerdings auch heissen, dass die Behälterhülle bzw. der Druckwellenbehälter mit den wenigstens zwei Ausgangskomponenten befüllt werden, wobei das explosionsfähige Gemisch in der Behälterhülle bzw. im Druckwellenbehälter ausgebildet wird.

[0054] Die wenigstens zwei Ausgangskomponenten können im letzteren Fall zeitlich nacheinander oder gleichzeitig in die Behälterhülle bzw. in den Druckwellenbehälter eingelassen werden.

[0055] Die wenigstens zwei Ausgangskomponenten können über eine gemeinsame Speise- bzw. Zufuhrleitung, z. B. zeitlich nacheinander, oder über separate Speise- bzw. Zufuhrleitung, z. B. gleichzeitig, in die Behälterhülle bzw. in den Druckwellenbehälter eingelassen werden.

[0056] Gemäss einer Ausführungsform umfasst die Druckwellenerzeugungseinrichtung der Vorrichtung einen insbesondere druckbeständigen Druckwellenbehälter mit einer Druckkammer bzw. Explosionskammer, welche eine Druckauslassöffnung aufweist, die über ein Verschlussorgan verschliessbar ist.

[0057] Zur Ausübung des Verfahrens wird in der Druckkammer des Druckwellenbehälters ein explosionsfähiger Stoff, insbesondere ein explosionsfähiges, gasförmiges Gemisch bereitgestellt.

[0058] Der explosionsfähige Stoff steht in der Druckkammer insbesondere unter Druck. Der Druck kann z. B. mehrere Bar bzw. mehrere 100 kPa betragen.

[0059] Zur Erzeugung einer Druckwelle wird der explosionsfähige Stoff in der Druckkammer mittels einer Zündeinrichtung gezündet und zur Explosion gebracht.

[0060] Vor, mit oder nach dem Zünden des explosionsfähigen Stoffes wird durch Betätigen des Verschlussorgans die Auslassöffnung frei gegeben, wobei eine (Explosions-) Druckwelle durch die Auslassöffnung in den Innenraum des Behälters entweicht. Die Druckwelle führt zum Lösen der Füllkörper im Innenraum des Behälters.

[0061] Eine Freigabe der Auslassöffnung vor bzw. nach dem Zünden des explosionsfähigen Stoffes erfolgt insbesondere Sekundenbruchteile vor bzw. nach dem Zünden des explosionsfähigen Stoffes.

[0062] Die insbesondere gasförmigen Ausgangskomponenten werden insbesondere über eine Speiseleitung aus Dosierbehältern in die Druckkammer geleitet. Die Dosierbehälter werden wiederum insbesondere aus Gasspeichern, wie Gasflaschen, gespiesen.

[0063] Das Verschlussorgan ist insbesondere ein Verschlusskolben. Die Vorrichtung kann so ausgelegt sein, dass das Verschlussorgan bzw. der Verschlusskolben durch die Explosion des explosionsfähigen Stoffes unter Freigabe der Auslassöffnung betätigt wird. Das Verschlussorgan bzw. der Verschlusskolben kann hierzu eine Druckbeaufschlagungsfläche aufweisen, über welche auf das Verschlussorgan bzw. den Verschlusskolben durch den in der Druckkammer explodierenden Stoff ein Öffnungsdruck bzw. eine Öffnungskraft ausgeübt wird.

[0064] Es kann auch vorgesehen sein, dass der Öffnungsdruck bzw. die Öffnungskraft durch eine Sekundärexplosion, welche z. B. in einer Sekundärkammer erfolgt, erzeugt wird.

[0065] Das Verschlussorgan kann allerdings auch durch einen Betätigungsmechanismus betätigt werden. Die Betätigung des Betätigungsmechanismus wird insbesondere über eine Steuerungseinrichtung gesteuert und ist ganz besonders mit der Zündung des explosionsfähigen Stoffes synchronisiert. Der Betätigungsmechanismus kann auch durch die Explosion des explosionsfähigen Stoffes bzw. durch eine Sekundärexplosion selbst betätigt werden.

[0066] Das Verschlussorgan kann mit Rückstellmitteln zusammenwirken, welche das Verschlussorgan nach Entweichen des Explosionsdrucks aus der Druckkammer wieder in die Schliessposition zurückführen.

[0067] Das Rückstellmittel kann z. B. eine mit einem Gas gefüllte Gaskammer sein, in welcher beim Zurückweichen des Verschlussorgans in die Öffnungsposition ein Gas komprimiert wird. Die Rückstellung des Verschlussorgans in die Schliessposition findet durch die Entspannung des Gases nach Entweichen des Explosionsdrucks aus der Druckkammer statt. So kann das Rückstellmittel als Gasdruckfeder ausgelegt sein.

[0068] Das Rückstellmittel kann auch eine (mechanische) Rückstellfeder, wie Druckfeder, umfassen, welche beim Verschieben des Verschlussorgans vorgespannt wird.

[0069] Die Druckwellenerzeugungseinrichtung bzw. deren Druckwellenbehälter kann zur Ausübung des erfindungsgemässen Verfahrens mit der in den Innenraum weisenden Auslassöffnung am Druckwellenbehälter, insbesondere im Bereich einer Behälteröffnung montiert sein.

[0070] Die Druckwellenerzeugungseinrichtung bzw. deren Druckwellenbehälter kann auch an einer Einführeinrichtung, wie Lanze, befestigt sein und über diese in den Innenraum einführbar sein bzw. in einer Öffnung zum Innenraum positionierbar sein.

[0071] Der Druckwellenbehälter der kann einen an die Auslassöffnung anschliessende Auslasskanal, wie Auslasstrichter enthalten.

[0072] Gemäss einer weiteren Ausführungsform umfasst die Druckwellenerzeugungseinrichtung der Vorrichtung eine Behälterhülle. Die Behälterhülle ist insbesondere dünnwandig ausgebildet. Die Behälterhülle ist insbesondere flexibel und z. B. faltbar. Die Behälterhülle ist insbesondere als Verbrauchsmaterial ausgebildet, welche beim Zünden des explosionsfähigen, gasförmigen Gemischs zerstört wird. Die Behälterhülle kann ein Fassungsvermögen von mindestens 15 Liter, insbesondere von mindestens 30 Liter aufweisen. Das Fassungsvermögen kann maximal 100 Liter, insbesondere maximal 50 Liter betragen.

[0073] Die Behälterhülle kann z. B. aus Papier oder aus Kunststoff sein. Die Behälterhülle kann auch aus einem Schichtverbund bestehen.

[0074] Zur Ausführung des Verfahrens wird die leere, Behälterhülle in den Innenraum des Behälters eingebracht und anschliessend mit einem brennbaren und insbesondere explosionsfähigen, gasförmigen Gemisch oder deren wenigstens zwei Ausgangskomponenten befüllt. Die Behälterhülle wir in kompaktem, z. B. gefalteten, Zustand in den Innenraum des Behälters eingebracht, damit diese durch die Behälteröffnung passt.

[0075] Die Behälterhülle kann hierzu an eine Transportleitung angeschlossen sein. Das brennbare bzw. explosionsfähige, gasförmige Gemisch oder deren wenigstens zwei Ausgangskomponenten werden über die Transportleitung zur Behälterhülle transportiert.

[0076] Gemäss einer weiteren Ausführungsform wird mittels der Vorrichtung bzw. der Druckwellenerzeugungseinrichtung im Innenraum des Behälters eine Wolke aus brennbarem und insbesondere explosionsfähigem, gasförmigem Gemisch erzeugt.

[0077] Das brennbare bzw. explosionsfähige, gasförmige Gemisch oder deren wenigstens zwei Ausgangskomponenten kann mittels einer Transportleitung zu einer an die Transportleitung angeschlossenen Auslasseinrichtung transportiert und über wenigstens eine Auslassöffnung der Auslasseinrichtung unter Ausbildung der Wolke in den Innenraum des Behälters ausgelassen werden.

[0078] Die Auslasseinrichtung kann hierzu einen Diffusor enthalten. Der Diffusor zeichnet sich durch eine trichterartige Erweiterung der Auslassöffnung aus. Diese bewirkt eine Abnahme der Ausströmgeschwindigkeit des brennbaren bzw. explosionsfähigen, gasförmigen Gemischs. Dadurch nimmt auch die Verwirbelung des brennbaren bzw. explosionsfähigen, gasförmigen Gemisches beim Austritt aus der Auslasseinrichtung und damit die Durchmischung des brennbaren bzw. explosionsfähigen, gasförmigen Gemischs mit der Umgebungsatmosphäre ab bzw. wird verhindert.

[0079] Gemäss einer zweiten Variante wird die exotherme, chemische Reaktion ausserhalb des Innenraums des Behälters ausgelöst bzw. findet ausserhalb statt. Entsprechend findet auch eine Explosion insbesondere ausserhalb des Innenraums des Behälters statt. Gemäss dieser Variante wird die daraus hervorgehende Druckwelle in den Innenraum des Behälters geleitet. Dies kann beispielsweise über entsprechende Druckwelleneinleitmittel erfolgen. Die Druckwelleneinleitmittel können z. B. ein in den Innenraum des Behälters gerichtetes Rohr mit Auslassöffnung umfassen.

[0080] Wie bereits erwähnt, kann das brennbare und insbesondere explosionsfähige, gasförmige Gemisch oder deren Ausgangskomponenten insbesondere über wenigstens eine Zufuhr- bzw. Transportleitung zum Innenraum des Behälters gefördert bzw. transportiert bzw. in diesen eingeleitet werden.

[0081] Gemäss einer Variante wird das brennbare und insbesondere explosionsfähige, gasförmige Gemisch insbesondere ausserhalb des Innenraums des Behälters aus den wenigstens zwei Ausgangskomponenten hergestellt bzw. gemischt und über die wenigstens eine Transport- bzw. Zufuhrleitung in den Innenraum des Behälters gefördert bzw. transportiert.

[0082] Gemäss einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens, welches Merkmale gemäss obigen Ausführungen enthält, umfasst dieses die Schritte:

–

Bereitstellen eines gasförmigen, explosionsfähigen Gemischs in der wenigstens einen Transportleitung;

–

Transportieren des gasförmigen, explosionsfähigen Gemischs zu einer arbeitsseitigen Auslassöffnung der Transportleitung;

–

gesteuertes Zünden des gasförmigen, explosionsfähigen Gemisches mittels einer Zündeinrichtung, wobei das gasförmige, explosionsfähige Gemisch zur Explosion gebracht wird.

[0083] Gemäss einer ersten Variante dieser Ausführungsform umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:

–

Anbringen einer Behälterhülle an der arbeitsseitigen Auslassöffnung der Transportleitung;

–

Einbringen der Behälterhülle in den Innenraum des Behälters;

–

Befüllen der Behälterhülle mit dem durch die Transportleitung transportierten gasförmigen, explosionsfähigen Gemisch.

[0084] Gemäss einer zweiten Variante dieser Ausführungsform umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:

–

Ausströmen des explosionsfähigen Gemischs durch wenigstens eine arbeitsseitige Auslassöffnung der Transportleitung in den Innenraum des Behälters und Ausbilden einer Wolke aus gasförmigem, explosionsfähigem Gemisch.

[0085] Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung wird vor der Erzeugung der Druckwelle, was durch eine exotherme chemische Reaktion erfolgt, im Innenraum des Behälters bzw. der Kolonne eine Atmosphäre aus einem nicht reaktiven Gas bzw. Gasgemisch hergestellt. Dies erfolgt z. B. durch Einleiten eines nicht reaktiven Gases bzw. Gasgemischs in den Innenraum des Behälters und Verdrängen des vorhandenen Gases bzw. Gasgemisches aus dem Innenraum des Behälters.

[0086] Das nicht reaktive Gas bzw. Gasgemisch ist insbesondere ein Inertgas. Das nicht reaktive Gas ist ganz besonders Stickstoff.

[0087] Dank der Atmosphäre aus einem nicht reaktiven Gas bzw. Gasgemisch beschränkt sich die chemische Reaktion und insbesondere ein Verbrennungsvorgang auf die zu diesem Zwecke bereitgestellten, reaktiven Stoffes und bleibt somit kontrollierbar. Eine unerwünschte überschiessende Reaktion unter Beteilung von weiteren, im Behälter verbliebenen, reaktiven gasförmigen Stoffen, wie Sauerstoff oder Kohlenwasserstoffe, kann ausgeschlossen werden.

[0088] Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens.

[0089] Die Vorrichtung zeichnet sich aus durch eine Druckwellenerzeugungseinrichtung zur Erzeugung bzw. Auslösung einer exothermen, chemischen Reaktion durch Aktivieren des reaktiven Stoffes und zum Freisetzen einer Druckwelle im Innenraum des Behälters.

[0090] Die Vorrichtung kann im Weiteren eine Versorgungseinrichtung zum Bereitstellen des reaktiven Stoffes oder von dessen Ausgangskomponenten enthalten.

[0091] Die Druckwellenerzeugungseinrichtung kann eine Zündeinrichtung zum Zünden des reaktiven Stoffes enthalten.

[0092] Die Zündeinrichtung ist insbesondere in der Mischzone einer Mischeinheit oder stromabwärts von der Mischzone angeordnet. Die Zündeinrichtung ist insbesondere in der Mischeinheit bzw. einer an diese anschliessenden Transportleitung angeordnet.

[0093] Die Vorrichtung enthält insbesondere eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Zündung des reaktiven Stoffes mittels der Zündeinrichtung.

[0094] Die Steuerungseinrichtung dient insbesondere auch zur Steuerung der dosierten Bereitstellung des reaktiven Stoffes.

[0095] Wird der reaktive Stoff, wie z. B. ein brennbares bzw. explosionsfähiges, gasförmiges Gemisch, aus wenigstens zwei Ausgangskomponenten hergestellt, so enthält die Vorrichtung insbesondere eine Mischeinheit zum Mischen des reaktiven Stoffes aus den wenigstens zwei Ausgangskomponenten.

[0096] Die Druekwellenerzeugungseinrichtung kann Druckeinleitmittel zum Einleiten der durch die exotherme, chemische Reaktion ausgelösten Druckwelle in den Innenraum des Behälters enthalten. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die exotherme, chemische Reaktion ausserhalb, z. B. vollständig oder teilweise ausserhalb, des Innenraums des Behälters ausgelöst wird bzw. stattfindet. Die Mittel können eine Druckauslasseinrichtung und/oder eine Druckwellenleitung umfassen.

[0097] Die Druckwellenerzeugungseinrichtung enthält insbesondere wenigstens eine Transportleitung zum Transportieren des reaktiven Stoffs oder von dessen Ausgangskomponenten zum Innenraum des Behälters. Die wenigstens eine Transportleitung dient insbesondere zum Einleiten des reaktiven Stoffs oder von dessen Ausgangskomponenten in den Innenraum des Behälters.

[0098] Alternativ oder zusätzlich kann die Transportleitung zum Transportieren einer Druckwelle zum Innenraum des Behälters dienen.

[0099] Die Transportleitung schliesst insbesondere an eine Mischeinheit an.

[0100] Die Transportleitung bildet wenigstens einen geschlossenen Transportkanal aus, durch welchen ein brennbare bzw. explosionsfähige, gasförmige Gemisch bzw. dessen Ausgangskomponenten transportiert werden können.

[0101] Die Transportleitung kann als, insbesondere starres, Transportrohr ausgebildet sein oder ein solches enthalten. Die Transportleitung kann als Transportschlauch ausgebildet sein oder einen solchen enthalten. Die Transportleitung kann einen oder mehrere, geschlossene Transportkanäle aufweisen.

[0102] Die Transportleitung kann aus Metall wie Stahl oder aus Kunststoff bestehen.

[0103] Der Transportkanal kann einen (grössten) Durchmesser von 60 mm oder weniger, von 50 mm oder weniger, von 40 mm oder weniger, von 30 mm oder weniger, oder sogar von 20 mm oder weniger aufweisen.

[0104] Der (grösste) Durchmesser kann 5 mm oder grösser, 10 mm oder grösser, 20 mm oder grösser, oder sogar von 30 mm oder grösser, sein.

[0105] Ist der reaktive Stoff ein brennbares und insbesondere explosionsfähiges, gasförmiges Gemisch, so enthält die Versorgungseinrichtung insbesondere wenigstens einen Druckbehälter zum Speichern des brennbaren oder explosionsfähigen, gasförmigen Gemischs bzw. von dessen Ausgangskomponenten.

[0106] Wird das brennbare oder explosionsfähige, gasförmige Gemisch aus wenigstens zwei Ausgangskomponenten hergestellt, so umfasst die Versorgungseinrichtung wenigstens zwei Druckbehälter zum Speichern der jeweiligen Ausgangskomponenten. Das heisst, für jede Ausgangskomponente ist eine Druckbehälter vorgesehen. Die Druckbehälter können Gasflaschen sein, wie sie z. B. handelsüblich sind.

[0107] In einer Weiterbildung enthält die Versorgungseinrichtung zum dosierten Bereitstellen bzw. Herstellen eines brennbaren oder explosionsfähigen, gasförmigen Gemischs wenigstens einen Dosierbehälter.

[0108] Wird das brennbare oder explosionsfähige, gasförmige Gemisch aus wenigstens zwei Ausgangskomponenten hergestellt, so enthält die Versorgungseinrichtung gemäss der Weiterbildung wenigstens zwei Dosierbehälter für die jeweiligen Ausgangskomponenten. Das heisst, für jede Ausgangskomponente ist eine Dosierbehälter vorgesehen.

[0109] In den Dosierbehältern wird das für einen Arbeitszyklus vorgesehene brennbare bzw. explosionsfähige, gasförmige Gemisch bzw. dessen Ausgangskomponenten unter Druck gespeichert bzw. zwischengespeichert.

[0110] Der wenigstens eine Dosierbehälter wird insbesondere aus dem wenigstens einen Druckbehälter mit brennbarem bzw. explosionsfähigem, gasförmigen Gemischs bzw. mit dessen Ausgangskomponenten gespiesen. Entsprechend ist der wenigstens eine Dosierbehälter insbesondere über wenigstens eine Speiseleitung mit dem wenigstens einen Druckbehälter verbunden.

[0111] Die Vorrichtung enthält wenigstens eine Armatur zum gesteuerten Auslassen von brennbarem oder explosionsfähigem, gasförmigem Gemisch bzw. von dessen Ausgangskomponenten aus dem wenigstens einen Dosierbehälter oder Druckbehälter.

[0112] So enthält die Vorrichtung insbesondere zu jedem Dosierbehälter bzw. Druckbehälter eine entsprechende Armatur. Über die Armatur kann die Menge an brennbarem bzw. explosionsfähigem, gasförmigem Gemisch bzw. von dessen Ausgangskomponenten gesteuert werden, welche aus dem zugehörigen Dosierbehälter bzw. Druckbehälter ausgelassen werden soll.

[0113] Die Armaturen werden insbesondere über die Steuerungseinrichtung gesteuert.

[0114] Die Armaturen haben insbesondere auch die Funktion von Einlassarmaturen zum Einlassen des brennbarem bzw. explosionsfähigem, gasförmigem Gemisch bzw. von dessen Ausgangskomponenten in eine Mischeinheit bzw. eine Transportleitung.

[0115] Die Steuerung der Armaturen durch die Steuerungseinrichtung dient insbesondere der dosierten Bereitstellung bzw. Herstellung eines brennbaren oder explosionsfähigen, gasförmigen Gemischs. Die Armaturen sind entsprechend Dosierarmaturen.

[0116] Die Dosierung dient dazu, die optimale Menge an brennbarem oder explosionsfähigem, gasförmigem Gemisch für einen Arbeitszyklus bereitzustellen. Die optimale Menge zeichnet sich dadurch aus, dass eine genügend starke Druckwelle erzeugt wird, so dass die Füllkörper voneinander gelöst werden. Dabei soll die Druckwelle aber auch nicht zu stark sein, damit keine Bauteile des Behälters beschädigt werden.

[0117] So kann beispielsweise für einen Arbeitszyklus eine dosierte Menge an brennbarem bzw. explosionsfähigem, gasförmigem Gemisch von 100 bis 200 Liter erzeugt werden.

[0118] Wird das brennbare oder explosionsfähige, gasförmige Gemisch aus wenigstens zwei Ausgangskomponenten hergestellt, so dient die Dosierung insbesondere auch dazu, die einzelnen Ausgangskomponenten in einem stöchiometrischen Mengenverhältnis bereitzustellen. Das stöchiometrische Mengenverhältnis widerspiegelt das durch die dazugehörige Reaktionsgleichung vorgegeben Mengenverhältnis an Ausgangskomponenten.

[0119] Zur Bereitstellung einer bestimmten Menge an brennbarem bzw. explosionsfähigem, gasförmigem Gemisch, und bei mehreren Ausgangskomponenten insbesondere in einem stöchiometrischen Mengenverhältnisse an Ausgangskomponenten, stehen zwei Methoden zur Verfügung.

[0120] Gemäss einer ersten Methode werden die Ausgangskomponenten im entsprechenden stöchiometrischen Mengenverhältnis in den Dosierbehältern bereitgestellt. Beim vollständigen Entleeren der Dosierbehälter und Mischen der aus den Dosierbehältern bereitgestellten Ausgangskomponenten ergibt sich automatisch ein brennbares bzw. explosionsfähiges, gasförmiges Gemisch in einem stöchiometrischen Mengenverhältnis.

[0121] Gemäss einer zweiten Methode werden die für ein stöchiometrischen Mengenverhältnis benötigten Mengen an Ausgangskomponenten über ein so genanntes Differenzdruckverfahren bereitgestellt. Gemäss diesem Verfahren erfolgt das Auslassen der Ausgangskomponenten aus den Dosierbehältern zwischen einem Maximal-Druck zu Beginn der Einleitung und einem Soll-Restdruck nach Abschluss des Auslassvorganges, wobei der Soll-Restdruck in einem Überdruckbereich liegt. Der Soll-Restdmck lässt sich auf Basis des Maximal-Drucks zu Beginn des Auslassvorganges und der einzuleitenden Menge an Ausgangskomponente vorab berechnen.

[0122] So wird auf Basis der auszulassenden Menge an Ausgangskomponenten ausgehend vom Maximal-Druck der Soll-Restdruck festgelegt und der Auslassvorgang bei Erreichen des Soll-Restdrucks gestoppt.

[0123] Hierzu wird während des Auslassvorgangs der wenigstens zwei Ausgangskomponenten der Druck in den wenigstens zwei Dosierbehältern jeweils mittels wenigstens eines Drucksensors gemessen.

[0124] Die wenigstens zwei Dosierarmaturen werden mittels der Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit von den mittels der wenigstens zwei Drucksensoren im Dosierbehälter gemessenen Druckmesswerten gesteuert. Das heisst, sobald die Drucksensoren den Soll-Restdruck messen wird der Auslassvorgang durch die Steuerungseinrichtung gestoppt, in dem die Dosierarmaturen durch die Steuerungseinrichtung geschlossen werden.

[0125] Das Differenzdruckverfahren lässt sich auch über die Öffnungsdauer der Einlassarmaturen umsetzen. Ist beispielsweise die Zeitdauer nach dem Öffnen der Einlassarmaturen bis zum Erreichen des Soll-Restdrucks bekannt, so können die Einlassarmaturen bei Erreichen der besagten Öffnungsdauer geschlossen werden.

[0126] Das Differenzdruckverfahren kann grundsätzlich auch direkt an Druckbehältern bzw. Gasflaschen angewendet werden.

[0127] Das Differenzdruckverfahren kann auch Anwendung finden, wenn aus wenigstens einem Dosierbehälter ein bereits ein explosionsfähiges, gasförmiges Gemisch ausgelassen wird.

[0128] Grundsätzlich lassen sich mit den beiden oben genannten Methoden auch eine defmierte Menge an brennbarem oder explosionsfähigem, gasförmigem Gemisch aus einem Druck- bzw. Dosierbehälter auslassen.

[0129] Das brennbare oder explosionsfähige, gasförmige Gemisch bzw. dessen Ausgangskomponenten werden im Dosierbehälter insbesondere unter Druck gespeichert.

[0130] Der wenigstens eine Dosierbehälter wird insbesondere aus dem wenigstens einen Druckbehälter mit brennbarem oder explosionsfähigem, gasförmigem Gemisch bzw. mit dessen Ausgangskomponenten versorgt.

[0131] So wird der wenigstens eine Dosierbehälter für jeden Arbeitszyklus von Neuem mit brennbarem bzw. explosionsfähigem, gasförmigem Gemisch bzw. dessen Ausgangskomponenten aus dem wenigstens einen Druckbehälter befüllt.

[0132] Das brennbare bzw. explosionsfähige, gasförmige Gemisch bzw. dessen Ausgangskomponenten werden von der Dosierbehältern bzw. den Druckbehältern insbesondere in die Transportleitung eingeleitet, z. B. über wenigstens eine Speiseleitung.

[0133] Werden von den Dosierbehältern bzw. den Druckbehältern Ausgangskomponenten bereitgestellt, so werden diese über wenigstens eine Speiseleitung stromabwärts insbesondere in eine vor der Transportleitung angeordnete Mischeinheit eingeleitet. Die Mischeinheit kann in die Versorgungseinrichtung integriert sein. Die Mischeinheit kann auch Teil der Druckwellenerzeugungseinrichtung sein. Die Mischeinheit kann auch zwischen dem wenigstens einen Dosierbehälter und der Transportleitung angeordnet sein.

[0134] Gemäss einer besonderen Ausführungsform umfasst die Druckwellenerzeugungseinrichtung eine Einführlanze mit einem zufuhrseitigen Endabschnitt, in welchem die wenigstens zwei Ausgangskomponenten oder das brennbare bzw. explosionsfähige, gasförmige Gemisch zuführbar ist und einem arbeitsseitigen Endabschnitt mit einer Auslassöffnung für das brennbare bzw. explosionsfähige, gasförmige Gemisch.

[0135] Die Einführlanze umfasst dabei insbesondere eine Transportleitung. Diese ist z. B. als starres Transportrohr ausgebildet.

[0136] Die Einführlanze kann als Führungsrohr oder als Druckwellenerzeugungseinrichtung mit integrierter Mischeinheit ausgebildet sein.

[0137] Der arbeitsseitige Endabschnitt der Einführlanze ist insbesondere in den Innenraum des Behälters einbringbar.

[0138] Gemäss einer Weiterbildung enthält die Vorrichtung hierzu eine Adaptereinrichtung zum Anbringen an einer Öffnung des Behälters. Die Adaptereinrichtung zeichnet sich durch eine erste und zweite Adapteröffnung aus.

[0139] Die erste Adapteröffnung dient z. B. zum Einführen der Druckwellenerzeugungseinrichtung oder Teilen davon, wie z. B. einer Einführlanze. Sie kann aber auch dem Einleiten einer von der Vorrichtung bzw. Druckwellenerzeugungseinrichtung erzeugten Druckwelle dienen.

[0140] Die zweite Adapteröffnung dient der Entnahme der Füllkörper, insbesondere dem gravitativen Auslassen der Füllkörper aus dem Behälterinneren.

[0141] Die Adaptereinrichtung kann einen Befestigungsflansch aufweisen, über welchen diese an der Behälteröffnung bzw. an einem Befestigungsflansch eines die Behälteröffnung umschliessenden Anschlussstutzens am Behälter befestigbar ist. Die Befestigung kann mittels Schraubverbindungen erfolgen.

[0142] Der zufuhrseitigen Endabschnitt der Einführlanze bildet insbesondere ein Handteil zum Halten der Einführlanze aus.

[0143] Die Mischeinheit zum Mischen der Ausgangskomponenten kann im zufuhrseitigen Endabschnitt stromabwärts vor der Transportleitung angeordnet sein. Die Mischeinheit kann allerdings auch stromaufwärts gesondert von der Einführlanze angeordnet sein.

[0144] Das brennbare bzw. explosionsfähige, gasförmige Gemisch bzw. dessen Ausgangskomponenten werden insbesondere über wenigsten eine Speiseleitung vom wenigstens einen Druckbehälter bzw. Dosierbehälter am zufuhrseitigen Endabschnitt in die Einführlanze eingelassen. Die wenigstens eine Speiseleitung kann z. B. ein Schlauch sein.

[0145] Der Transport des brennbaren bzw. explosionsfähigen, gasförmigen Gemischs bzw. von dessen Ausgangskomponenten erfolgt vom zufuhrseitigen Endabschnitt zur arbeitsseitigen Auslassöffnung.

[0146] „zufuhrseitig“ bedeutet insbesondere der Versorgungseinrichtung zugewandt oder bei der Versorgungseinrichtung angeordnet. „arbeitsseitig“ bedeutet insbesondere in der Betriebsstellung den Füllkörpern im Innenraum des Behälters zugewandt.

[0147] Die Transportleitung kann gekühlt sein. Hierzu kann in einem in der Transportleitung ausgebildeten Ringkanal ein Kühlfluid, wie Flüssigkeit oder Gas oder ein Gemisch davon zirkulieren.

[0148] Am arbeitsseitigen Endabschnitt bzw. an dessen Auslassöffnung kann eine Behälterhülle für das brennbare bzw. explosionsfähige, gasförmige Gemisch anbringbar sein.

[0149] Am arbeitsseitigen Endabschnitt kann auch eine Auslasseinrichtung zum Auslassen der Druckwelle bzw. des explosionsfähigen Gemischs zwecks Ausbildung einer Wolke angeordnet sein.

[0150] Dank dem erfindungsgemässen Verfahren und der dazugehörigen Vorrichtung können in einfacher und effizienter sowie auch kostengünstiger Weise Füllkörper in Behältern, wie Kolonnen oder Reaktoren voneinander gelöst werden, so dass diese über eine Behälteröffnung gravitativ aus dem Behälter ausgelassen oder anderweitig aus dem Behälter entnommen werden können.

[0151] Dank dem erfindungsgemässen Verfahren und der dazugehörigen Vorrichtung lässt sich z. B. eine Reaktionskolonne in vergleichsweise kurzer Zeit entleeren. So kann eine Reaktorkolonne innerhalb von rund 2 Tagen entleert werden während der Entleerungsprozess mit einem herkömmlichen Verfahren rund 2 Wochen in Anspruch nimmt.

[0152] Das erfmdungsgemässe Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung gewährleisten eine hohe Arbeitssicherheit, da kein Personal im Innenraum des Behälters eingesetzt werden muss.

[0153] Das erfmdungsgemässe Verfahren hinterlässt zudem keine Rückstände bzw. Sondermüll, z. B. von Arbeitsmedien, wie Flüssigkeiten, welche entsorgt bzw. wiederaufbereitet werden müssen.

[0154] Das erfindungsgemässe Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung gewährleisten eine schonende Behandlung des Füllmaterials während der Entleerung. Die Beschädigung des Füllmaterials, z. B. durch Abrasion, wird gegenüber herkömmlichen Verfahren, wie Auswaschen oder Ausbrechen, erheblich reduziert.

[0155] Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand anhand von Ausführungsbeispielen, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

Figur 1: eine erste Ausführungsform einer erfmdungsgemässen Vorrichtung;

Figur 2: eine Seitenansicht einer Reaktor- bzw. Trennkolonne;

Figur 3: eine zweite Ausführungsform einer erfmdungsgemässen Vorrichtung aus dem zufuhrseitigen Bereich;

Figur 4: den arbeitsseitigen Bereich der Vorrichtung nach Figur 3;

Figur 5: eine Auslasseinrichtung für eine erfmdungsgemässe Vorrichtung zur Ausbildung einer Wolke aus explosionsfähigem, gasförmigem Gemisch;

Figur 6: eine dritte Ausführungsform einer erfmdungsgemässen Vorrichtung.

[0156] Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Für das Verständnis der Erfindung sind gewisse Merkmale in den Figuren nicht dargestellt. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele stehen beispielhaft für den Erfmdungsgegenstand und haben keine beschränkende Wirkung.

[0157] DieFigur 1zeigt eine Vorrichtung 1 zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zum Lösen der Füllkörper 52 in einer Reaktorkolonne 50. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Druckwellenerzeugungsgerät (Druckwellenerzeugungseinrichtung) in Ausführung einer kühlbaren Einführlanze 2. Die Einführlanze 2 beinhaltet ein äusseres Ummantelungsrohr 8, und ein innerhalb des äusseren Ummantelungsrohres 8 angeordnetes inneres Gasaufnahmerohr 7, welches unter anderem den Gasaufnahmekanal, bzw. Transportkanal 11 ausbildet. Das äussere Ummantelungsrohr 8 ummantelt das innere Gasaufnahmerohr 7 und bildet dadurch einen ringförmigen Kühlkanal 12 aus. Die Lanzenkühlung und mit dieser das Ummantelungsrohr 8 und der Kühlkanal 12 sind jedoch kein zwingendes Merkmal.

[0158] Die Einführlanze 2 weist einen arbeitsseitigen Endabschnitt 4 und einen zufuhrseitigen Endabschnitt 5 auf.

[0159] Am arbeitsseitigen Endabschnitt 4 mündet der Zufuhrkanal 11 in einem Behälteranschlussorgan mit Auslassöffnungen 31 für ein explosionsfähiges, gasförmiges Gemisch auf. Im Weiteren ist am arbeitsseitigen Endabschnitt 4 eine Behälterhülle 29 am Behälteranschlussorgan angebracht. Die Behälterhülle 29 ist über den Zufuhrkanal 11 und die Auslassöffnungen 31 mit dem in der Einführlanze 2 bereit gestellten explosionsfähigen, gasförmigen Gemisch befüllbar.

[0160] Die Einführlanze 2 enthält am zufuhrseitigen Endabschnitt 5 ein im Gasaufnahmerohr 7 angeordnetes Innenrohr 6. Das Innenrohr 6 bildet einen ersten Einleitkanal 9 aus. Das Innenrohr 6 endet in Richtung arbeitsseitigem Endabschnitt 4 im Gasaufnahmerohr 7 und bildet eine Auslassöffnung für den ersten Einleitkanal 9 aus.

[0161] Zwischen dem äusseren Gasaufnahmerohr 7 und dem Innenrohr 6 wird ein zweiter, ringförmiger Einleitkanal 10 ausgebildet. Die beiden Einleitkanäle 9, 10 gehen am Ende des Innenrohres 6 in Richtung des arbeitsseitigen Endabschnittes 4 in den Zufuhrkanal 11 über, welcher vom äusseren Gasaufnahmerohr 7 ausgebildet wird. In diesem Übergang, treffen die Gasströme einer ersten und zweiten gasförmigen Ausgangskomponente zusammen. Im genannten Übergang wird eine Mischzone 32 ausgebildet. Die Mischzone 32 ist Teil einer Mischeinheit 39 im zufuhrseitigen Endabschnitt 5 der Einführlanze 2. In der Mischzone 32 werden die beiden gasförmigen Ausgangskomponenten zum explosionsfähigen, gasförmigen Gemisch vermischt und als Gemisch durch die Transportleitung 11 in Richtung Behälterhülle 29 geleitet.

[0162] Die Einführlanze 2 enthält ferner eine Zündeinrichtung 13 mit einer zündwirksamen Komponente, welche im Zufuhrkanal 11 in Richtung arbeitsseitigem Ende betrachtet, nach dem Ende des Innenrohres 6 angeordnet ist. Die Zündeinrichtung 13 ist über eine Steuerleitung 15a mit einer Steuerungseinrichtung 3 verbunden.

[0163] Die Vorrichtung 1 enthält im Weiteren eine Versorgungseinrichtung 37 mit einem ersten Druckspeicherbehälter 24 in Form einer ersten Gasflasche zur Einspeisung einer ersten gasförmigen Ausgangskomponente in die Einführlanze 2. Die erste Gasflasche 24 ist über eine erste Gasleitung 22 mit einem ersten Dosierbehälter 21 verbunden. Der erste Dosierbehälter 21 wird aus der ersten Gasflasche 24 mit der ersten gasförmigen Komponente gespiesen. Zwischen dem ersten Dosierbehälter 21 und der ersten Gasflasche 24 ist eine Befüllarmatur 23, insbesondere in Form eines Ventils, angeordnet, welche ein gesteuertes Einspeisen der ersten gasförmigen Komponente aus der ersten Gasflasche 24 in den ersten Dosierbehälter 21 erlaubt. Zur Messung des Druckes im ersten Dosierbehälter 21 ist am ersten Dosierbehälter 21 ein erster Drucksensor 17 vorgesehen.

[0164] Vom ersten Dosierbehälter 21 führt eine erste Speiseleitung 20 zum ersten Einleitkanal 9 der Einführlanze 2.

[0165] Zwischen dem ersten Dosierbehälter 21 und dem ersten Einleitkanal 9 ist eine erste Dosierarmatur 18, insbesondere in Form eines Ventils, angeordnet, welche ein dosiertes Einleiten der ersten gasförmigen Komponente aus dem ersten Dosierbehälter 21 in den ersten Einleitkanal 9 erlaubt. Die erste Dosierarmatur 18 ist am Auslass des ersten Dosierbehälters 21 angebracht. Die erste Dosierarmatur 18 kann allerdings auch im zufuhrseitigen Endabschnitt 5 der Einführlanze 2 angeordnet sein.

[0166] Zwischen der Dosierarmatur 18 und dem ersten Einleitkanal 9 ist ferner ein erstes Rückschlagorgan 19, wie Rückschlagventil, angebracht zur Verhinderung einer durch die Explosion verursachten Rückströmung von explosionsfähigem, gasförmigem Gemisch in die Speiseleitung 20. Das Rückschlagorgan 19 ist jedoch nicht zwingend vorzusehen.

[0167] Die Versorgungseinrichtung 37 enthält ferner einen zweiten Druckspeicherbehälter 24' in Form einer zweiten Gasflasche zur Einspeisung einer zweiten gasförmigen Komponente in die Einführlanze 2. Die zweite Gasflasche 24' ist über eine zweite Gasleitung 22' mit einem zweiten Dosierbehälter 21' verbunden. Der zweite Dosierbehälter 21' wird aus der zweiten Gasflasche 24' mit der zweiten gasförmigen Ausgangskomponente gespiesen. Zwischen dem zweiten Dosierbehälter 21' und der zweiten Gasflasche 24' ist eine zweite Befüllarmatur 23', insbesondere in Form eines Ventils, angeordnet, welche ein dosiertes Einspeisen der zweiten gasförmigen Komponente aus der zweiten Gasflasche 24' in den zweiten Dosierbehälter 21' erlaubt. Zur Messung des Druckes im zweiten Dosierbehälter 21' ist am zweiten Dosierbehälter 21' ein zweiter Drucksensor 17' vorgesehen.

[0168] Vom zweiten Dosierbehälter 21' führt eine zweite Speiseleitung 20' zum zweiten, ringförmigen Einleitkanal 10 der Einführlanze 2. Zwischen dem zweiten Dosierbehälter 21' und dem zweiten Einleitkanal 10 ist eine zweite Dosierarmatur 18', insbesondere in Form eines Ventils, angeordnet, welche ein dosiertes Einleiten der zweiten gasförmigen Komponente aus dem zweiten Dosierbehälter 21' in den zweiten Einleitkanal 10 erlaubt. Die zweite Dosierarmatur 18' ist am Auslass des zweiten Dosierbehälter 21' angebracht. Die zweite Dosierarmatur 18' kann allerdings auch im zufuhrseitigen Endabschnitt 5 der Einführlanze 2 angeordnet sein.

[0169] Zwischen der zweiten Dosierarmatur 18' und dem zweiten Einleitkanal 10 ist ferner ein zweites Rückschlagorgan 19', wie Rückschlagventil, angebracht zur Verhinderung einer durch die Explosion verursachten Rückströmung von explosionsfähigem, gasförmigem Gemisch in die zweite Speiseleitung 20'. Das Rückschlagorgan 19' ist jedoch nicht zwingend vorzusehen.

[0170] Die erste gasförmige Komponente ist ein brennbares Gas, wie beispielsweise Acetylen, Ethylen oder Aethan. Die zweite gasförmige Komponente ist Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gas, welches aufgrund der Stöchiometrie in grösserer Menge durch den grösseren, zweiten Einleitkanal 10 zugeführt wird.

[0171] Die Befüllung der Dosierbehälter 21, 21' geschieht jeweils durch Öffnen der Befüllarmaturen 23, 23', wodurch die gasförmige Komponente aus der Gasflasche 24, 24' in den Druckbehälter 21, 21' strömt. Die gasförmige Komponente kann im Druckbehälter 21, 21' einen Maximal-Druck zwischen 20 und 40 bar aufweisen. Die Druckbehälter 21, 21' dienen dabei der Dosierung der Ausgangskomponenten, wie nachfolgend noch näher beschrieben wird.

[0172] Die Einleitung der gasförmigen Komponenten aus dem Druckbehälter 21, 21' in den dazugehörigen Einleitkanal 9, 10 geschieht jeweils durch Öffnen der Dosierarmaturen 18, 18', wodurch die gasförmige Komponente aus dem Druckbehälter 21, 21' in den dazugehörigen Einleitkanal 9, 10 strömt.

[0173] Die Dosierbehälter 21, 21' mit den dazugehörigen Drucksensoren 17, 17' bilden insbesondere eine Dosiereinheit 38.

[0174] Die Dosierarmaturen 18, 18' werden über Steuerleitungen 15b, 15c durch die Steuerungseinrichtung 3 gesteuert, d.h. geöffnet oder geschlossen.

[0175] Die Steuerungseinrichtung 3 umfasst ein Eingabemodul 14 zur Eingabe von steuerungsrelevanten Parametern, wie bereits weiter oben erläutert.

[0176] Die gasförmigen Ausgangskomponenten werden in definierten Mengen und im stöchiometrischen Verhältnis zueinander aus den Druckbehältern 21, 21' in die Einführlanze 2 eingeleitet. Auf diese Weise wird eine definierte Menge bzw. Volumen an explosionsfähigem, gasförmigem Gemisch im korrekten stöchiometrischen Verhältnis erzeugt. Erst das korrekte stöchiometrische Verhältnis der gasförmigen Ausgangskomponenten macht das gasförmige Gemisch auch wirklich explosionsfähig.

[0177] Ausgehend von der gewünschten Menge an explosionsfähigem, gasförmigem Gemisch und des bekannten stöchiometrischen Verhältnisses der Gaskomponenten, lassen sich die exakten Mengen der gasförmigen Komponenten berechnen. Da sich die Menge an gasförmiger Komponente, welche aus dem Druckbehälter ausgelassen wird, aus dem Differenzdruck im Druckbehälter berechnen lässt, kann nun ausgehend von einem Maximal-Druck zu Beginn der Gaseinleitung ein Soll-Restdruck festgelegt werden, bei dessen Erreichen die vordefinierte Menge an Gas aus dem Druckbehälter abgelassen wurde.

[0178] So ist in der Steuerungseinrichtung 3 ein Wert für den Soll-Restdruck hinterlegt. Die Drucksensoren 17, 17' sind über entsprechende Datenleitungen 16a, 16b mit der Steuerungseinrichtung 3 verbunden. Über die Steuerungseinrichtung 3 wird nun mittels den genannten Drucksensoren 17, 17' am Druckbehälter 21, 21' während des Ausströmens des Gases aus der Druckflache 21, 21' der im Druckbehälter 21, 21' herrschende Druck überwacht. Sobald der gemessene Druck dem Soll-Restdruck entspricht werden die Dosierarmaturen 18, 18' über die Steuerungseinrichtung 3 geschlossen und so die Einleitung von Gas in die Einführlanze 2 gestoppt. Da der Druckbehälter 21, 21' einen Soll-Restdruck aufweist, welcher über dem Umgebungsdruck liegt, enthält der Druckbehälter 21, 21' nach wie vor eine gewisse Menge an gasförmiger Komponente.

[0179] Alternativ zum vorgenannten Differenzdruck-Verfahren können die Dosierbehälter 21, 21' auch exakt mit der definierten Menge an Ausgangskomponente befüllt werden. Entsprechend werden die Dosierbehälter 21, 21' - im Gegensatz zum oben beschriebenen Differenzdruckverfahren - beim Einleiten der Ausgangskomponenten in die Einführlanze 2 vollständig entleert.

[0180] Nach Abschluss der Einleitung der Ausgangskomponenten in die Einführlanze 2 und Herstellung des explosionsfähigen, gasförmigen Gemisches in der Mischeinheit 39 der Einführlanze 2 sowie nach Befüllen der Behälterhülle 29 mit explosionsfähigem, gasförmigen Gemisch wird das explosionsfähige, gasförmige Gemisch über die Steuerungseinrichtung 3 mittels der Zündeinrichtung 13 gezündet. Das explosionsfähige, gasförmige Gemisch wird im Zufuhr- bzw. Transportkanal 11 gezündet, wobei sich die Explosion in die Behälterhülle 29 fortpflanzt und diese zur Explosion bringt.

[0181] In den durch das äussere Ummantelungsrohr 8 und dem innen liegende Gasaufnahmerohr 7 ausgebildeten ringförmigen Kühlkanal 12 wird ein viskoses Kühlmittel 30 eingeleitet und in Richtung arbeitsseitigem Endabschnitt 4 geleitet. Das Kühlmittel 30 kühlt das Gasaufnahmerohr 7 und somit die Einführlanze 2.

[0182] Die Einführlanze 2 weist an ihrem zufuhrseitigen Endabschnitt 5 oder in dessen Nähe entsprechend jeweils Anschlüsse für die Speiseleitungen 27, 28 der Kühlmittelzufuhr auf. Durch die erste Speiseleitung 27 wird beispielsweise Wasser und durch die zweite Speiseleitung 28 wird beispielsweise Luft zugeführt. Es kann auch nur eine Kühlmittelzufuhrleitung zur Zufuhr nur eines Kühlmittels, z. B. Wasser, vorgesehen sein.

[0183] Das Kühlmittel, z.B. ein Wasser/Luftgemisch, wird in einem geschlossenen Kühlmittelkreislauf durch den Kühlmittelkanal 12 geführt. Entsprechend können an der Einführlanze 2 auch Anschlüsse zum Abführen des Kühlmittels vorgesehen sein (nicht gezeigt).

[0184] Die Einleitung der Kühlmittelkomponenten in den Kühlmittelkanal 12 wird über entsprechende Armaturen 25, 26, wie Ventile, gesteuert. Das Betätigen derselbigen erlaubt ein Zu- und Abschalten der Kühlung. Diese aktive Lanzenkühlung, bzw. die Ventile 25, 26 können von Hand betätigt werden oder über die Steuerungseinrichtung 3 gesteuert werden. Entsprechend sind die Armaturen 25, 26 über Steuerleitungen (nicht gezeigt) mit der Steuerungseinrichtung 3 verbunden.

[0185] Der Kühlmittelkanal 12 kann auch lediglich zur passiven Kühlung ausgebildet sein und isolierend wirken und auf diese Weise die Einführlanze 2 und das darin befindliche explosionsfähige Gasgemisch bzw. dessen Komponenten vor Erhitzung schützen.

[0186] Die oben beschriebene Lanzenkühlung ist wie bereits erwähnt fakultativ und kein zwingendes Merkmal vorliegender Erfindung.

[0187] Zur Ausführung des erfindungsgemässen Entleerungsverfahrens wird der arbeitsseitige Endabschnitt 4 der Einführlanze 2 mit der daran angebrachten (leeren) Behälterhülle 29 in Einführrichtung E durch eine Behälteröffnung 53 in die Reaktorkammer 51.1-51.3 der Reaktorkolonne 50 eingeführt. Der zuführseitige Endabschnitt 5 mit der Mischeinheit 39, welcher ein Handteil ausbildet, wird nicht in die Reaktorkammer 51.1-51.3 eingeführt.

[0188] Hierzu umfasst die Vorrichtung 1 auch eine Adaptereinrichtung 57, welche an die entsprechende Öffnung 53 bzw. an einen die Behälteröffnung umgebenden Anschlussstutzen 55 der Reaktorkolonne 50 angeschlossen wird.

[0189] Im vorliegenden Beispiel weist die Adaptereinrichtung 57 einen Befestigungsflansch 58 auf, über welchen diese im Bereich der Öffnung 53 an die Reaktorkolonne 50 bzw. an einem Befestigungsflansch 56 am Anschlussstutzen 55 befestigt ist. Die Adaptereinrichtung 57 ist hier als Adapterstutzen ausgebildet. Die Befestigung erfolgt z. B. über Schraubverbindungen (mit Linien angedeutet).

[0190] Die Adaptereinrichtung 57 bildet nun eine erste Adapteröffnung 59 zum Einführen einer Einführlanze 2, und eine zweite Adapteröffnung 60 zur Entnahme der Füllkörper 52, insbesondere zum gravitativen Auslassen der Füllkörper 52 aus. Die beiden Adapteröffnungen 59, 60 münden in der Behälteröffnung 53.

[0191] Die beiden Adapteröffnungen 59, 60 sind nun so ausgebildet und relativ zueinander angeordnet, dass die Einführlanze 2 durch die erste Adapteröffnung 59 in die Reaktorkammer 51.1-51.3 eingeführt sein kann, während gleichzeitig, z. B. im Anschluss an einen Arbeitszyklus, lose Füllkörper 52 gravitativ durch die zweite Adapteröffnung 60 aus der Reaktorkammer 51.1-51.3 ausgelassen werden können.

[0192] Die Adaptereinrichtung 57 ist hierzu so eingerichtet, dass die Öffnungsachsen A1 und A2 der Adapateröffnungen 59, 60, welche parallel zur Einführrichtung E der Einführlanze 2 bzw. zur Auslassrichtung A der Auslasskörper 52 verlaufen, in einem spitzen Winkel α (Alpha) zueinander liegen. Die Auslassrichtung A der Füllkörper 52 verläuft im vorliegenden Ausführungsbeispiel vertikal nach unten während die Einführrichtung E der Einführlanze 2 schräg nach oben verläuft.

[0193] Durch betätigen der Dosierventile 18, 18' wird eine vordefinierte Menge an Ausgangskomponenten, wie oben beschrieben, aus den Druckbehältern 21, 21' in die Einführlanzen 2 eingeleitet und in der Mischzone 32 zu einem explosionsfähigen, gasförmigen Gemisch gemischt.

[0194] Das in der Mischeinheit 39 erzeugte explosionsfähige, gasförmige Gemisch strömt in Strömungsrichtung S durch die Einführlanze 2 zum arbeitsseitigen Endabschnitt 4 und durch die Auslassöffnungen 31 in die Behälterhülle 29 und befüllt diese.

[0195] Nach dem Schliessen der Dosierventile 18, 18' wird das explosionsfähige, gasförmige Gemisch über die Steuerungseinrichtung 3 mittels der Zündeinrichtung 13 gezündet und zur Explosion gebracht.

[0196] Durch die Explosion entsteht in der Reaktorkammer 51.1-51.3 eine Druckwelle, welche die verklumpten Füllkörper 52 in der Reaktorkammer 51.1-51.3 der Reaktorkolonne 50 voneinander löst.

[0197] So erzeugt die Druckwelle Vibrationen bzw. Schwingungen in den Bauteilen der Reaktorkolonne 50 und bei den Füllkörpern 52 selbst, was zum Lösen der Füllkörper 52 führt. Durch die Explosion wird die als Verbrauchsmaterial ausgelegte Behälterhülle 29 zerstört bzw. verbrannt.

[0198] Zum Starten eines neuen Arbeitszyklus wird der arbeitsseitige Endabschnitt 4 der Einführlanze 2 wieder aus der Reaktorkammer 51.1-51.3 herausgezogen und mit einer neuen Behälterhülle 29 bestückt. Ein neuer Arbeitszyklus kann beginnen.

[0199] Es kann sein, dass für ein vollständiges Lösen der Füllkörper 52 mehrere Arbeitszyklen im Innenraum bzw. in der jeweiligen Reaktorkammer 51.1-51.3 des Behälters 50 vorgenommen werden müssen. Hierzu kann die Behälterhülle 29 bei jedem Arbeitszyklus an einer unterschiedlichen Stelle in der Reaktorkammer 51.1-51.3 positioniert werden, um die Wirkung in ausgewählten Bereichen zu erhöhen.

[0200] DieFigur 2zeigt eine Reaktorkolonne 50, welche mehrere Reaktorkammern 51.1-51.3 ausbildet. Die Reaktorkolonne 50 weist in einem unteren Bereich der Reaktorkammern 51.1-51.3 jeweils eine Öffnung 53 aus, welche in einem Auslassstutzen 55 mündet. Die Öffnung 53 wird benutzt, um einerseits die Einführlanze 2 in die Reaktorkammer 51.1-51.3 einzuführen und andererseits die gelösten Füllkörper 52 gravitativ aus der Reaktorkammer 51.1-51.3 auszulassen. Hierzu wird an der betreffenden Öffnung 53 bzw. am Auslassstutzen 55 eine Adaptereinrichtung 57 montiert wie sie bereits im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben wurde.

[0201] Die Reaktorkammern 51.1-51.3 sind durch Zwischenböden 54 voneinander getrennt. Diesen Zwischenböden 54 liegt die Schüttung aus Füllkörper 52 auf (siehe Figur 1).

[0202] DieFigur 3zeigt eine weitere Vorrichtung 101 aus dem Bereich der Versorgungseinrichtung 137, welche bezüglich Mischeinheit 112 und Versorgungseinrichtung 137 vergleichbar mit der Ausführungsform nach Figur 1 aufgebaut ist.

[0203] Die Versorgungseinrichtung 137 umfasst eine Dosiereinheit 121 mit Dosierbehältern 122, 123 zur Versorgung einer an die Dosiereinheit 121 stromabwärts angeschlossenen Mischeinheit 112 mit einer ersten und zweiten Ausgangskomponente zur Herstellung des explosionsfähigen, gasförmigen Gemischs. Die erste und zweite Ausgangskomponente werden über Versorgungsleitungen 117, 118 der Mischeinheit 112 zugeführt. Die Dosierbehälter 122, 123, werden wiederum über Versorgungsleitungen 127, 128 aus Gasflaschen 125, 126, welche im vorliegenden Beispiel nicht in der Dosiereinheit 121 integriert sind, mit den jeweiligen Ausgangskomponenten versorgt.

[0204] Die Dosiereinheit 121 ist als mobiles Gerät auf Rollen ausgebildet, welches die Handhabung der Vorrichtung 101 vereinfachen soll.

[0205] Die Dosiereinheit 121 wird ferner über entsprechende Versorgungsleitungen 129, 130 von extern mit Wasser sowie Pressluft versorgt. Diese Komponenten werden zur Herstellung des Kühlmediums benötigt.

[0206] Ferner weist die Dosiereinheit 121 zur Stromversorgung auch eine Verbindungsleitung 136 zu einer externen Stromquelle auf.

[0207] In der Dosiereinheit 121 ist überdies eine Steuerungseinrichtung 124 zur Steuerung des Arbeitsverfahrens untergebracht. Über die Steuerungseinrichtung 124 wird unter anderem die Einleitung der Ausgangskomponenten in die Mischeinheit 112 gesteuert.

[0208] An die Dosiereinheit 121 schliesst stromabwärts eine Mischeinheit 112 an. Über eine erste Versorgungsleitung 117 wird eine erste Komponente in Form eines gasförmigen Brennstoffes, wie Ethylen in einen ersten Zufuhrkanal 114 der Mischeinheit 112 eingeleitet.

[0209] Über eine zweite Versorgungsleitung 118 wird eine zweite Komponente in Form eines gasförmigen Oxidationsmittels, wie Sauerstoff in einen zweiten Zufuhrkanal 115 der Mischeinheit 112 eingeleitet. Die beiden Zufuhrkanäle 114, 115 münden in einer Mischzone 113 der Mischeinheit 112, in welcher die beiden Komponenten zu einem explosionsfähigem, gasförmigen Gemisch vermischt werden. Die Einspeisung der Ausgangskomponenten in die Mischzone 113 der Mischeinheit 112 kann analog zur Ausführungsform nach Figur 1 erfolgen. Auch die Anordnung von Armaturen und Drucksensoren, kann analog zur Ausführungsform nach Figur 1 sein.

[0210] An die Mischeinheit 112 schliesst im Unterschied zur Ausführungsform nach Figur 1 stromabwärts kein Lanzenkörper sondern ein Transportschlauch 110 an, welcher über ein Drehgelenk 111 an die Mischeinheit 112 angeschlossen ist. Das explosionsfähige Gemisch wird von der Mischzone 113 über einen Transportkanal in den Transportkanal 103 des daran anschliessenden Transportschlauchs 110 eingeleitet.

[0211] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der zweite Zufuhrkanal 115 ringförmig um den ersten Zufuhrkanal 114 angelegt. Diese Anordnung ist allerdings nicht zwingend. Die Mischeinheit 112 enthält im Weiteren eine Zündeinrichtung 131 mit einer in der Mischzone 113 bzw. im Anschluss an die Mischzone angeordneten zündwirksamen Komponente. Die Zündeinrichtung 131 ist über eine Verbindungsleitung 132 mit der Dosiereinheit 121 bzw. mit der dazugehörigen Steuerungseinrichtung 124 verbunden. Die Zündeinrichtung 131 bzw. der Zündvorgang wird über die Steuerungseinrichtung 124 gesteuert.

[0212] Die Mischeinheit 112 umfasst im Weiteren einen Kühlkanal 116, welcher ringförmig um die Mischzone 113 bzw. um den daran anschliessende Transportkanal der Mischeinheit 112 angelegt ist.

[0213] Das Kühlmedium 109 besteht aus Wasser und Luft, welche jeweils über separate Versorgungsleitungen 119, 120 von der Dosiereinheit 121 in den Kühlkanal 116 zugeführt werden. Die Zufuhr des Kühlmediums 109 wird ebenfalls über die Steuerungseinrichtung 124 gesteuert.

[0214] Das Kühlmedium 109 kann überdies auch durch einen (ringförmigen) Kühlkanal des Transportschlauchs 110 geführt werden.

[0215] Auch wenn die Mischeinheit 112 eine Kühleinrichtung aufweist, können auch Transportschläuche angeschlossen werden, welche keinen Kühlkanal zur Einleitung eines Kühlmediums 109 enthalten.

[0216] Die Kühlung und die dazugehörige Einrichtung ist allerdings auch in dieser Ausführungsform nicht zwingend.

[0217] An den beiden Zufuhrkanälen 114, 115 ist jeweils ein Rückschlagventil 133 angeordnet, welches die Einleitung von Druckstössen stromaufwärts aus der Mischeinheit 112 in die Versorgungsleitungen 117, 118 der Ausgangskomponenten verhindern sollen.

[0218] DieFiguren 4zeigt die erfindungsgemässe Vorrichtung 101 nach Figur 3 aus dem arbeitsseitigen Bereich. Die Vorrichtung 101 enthält wie bereits erwähnt einen Transportschlauch 110, welcher versorgungsseitig mit einer Mischeinheit 112 verbunden ist (siehe Figur 3).

[0219] An das arbeitsseitige Ende des Transportschlauchs 110 schliesst ein Führungsrohr 42 an, welches als Handteil ausgelegt ist. Das Führungsrohr 42 ist über eine Schlauchkupplung 44 mit dem Transportschlauch 110 verbunden.

[0220] Das Führungsrohr 42 weist einen Transportkanal auf, über welchen das explosionsfähige, gasförmige Gemisch in Strömungsrichtung S vom Transportschlauch 110 in die Behälterhülle 108 eingeleitet wird. Am arbeitsseitigen Ende weist das Führungsrohr 42 ein Behälteranschlussorgan 43 mit einer Auslassöffnung auf, an welchem eine Behälterhülle 108 befestigt ist.

[0221] Die Ausführungsform nach Figur 4 findet insbesondere zum Lösen der Füllkörper 52 in der untersten Reaktorkammer 51.1 der Reaktorkolonne 50 Anwendung, weil hier die Platzverhältnisse das Einführen einer langen Einführlanze 2 wie sie in Figur 1 gezeigt ist, nicht immer erlauben.

[0222] Zum Lösen der Füllkörper in der Reaktorkammer 51.1-51.3 der Reaktorkolonne 50 wird das Führungsrohr 42 mit der (kompakten) Behälterhülle 108, nicht jedoch zwingend der Transportschlauch 110 in die Reaktorkammer 51.1-51.3 eingeführt. Die Behälterhülle 108 wird erst in der Reaktorkammer 51.1-51.3 mit dem explosionsfähigen, gasförmigen Gemisch befüllt, welches in Strömungsrichtung S durch den Transportkanal 103 zugeführt wird.

[0223] Alternativ zu einem Anschlussorgan 43 für eine Behälterhülle 108 kann die Vorrichtung 1, 101 im arbeitsseitigen Endabschnitt auch eine Auslasseinrichtung 91 zur Erzeugung einer Wolke 96 in der Reaktorkammer 51.1-51.3 aus explosionsfähigem, gasförmigen Gemisch enthalten, wie inFigur 5gezeigt. Die Auslasseinrichtung 91 schliesst an eine Speisedruckleitung 92 (Transportleitung) mit einem Speisedruckkanal 98 an, in welchem das explosionsfähige, gasförmige Gemisch in Strömungsrichtung S zur Auslasseinrichtung 91 transportiert wird.

[0224] Die Speisedruckleitung 92 kann eine Einführlanze 2 gemäss Figur 1, ein Führungsrohr 42 oder ein Transportschlauch 1 gemäss Figur 4 sein. Die Auslasseinrichtung 91 enthält einen Diffusor 93 mit einer Auslassöffnung 95. Das explosionsfähige, gasförmige Gemisch strömt über den Diffusor 93 durch die Auslassöffnung 95 nach aussen und bildet die Wolke 96 aus. Der Diffusor 93 dient dabei der Senkung der Austrittsgeschwindigkeit des explosionsfähigen, gasförmigen Gemisches. Dadurch soll eine Verwirbelung des explosionsfähigen, gasförmigen Gemisches mit der Umgebungsatmosphäre und damit eine Verdünnung des explosionsfähigen, gasförmigen Gemisches verhindert werden.

[0225] Allerdings ist der Diffusor 93 kein zwingendes Merkmal der Auslasseinrichtung 91, welche demzufolge auch eine andere Geometrie aufweisen kann.

[0226] Die Auslassvorrichtung 91 nach Figur 5 und der Betrieb derselbigen kann alternativ auch so ausgelegt sein, dass lediglich ein Aufnahmeraum der Auslassvorrichtung 91 mit einem explosionsfähigen Gemisch gefüllt und zur Explosion gebracht wird. In diesem Fall wird keine Wolke ausserhalb Auslassvorrichtung 91 erzeugt.

[0227] Beim Zünden des explosionsfähigen, gasförmigen Gemischs breitet sich eine Explosionsdruckwelle 97 ausgehend von der Auslassöffnung 95 bzw. von der Wolke 96 in den Innenraum 51.2 der Reaktorkolonne 50 aus.

[0228] Die Vorrichtung 71 gemässFigur 6umfasst einen druckbeständigen Druckwellenbehälter 72, welcher eine Druckkammer bzw. Explosionskammer 73 ausbildet. Die Druckkammer 73 weist eine Auslassöffnung 75 auf, welche über einen Verschlusskolben 74 verschliessbar ist.

[0229] Die Vorrichtung 71 wird z. B. permanent oder temporär im Bereich einer Öffnung an die Reaktionskolonne befestigt.

[0230] Zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird über eine erste Speise- bzw. Zufuhrleitung 78 aus einem ersten Dosierbehälter 79 ein brennbares Gas, wie z. B. Methan oder Propan, und über eine zweite Speise- bzw. Zufuhrleitung 80 aus einem zweiten Dosierbehälter 81 ein sauerstoffhaltiges Gas, wie Sauerstoff oder Luft, in die durch den Verschlusskolben 74 verschlossene Druckkammer 73 eingeleitet. Die Einleitung der Ausgangskomponenten wird über eine Steuerungseinrichtung 84 gesteuert, welche Dosierarmaturen bzw. -ventile 85 schaltet, die an den Speise- bzw. Zufuhrleitungen 78, 80 angeordnet sind.

[0231] Das brennbare Gas und der Sauerstoff werden insbesondere im stöchiometrischen Verhältnis in die Druckkammer 73 eingeleitet und gemischt.

[0232] Das in der Druckkammer 73 in vorgenannter Weise bereitgestellte, explosionsfähige Gasgemisch wird über eine Zündeinrichtung 82 zur Explosion gebracht. Die Zündeinrichtung 82 wird ebenfalls über die Steuerungseinrichtung 84 gesteuert.

[0233] Der Verschlusskolben 74 enthält eine Druckbeaufschlagungsfläche 83, auf welche der Explosionsdruck wirkt. Die durch den Explosionsdruck auf die Druckbeaufschlagungsfläche 83 einwirkende Kraft bewirkt eine Verschiebung bzw. ein Zurückweichen des Verschlusskolbens 74 aus der Schliessposition, in welcher die Auslassöffnung 75 verschlossen ist, in eine Öffnungsposition, in welcher die Auslassöffnung 75 offen ist und die Druckwelle 87 durch die Auslassöffnung 75 entweichen kann.

[0234] Die aus der Auslassöffnung 75 entweichende Druckwelle 87 erzeugt Schwingungen in der Reaktorkammer 51.1-51.3 der Reaktorkolonne 50, was zum Lösen der Füllkörper 52 in der Reaktorkammer 51.1-51.3 führt.

[0235] Der Verschlusskolben 74 wirkt mit Rückstellmitteln 77 zusammen, welche den Verschlusskolben 74 nach Entweichen des Explosionsdrucks aus der Druckkammer 73 wieder in die Schliessposition zurückführen. Das Rückstellmittel 77 kann z. B. eine mit einem Gas, wie Stickstoff, gefüllte Gaskammer sein, in welcher beim Zurückweichen des Verschlusskolbens 74 in die Öffnungsposition ein Gas komprimiert und bei der Rückstellung des Verschlusskolbens 74 in die Schliessposition wieder entspannt wird.

[0236] An die Auslassöffnung 75 schliesst ein Auslasstrichter 76, welcher insbesondere für ein gerichtetes Entweichen der Druckwelle 87 sorgt.

Claims (31)

1. Verfahren zur Entnahme von Füllkörpern (52) aus einem Behälter (50), wobei die Füllkörper (52) im Innenraum (51.1-51.3) des Behälters (50) mittels einer Vorrichtung (1, 101) voneinander gelöst und anschliessend über eine Behälteröffnung (53) aus dem Behälter (50) entnommen werden, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Vorrichtung (1, 101) eine exotherme chemische Reaktion ausgelöst wird, welche im Innenraum (51.1-51.3) des Behälters (50) eine Druckwelle freisetzt, die zum Lösen der Füllkörper (52) führt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (50) eines von Folgendem ist: – eine Kolonne, wie Reaktorkolonne; – ein Reaktor, wie Festbettreaktor.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die exotherme chemische Reaktion in Form eines Verbrennungsvorgang, insbesondere einer Explosion stattfindet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die exotherme chemische Reaktion durch Zünden eines reaktiven, insbesondere brennbaren und ganz besonders explosionsfähigen Stoffes ausgelöst wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der reaktive Stoff ein gasförmiges Gemisch oder Sprengstoff ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der reaktive Stoff durch Mischen von wenigstens zwei Ausgangskomponenten hergestellt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus wenigstens zwei Ausgangskomponenten ein brennbares und insbesondere explosionsfähiges, gasförmiges Gemisch hergestellt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die exotherme chemische Reaktion im Innenraum (51.1-51.3) des Behälters (50) ausgelöst wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das brennbare und insbesondere explosionsfähige, gasförmige Gemisch in einer Behälterhülle (29, 108) bereitgestellt wird, wobei die Behälterhülle (29, 108) beim Zünden des brennbaren bzw. explosionsfähigen, gasförmigen Gemischs zerstört wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterhülle (29, 108) in den Innenraum (51.1-51.3) des Behälters (50) eingebracht und mit einem brennbaren und insbesondere explosionsfähigen, gasförmigen Gemisch befüllt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Vorrichtung (1, 101) im Innenraum (51.1-51.3) des Behälters (50) eine Wolke (96) aus brennbarem und insbesondere explosionsfähigem, gasförmigem Gemisch erzeugt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die exotherme chemische Reaktion ausserhalb des Innenraums (51.1-51.3) des Behälters (50) ausgelöst wird und die Druckwelle in den Innenraum (51.1-51.3) des Behälters (50) geleitet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der reaktive Stoff oder dessen Ausgangskomponenten über wenigstens eine Transportleitung (7 110) zum Innenraum (51.1-51.3) des Behälters (50) transportiert werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ausserhalb des Innenraums (51.1-51.3) des Behälters (50) ein brennbares und insbesondere explosionsfähige, gasförmige Gemisch aus wenigstens zwei Ausgangskomponenten hergestellt und über wenigstens eine Transportleitung (7, 110) zum Innenraum (51.1-51.3) des Behälters (50) transportiert wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch die Schritte: – Bereitstellen eines brennbaren und insbesondere explosionsfähigen, gasförmigen Gemischs in der wenigstens einen Transportleitung (7, 110), und – Transportieren des brennbaren, insbesondere explosionsfähigen, gasförmigen Gemischs zu einer arbeitsseitigen Auslassöffnung (31, 95) der Transportleitung (7, 110); – gesteuertes Zünden des brennbaren, insbesondere explosionsfähigen, gasförmigen Gemisches mittels einer Zündeinrichtung (13, 131), wobei insbesondere eine Explosion erzeugt wird.

16. Verfahren gemäss Anspruch 15, gekennzeichnet, durch folgende Schritte: – Anbringen einer Behälterhülle (29, 108) an der arbeitsseitigen Auslassöffnung (31, 95) der Transportleitung (7, 110); – Befüllen der Behälterhülle (29, 108) mit dem durch die arbeitsseitige Auslassöffnung (31, 95) der Transportleitung (7, 110) austretenden brennbaren, insbesondere explosionsfähigen, gasförmigen Gemischs.

17. Verfahren gemäss Anspruch 15, gekennzeichnet, durch folgende Schritte: – Ausströmen des brennbaren und insbesondere explosionsfähigen, gasförmigen Gemischs durch wenigstens eine arbeitsseitige Auslassöffnung (31, 95) der Transportleitung (7, 110) in den Innenraum (51.1-51.3) des Behälters (50) und Ausbilden einer Wolke (96) aus brennbarem und insbesondere explosionsfähigem, gasförmigem Gemisch.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (71) einen druckbeständigen Druckwellenbehälter (72) mit einer Druckkammer (73) umfasst, welche eine Auslassöffnung (75) aufweist, die über ein Verschlussorgan (74) verschliessbar ist, enthaltend die Schritte: – Bereitstellen eines explosionsfähigen Stoffes, insbesondere eines explosionsfähigen, gasförmigen Gemischs in der Druckkammer (73) des Druckwellenbehälters (72); – Zünden des explosionsfähigen Stoffes mittels einer Zündeinrichtung (82); – Freigeben der Auslassöffnung (75) vor, mit oder nach dem Zünden des explosionsfähigen Stoffes durch Betätigung des Verschlussorgans (74), und – Entlassen einer Druckwelle durch die Auslassöffnung (75) in den Innenraum (51.1-51.3) des Behälters (50).

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Erzeugung der Druckwelle durch eine exotherme chemische Reaktion eine Atmosphäre aus einem nicht reaktiven Gas bzw. Gasgemisch im Innenraum (51.1-51.3) des Behälters (50) erstellt wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Druckwellenerzeugungseinrichtung (2) zur Erzeugung der exothermen, chemischen Reaktion durch Aktivieren des reaktiven Stoffes und zum Freisetzen einer Druckwelle im oder Einleiten einer Druckwelle in den Innenraum (51.1-51.3) des Behälters (50) enthält.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Versorgungseinrichtung (37, 137) zum Bereitstellen eines reaktiven Stoffes oder von Ausgangskomponenten zur Herstellung eines reaktiven Stoffes enthält.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwellenerzeugungseinrichtung (2) eine Zündeinrichtung (13, 131) zum Zünden des reaktiven Stoffes enthält.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Steuerungseinrichtung (3, 124) zur Steuerung der Zündung des reaktiven Stoffes mittels der Zündeinrichtung (13, 131) und insbesondere zur Steuerung der Bereitstellung des reaktiven Stoffes enthält.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwellenerzeugungseinrichtung (2) eine Mischeinheit (5, 112) zum Mischen eines reaktiven Stoffes aus wenigstens zwei Ausgangskomponenten enthält.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwellenerzeugungseinrichtung (2) Druckeinleitmittel zum Einleiten der durch die exotherme, chemische Reaktion ausgelösten Druckwelle in den Innenraum (51.1-51.3) des Behälters (50) enthält.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwellenerzeugungseinrichtung (2) wenigstens eine Transportleitung (7, 110) zum Transportieren von reaktivem Stoff, insbesondere von brennbarem und insbesondere explosionsfähigem, gasförmigem Gemisch, oder von dessen Ausgangskomponenten zum Innenraum (51.1-51.3) des Behälters (50) enthält.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (37, 137) zum Bereitstellen eines brennbaren und insbesondere explosionsfähigen, gasförmigen Gemischs oder der wenigstens zwei Ausgangskomponenten ausgelegt ist, und wenigstens einen Druckbehälter (21, 21'; 122, 123; 24, 24'; 125, 126) zum Speichern des brennbaren und insbesondere explosionsfähigen, gasförmigen Gemischs bzw. der wenigstens zwei Ausgangskomponenten enthält.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Transportleitung (7, 110) wenigstens einen Transportschlauch (110) oder ein Transportrohr (7) umfasst.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwellenerzeugungseinrichtung (2) eine Einführlanze mit einem zufuhrseitigen Endabschnitt (5), in welchen die wenigstens zwei Ausgangskomponenten oder das brennbare und insbesondere explosionsfähige, gasförmige Gemisch zuführbar sind und einem arbeitsseitigen Endabschnitt (4) mit einer Auslassöffnung (31) zum Auslassen des brennbaren und insbesondere explosionsfähigen, gasförmige Gemisch und/oder einer Druckwelle umfasst.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwellenerzeugungseinrichtung (71) einen Druckwellenbehälter (72) mit einer Druckkammer (73) umfasst, welche eine Druckauslassöffnung (75) aufweist, die über ein Verschlussorgan (74) verschliessbar ist.

31. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 30, gekennzeichnet durch eine Adaptereimichtung (57) zum Anbringen an einer Öffnung (53) des Behälters (50), wobei die Adaptereinrichtung (57) eine erste Adapteröffnung (59) zum Einführen der Druckwellenerzeugungseinrichtung (2) oder Teilen davon oder zur Einleitung der Druckwelle und eine zweite Adapteröffnung (60) zum gravitativen Auslassen der Füllkörper (52) umfasst.