EP0830236B1 - Verfahren zum ablösen von an einer oberfläche haftenden explosivstoffen - Google Patents

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EP0830236B1
EP0830236B1 EP96918633A EP96918633A EP0830236B1 EP 0830236 B1 EP0830236 B1 EP 0830236B1 EP 96918633 A EP96918633 A EP 96918633A EP 96918633 A EP96918633 A EP 96918633A EP 0830236 B1 EP0830236 B1 EP 0830236B1
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EP
European Patent Office
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explosives
pipe
nozzle
lance
compressed air
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP96918633A
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English (en)
French (fr)
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EP0830236A2 (de
Inventor
Jens-Werner Kipp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KIPP Jens-Werner
Original Assignee
KIPP Jens-Werner
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Filing date
Publication date
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Application filed by KIPP Jens-Werner filed Critical KIPP Jens-Werner
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Publication of EP0830236B1 publication Critical patent/EP0830236B1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F9/00—Arrangements or fixed installations methods or devices for cleaning or clearing sewer pipes, e.g. by flushing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C27/00—Fire-fighting land vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto
    • B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/027—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
    • B08B9/04—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes
    • B08B9/043—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes moved by externally powered mechanical linkage, e.g. pushed or drawn through the pipes
    • B08B9/0433—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes moved by externally powered mechanical linkage, e.g. pushed or drawn through the pipes provided exclusively with fluid jets as cleaning tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto
    • B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/027—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
    • B08B9/04—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes
    • B08B9/049—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes having self-contained propelling means for moving the cleaning devices along the pipes, i.e. self-propelled
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/003—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods using material which dissolves or changes phase after the treatment, e.g. ice, CO2
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C3/00—Abrasive blasting machines or devices; Plants
    • B24C3/32—Abrasive blasting machines or devices; Plants designed for abrasive blasting of particular work, e.g. the internal surfaces of cylinder blocks
    • B24C3/325—Abrasive blasting machines or devices; Plants designed for abrasive blasting of particular work, e.g. the internal surfaces of cylinder blocks for internal surfaces, e.g. of tubes

Definitions

  • the invention relates to a method for peeling off adhering to a surface Explosives with the help of an abrasive.
  • the object of the invention is to provide a method that an effective, yet gentle cleaning of explosives contaminated surfaces entirely or largely allowed without the use of water.
  • air or an inert gas is used as the blasting agent used to detach explosives attached to a surface. It has been shown that when explosives are washed into sewer pipes formed explosive crusts with the help of compressed air can be detached from the pipe wall, so that there is no risk of explosion consists. The detached explosives are removed with the help of compressed air immediately blown away and can be caught in a grass catcher, for example or be sucked off with the help of a suction device. Through the constant supply of compressed air also ensures a high air exchange and thus the formation of explosive gas-air mixtures is avoided.
  • the gaseous blasting medium is a solid blasting medium, for. B. Add dry ice or dry snow.
  • the cleaning effect is increased on the one hand by the abrasive effect of the particles from dry ice or dry snow and on the other hand by an embrittlement effect due to the low temperature of the dry ice (-76 ° C).
  • the sublimation of the dry ice into gaseous CO 2 automatically creates an inert atmosphere and thus prevents the risk of explosion. Since the blasting agent escapes as a gas, there is no need to separate the blasting agent and explosives. A possible static charge of the blasting agent can be avoided by suitable earthing measures, in particular by earthing the blasting nozzle used and possibly the associated units.
  • explosives which can be ignited by pressure, such as TNT, it may be advisable to monitor the pressure in the work area and, if a certain limit pressure is exceeded, to interrupt the supply of the blasting medium or to increase the suction capacity.
  • a combined process would also be conceivable for ammunition preparation, in the first step only with the gaseous blasting medium is worked and then in a second step with a post-cleaning Dry ice or dry snow is applied to the adhesive coating of the ammunition case remove stuck explosives.
  • ammunition preparation is much more energy-efficient than conventional ones Rinse the sleeves with a high pressure water jet. Calculations show that only about 1 to 10% of the previously used energy are required. In addition, the elaborate is not necessary Separation of water and explosives.
  • the robot 10 is in a sewer pipe shown in longitudinal section in FIG 12 movable and has a tubular frame 14, the outside with a plurality of circumferentially distributed rollers 16 is provided on the inner surface of the sewer pipe 12 roll so that the frame 14 is stable and is held approximately coaxially in the sewer pipe 12.
  • a hollow shaft 18 is arranged coaxially in the tubular frame 14 and rotatable about its longitudinal axis by means of a motor 20.
  • the lance tube 24 is angled at the front end and forms a nozzle 28 directed obliquely towards the Rohnvand.
  • the lance tube 24 carries a support roller 30 which ensures that a certain Minimum distance between the nozzle 28 and the inner wall of the sewer pipe 12 is not fallen below and z. B. be overcome on pipe offsets can.
  • the air lance 26 is (in the drawing at the left end) on a compressed air hose 32 connected. If between this compressed air hose 32nd and the air lance 26 no rotary coupling is provided, the hollow shaft 18 so that they can be rotated in an oscillating manner while the robot is operating the compressed air hose 32 is not twisted.
  • a television camera 34 the lens of which is attached to the center of the hollow shaft 18 is directed axially forward (to the right in the drawing) so that the Pipe wall in the working area of the nozzle 28 monitored with the help of the television camera can be.
  • a bracket 36 is attached to the hollow shaft 18, on which a traction cable 38 is preferably rotatably anchored.
  • a collecting basket 40 is attached to the traction cable 38 at a distance from the nozzle 28.
  • This grass catcher has a tubular, closed at the front end Housing 42 made of sieve or lattice-shaped and thus air-permeable material.
  • the housing 42 has an open-cell pad 44 inside (breathable) foam lined.
  • the cushion 44 forms on the Opening the housing 42 has a bead 46 through which the opening cross section of the housing is constricted.
  • a rubber sleeve 48 which funnel-shaped towards the nozzle 28 opens and with its outer circumference on the inner surface of the Sewer pipe 12 is present.
  • the robot 10 described above is particularly suitable for carrying out a Method provided with which the sewer pipe 12 from stuck to the pipe wall Remnants of explosives are cleaned.
  • the grass catcher 40 and the frame 14 become common pulled through the sewer pipe 12.
  • the air lance 26 is over the Compressed air hose 32 supplied with compressed air, so that the nozzle 28 one emits a compressed air jet directed obliquely at the pipe wall.
  • the compressed air can pass through the air-permeable wall emerge from the grass catcher so that the grass catcher acts like a filter.
  • the cushion 44 dampens the impact of the explosive residues in the collecting basket so far that there is no risk of inflammation.
  • the air lance 26 is designed so that the connection for the compressed air hose 32 essentially on the axis of the sewer pipe 12 lies while the lance tube 24 is offset from the tube axis.
  • the lance tube 24 is adjustable in the radial direction on the guides 22, so that the distance between the nozzle 28 and the pipe wall after Demand can be set. This distance as well as the pressure of the supplied Compressed air and the angle of attack of the nozzle are chosen so that on the one hand a sufficient cleaning effect is achieved, on the other hand the forces acting on the explosive residues do not become too great, so that there is no explosion.
  • the engine 20 and other electrical Components of the robot are generally designed to be explosion-proof an additional explosion protection is achieved because of any sparks due to the air flow, not in those still contaminated with explosive residues Can reach the area of the sewer pipe. If it is in the cleaning process comes to gas development, so the resulting gases also transported away with the air flow.
  • the support roller 30 which is preferably also radially adjustable ensures that the nozzle 28 does not come too close to the explosive residue and never comes into direct contact with the explosives.
  • the support roller 30 is arranged close to the nozzle 28, the nozzle 28 becomes radial pushed inwards if there is a thicker crust on the pipe wall has formed, which is run over by the support roller 30. Dodging the nozzle 28 is due to an inherent elasticity of the lance tube 24 and / or by radial movement of the lance tube along the guides 22 enables.
  • the lance tube is preferably by, not shown, Radially acting springs against stops, not shown biased.
  • the rollers 16 can also be held resiliently on the frame 14 his.
  • the support roller 30 is normally a distance from the tube wall 12 and of the crust formed thereon, the rotation of the nozzle 28 is about Pipe axis not hindered.
  • a ball mounted in a bearing pan can be provided, which also can roll in the circumferential direction on the pipe wall.
  • the contaminants detached from the pipe wall are removed by the rubber sleeve 38 caught and passed into the catcher 40.
  • the bead 46 prevents the solid particles from falling out of the collecting basket.
  • the outer diameter of the housing 42 is significantly smaller than the inner diameter of the sewer pipe 12 so that the housing 42 does not match the remains of explosives sitting directly on the pipe wall. In In practice, the grass catcher can be considerably longer than is shown in the drawing, so that a larger amount of impurities can be included.
  • the tubular housing 42 of the collecting basket can consist of several tubular segments consist of ball joints, flexible bellows and the like are hinged together. In this case it is possible to determine the length of the grass catcher and thus its capacity to enlarge considerably, and yet the grass catcher can articulated connection of the individual segments from a relatively narrow Shaft are inserted into the sewer pipe 12.
  • the collecting basket 40 can also be made independently of the frame 14 the sewer pipe 12 can be movable.
  • the collecting basket a separate pull rope can be provided, which on the bracket 36 of the Frame 14 is deflected and forms a closed loop, so that the The grass catcher is transported alone to the shaft and back into the after emptying Working position can be brought.
  • the Traction cable 38 By suitable tension of the Traction cable 38, the grass catcher is held approximately in the middle of the sewer pipe, so that it does not drag over the pipe walls contaminated with explosives.
  • the grass catcher can of course also be similar to the frame 14 be provided on the outside with rollers.
  • the rubber sleeve 48 is relative soft, so that none between this rubber sleeve and the explosives high friction occurs.
  • the rubber sleeve Although relatively flaccid due to the discharge from the nozzle 28 Compressed air kept in tight contact with the pipe wall, so that the detached Remnants of explosives can be reliably collected.
  • the frame 14 and the collecting basket 40 with one shared or each with its own travel drive.
  • a vacuum suction device can also be used instead of the collecting basket 40 or a pump device for conveying away the detached material his.
  • the nozzle tube 24 is angled and eccentric is mounted in a rotatable hollow shaft, it is in another embodiment for example, it is also possible to make the lance tube 24 straight and attached to a rotating shaft at an angle to the pipe axis.
  • the lance tube can also be gimbaled in the middle be so that the nozzle 28 is moved along the tube wall can by rotating the rear end of the lance tube becomes. If the lance tube also axially in the gimbal is displaceable, both the radius described by the nozzle Circular path and the angle of attack of the nozzle relative to the pipe wall can be varied continuously.
  • the function of the support roller 30 can in these cases can also be taken over by a rotatable ring that is coaxial on the nozzle 28 is seated.
  • FIG. 2 A modified exemplary embodiment of the robot 10 is shown in FIG. 2.
  • the frame 14 is a self-propelled, motor-driven Trolley trained.
  • the hollow shaft 18 is rigid in this case the frame 14 held and protrudes forward from the frame.
  • the roles 16 of the frame are designed here as interchangeable wheels, so that by changing the wheel diameter or the wheelbase the central axis the hollow shaft 18 can be centered on the axis of the sewer pipe 12.
  • a fork-shaped Turret 50 mounted in which a pivotable about a transverse axis 52 Swivel head 54 is mounted.
  • the air lance 26 is in this case through a relatively short piece of pipe that forms in the swivel head 54 is attached.
  • Motors, not shown, for the swivel drive of the Swivel head 54 and the rotary drive of the rotary head 50 are for example housed in the turret 50.
  • a drive pinion 56 On the hollow shaft 18 is a drive pinion 56 arranged that with a drive gear, not shown combs for the rotary drive of the rotary head.
  • the air lance 26 is flexible within the swivel head 54
  • Connection hose 58 connected, which runs through the hollow shaft 18 and at the rear end of the frame 14 via a rotary coupling 60 with the Compressed air hose 32 is connected.
  • the rotary coupling 60 is immediately on Frame 14 attached so that the tensile forces of the compressed air hose 32 in the middle be introduced into the frame 14.
  • the television camera 34 is attached to the swivel head 54 so that the Nozzle 28 irradiated area of the tube wall can be targeted via a grain 62 can.
  • the air lance 26 is preferably interchangeable, so that its length the diameter of the sewer pipe 12 can be adjusted.
  • air lance used in this application and "compressed air hose” can also be used as a blasting medium instead of compressed air another gas, preferably an inert gas such as nitrogen become.
  • a blasting medium can also be solid in the form of this blasting medium Particles may be added.
  • the use of is particularly preferred Dry ice pellets or dry snow as a blasting agent.
  • One known as such Generator 64 for dry ice pellets is stationary outside the sewer pipe 12 arranged and via a line 66 to the compressed air hose 32 or a supply line for this, so that the high Pressure fed blasting medium (gas) dry ice pellets in each desired dosage can be added.
  • the pellets are then with the help of the blasting medium through the compressed air hose 32 and Connection hose 58 transported to the air lance 26 and via the nozzle 28 blasted onto the pipe wall.
  • This will have the cleaning and peeling effect of the blasting medium is supported in three ways: On the one hand contaminants or explosive residues adhering to the pipe wall mechanically removes the abrasive effect of the pellets.
  • the low temperature of the dry ice embrittlement of the part to be removed Material so that it can be smashed and detached more easily.
  • there is a strong one Temperature differences between the wall of the sewer pipe 12 and the wall adhering impurities so that the impurities by differential thermal shrinkage can be removed.
  • This cleaning effect can be used to advantage not only when removing explosive residues, but also when removing other stuck contaminants.
  • the use of dry snow or dry ice has the further advantage that the risk of ignition due to frictional heat is avoided by intensive cooling.
  • the residue-free sublimation of the dry ice into gaseous CO 2 eliminates the need to dispose of the blasting agent; even when using air as the blasting medium, an inert or at least inert atmosphere is created, which further reduces the risk of explosion.
  • an earth strap 68 made of a conductive material, such as made of copper attached over the (mostly damp) sole of the sewer pipe 12 grinds and thus ensures that all parts of the robot 10th and the sewer pipe 12 are at the same potential.
  • the compressor and the generator 64 also become closed Grounding purposes placed on metal grids or otherwise grounded.
  • the collecting device not shown in FIG. 2, for the detached ones Explosive remnants consist of conductive materials and are grounded.
  • the rubber sleeve 48 can, for example, by embedded metal wires or Graphite particles are made conductive. If the detached residual explosives are suctioned off immediately, preferably a water ring pump used. It is to avoid static electricity also possible to prepare the wall of the sewer pipe 12 or during the Cleaning process with the help of the robot 10, for example by a Water mist is sprayed onto the pipe wall.
  • the air lance 26 is provided with a side hole 70, to branch off part of the compressed air jet and onto the lens of the To direct TV camera 34 and clean them of impurities.
  • the side hole 70 is dimensioned that compressed air and blasting media are separated.
  • the blasting agent (approximately the dry ice pellets) and also fed via a separate hose are fed into the air lance 26 only shortly before the nozzle 28.
  • the procedure described here for removing explosives residues in sewer pipes can also be used in the context of the elimination of military Use contaminated sites to remove the explosives from ammunition cases.
  • the air lance is not on a self-propelled frame, but rather mounted in a stationary device. Can also on the turret in this case, be dispensed with if the ammunition case on a rotatable Table is opened.
  • the proposed robot is also suitable for cleaning pipes in industrial plants, drain pipes in landfills and the like.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ablösen von an einer Oberflächehaftenden Explosivstoffen mit Hilfe eines Strahlmittels.
In manchen Kanalnetzen sind Sprengstoffe, beispielsweise aus Munitionsfabriken, in das Kanalnetz geschwemmt worden. Diese Sprengstoffe haben an den Wänden der Kanalrohre relativ festsitzende gesinterte Krusten gebildet, die sehr vorsichtig entfernt werden müssen, da sie nach wie vor brisant sind. Wenn diese Sprengstoffe mit Wasser ausgespült werden, so fallen große Mengen an mit TNT verunreinigtem Abwasser an, die in aufwendiger Weise entsorgt werden müssen. Außerdem besteht die Gefahr, daß die mit der Spüldüse von der Rohrwand abgelösten Sprengstoffreste sich an anderer Stelle im Rohr wieder absetzen und dort erneut eine Sinterkruste bilden. Weiterhin besteht Explosionsgefahr, weil Schläge oder Stöße der Wasserstrahldüse an der Rohrwand zur Zündung des TNT führen können.
Aus EP-A1-0 560 611 und CH-A5-656 330 sind Verfahren zum Reinigen von Rohren bekannt, bei denen ein Roboter durch das Rohr fährt und die Rohrwand mit Druchluft abstrahlt.
Zur Reinigung von Rohrleitungen in Industrieanlagen ist es auch bekannt, die Innenwände der Rohre mit Trockeneis oder Trockenschnee abzustrahlen. Als Strahlmedium wird in diesem Fall ein Gas, beispielsweise Luft, Stickstoff oder CO2 verwendet, in dem Trockenschnee oder Partikel aus Trockeneis als Strahlmittel mitgeführt werden. Diese Verfahren sind jedoch bisher nicht dazu eingesetzt worden, die Oberflächen von Kanalrohren, Munitionshülsen und dergleichen von anhaftenden Sprengstoffen zu befreien.
Bei der Munitionsaufbereitung im Rahmen der Entsorgung von Munitionsaltlasten wird bisher mit Hochdruck-Wasserstrahlen gearbeitet. Üblicherweise wird die Munitionshülse aufrecht stehend auf eine rotierende Scheibe aufgespannt und eine Lanze wird durch das Mundloch in die Munitionshülse eingesenkt, um die Hülse unter hohem Druck mittels eines Wasserstrahls auszuspülen. Dieses Verfahren erfordert einen hohen Energieeinsatz und verursacht außerdem beträchtliche Kosten für die Wasseraufbereitung und die Ausfilterung des ausgespülten Sprengstoffes.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das eine wirksame und dennoch schonende Reinigung von mit Explosivstoffen behafteten Oberflächen ganz oder weitgehend ohne Einsatz von Wasser gestattet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch angegebenen Merkmalen gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Luft oder ein Inertgas als Strahlmittel zum Ablösen von an einer Oberfläche haftenden Explosivstoffen verwendet. Es hat sich gezeigt, daß die bei Sprengstoffeinschwemmungen in Kanalrohren gebildeten Krusten aus Sprengstoff mit Hilfe von Druckluft schonend von der Rohrwand abgelöst werden können, so daß keine Explosionsgefahr besteht. Die abgelösten Sprengstoffreste werden mit Hilfe der Druckluft unmittelbar fortgeblasen und können beispielsweise in einem Fangkorb aufgefangen oder mit Hilfe einer Saugvorrichtung abgesaugt werden. Durch die ständige Druckluftzufuhr wird zugleich für einen hohen Luftwechsel gesorgt und somit die Entstehung explosiver Gas-Luft-Gemische vermieden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren fällt somit kein kontaminiertes Abwasser an, so daß Kosten für die Wasseraufbereitung in beträchtlicher Höhe eingespart werden können.
Zur Verminderung der Staubbildung kann es allerdings zweckmäßig sein, die an der Oberfläche sitzenden Sprengstoffreste etwas anzufeuchten. Dies kann etwa dadurch geschehen, daß die Oberfläche aus einer separaten Düse mit Wasser besprüht wird oder daß das Wasser direkt mit dem als Strahlmedium dienenden Gas vernebelt wird. Auch bei dieser Verfahrensvariante ist der Anfall an verunreinigtem Abwasser beträchtlich geringer als bei herkömmlichen Verfahren. Das Befeuchten der zu reinigenden Oberflächen hat zugleich den Vorteil, daß statische Aufladungen und eine daraus etwa resultierende Funkenbildung vermieden werden können.
Beim Lösen von Sprengstoffablagerungen in Kanalrohren ist es im allgemeinen nicht erforderlich und auch nicht empfehlenswert, dem gasförmigen Strahlmedium noch ein zusätzliches Strahlmittel in Form von Feststoffpartikeln zuzugeben, zumal beim Einsatz herkömmlicher Strahlmittel (z.B. Sand) u. U. eine erhöhte Explosionsgefahr aufgrund von statischer Aufladung und Funkenbildung bestünde. Wenn jedoch die Explosivstoffe fester am Untergrund haften, etwa aufgrund von Rohrschäden oder bei mit einer Haftgrundierung versehenen Munitionshülsen, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dem gasförmigen Strahlmedium ein festes Strahlmittel, z. B. Trockeneis oder Trockenschnee zuzusetzen. In diesem Fall wird die Reinigungswirkung einerseits durch die abrasive Wirkung der Partikel aus Trockeneis oder Trockenschnee und andererseits durch einen Versprödungseffekt aufgrund der niedrigen Temperatur des Trockeneises (-76 °C) gesteigert. Außerdem wird durch die Sublimation des Trockeneises zu gasförmigem CO2 automatisch eine inerte Atmosphäre geschaffen und somit der Explosionsgefahr vorgebeugt. Da das Strahlmittel als Gas entweicht, ist eine aufwendige Trennung von Strahlmittel und Sprengstoff nicht erforderlich. Eine etwaige statische Aufladung des Strahlmittels läßt sich durch geeignete Erdungsmaßnahmen, insbesondere durch Erdung der verwendeten Strahldüse und ggf. der zugehörigen Aggregate vermeiden. Bei durch Druck entzündbaren Explosivstoffen wie TNT kann es zweckmäßig sein, den Druck im Arbeitsbereich zu überwachen und bei Überschreitung eines bestimmten Grenzdruckes die Zufuhr des Strahlmediums zu unterbrechen oder die Absaugleistung zu erhöhen.
Anstelle des Trockeneises oder zusätzlich dazu kann auch ein härteres Strahlmittel eingesetzt werden.
Bei der Munitionsaufbereitung wäre auch ein kombiniertes Verfahren denkbar, bei dem in einem ersten Schritt nur mit dem gasförmigen Strahlmedium gearbeitet wird und dann in einem zweiten Schritt eine Nachreinigung mit Trockeneis oder Trockenschnee erfolgt, um die am Haftanstrich der Munitionshülse festsitzenden Sprengstoffreste zu entfernen.
Selbst unter Berücksichtigung des Energieeinsatzes für die Erzeugung des Trockeneises bzw. Trockenschnees ist das erfindungsgemäße Verfahren bei der Munitionsaufbereitung wesentlich energiesparender als das herkömmliche Ausspülen der Hülsen mit einem Hochdruck-Wasserstrahl. Berechnungen zeigen, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur etwa 1 bis 10 % der bisher eingesetzten Energie benötigt werden. Außerdem entfällt die aufwendige Trennung von Wasser und Sprengstoff.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
einen schematischen Längsschnitt durch einen Roboter in einem Kanalrohr; und
Fig. 2
eine abgewandelte Ausführungsform des Roboters.
Der Roboter 10 ist in einem in Figur 1 im Längsschnitt dargestellten Kanalrohr 12 verfahrbar und besitzt ein rohrförmiges Gestell 14, das außen mit mehreren auf dem Umfang verteilten Rollen 16 versehen ist, die an der Innenfläche des Kanalrohres 12 abrollen, so daß das Gestell 14 kippstabil und annähernd koaxial in dem Kanalrohr 12 gehalten wird.
Eine Hohlwelle 18 ist koaxial in dem rohrförmigen Gestell 14 angeordnet und mit Hilfe eines Motors 20 um ihre Längsachse drehbar. Im Inneren der Hohlwelle 18 ist an radialen Führungen 22 ein Lanzenrohr 24 einer Luftlanze 26 gehalten. Das Lanzenrohr 24 ist am vorderen Ende angewinkelt und bildet eine schräg auf die Rohnvand gerichtete Düse 28. In der Nähe der Düse 28 trägt das Lanzenrohr 24 eine Stützrolle 30, die gewährleistet, daß ein gewisser Mindestabstand zwischen der Düse 28 und der Innenwand des Kanalrohres 12 nicht unterschritten wird und z. B. auf Rohrversätze überwunden werden können.
Die Luftlanze 26 ist (in der Zeichnung am linken Ende) an einen Druckluftschlauch 32 angeschlossen. Sofern zwischen diesem Druckluftschlauch 32 und der Luftlanze 26 keine Drehkupplung vorgesehen ist, muß die Hohlwelle 18 während des Betriebs des Roboters oszillierend gedreht werden, damit der Druckluftschlauch 32 nicht verdrillt wird.
An der Hohlwelle 18 ist mittig eine Fernsehkamera 34 befestigt, deren Objektiv axial nach vorn (nach rechts in der Zeichnung) gerichtet ist, so daß die Rohrwand im Arbeitsbereich der Düse 28 mit Hilfe der Fernsehkamera überwacht werden kann.
Weiterhin ist an der Hohlwelle 18 ein Bügel 36 befestigt, an dem ein Zugseil 38 vorzugsweise drehbar verankert ist.
In Abstand vor der Düse 28 ist an dem Zugseil 38 ein Fangkorb 40 befestigt. Dieser Fangkorb besitzt ein rohrförmiges, am vorderen Ende geschlossenes Gehäuse 42 aus sieb- oder gitterförmigem und somit luftdurchlässigem Material. Das Gehäuse 42 ist im Inneren mit einem Polster 44 aus offenzelligem (luftdurchlässigen) Schaumstoff ausgekleidet. Das Polster 44 bildet an der Öffnung des Gehäuses 42 einen Wulst 46, durch den der Öffnungsquerschnitt des Gehäuses eingeschnürt wird. An der Öffnung des Gehäuses 42 ist außen eine Gummimanschette 48 befestigt, die sich trichterförmig in Richtung auf die Düse 28 öffnet und mit ihrem äußeren Umfang an der Innenfläche des Kanalrohres 12 anliegt.
Der oben beschriebene Roboter 10 ist insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens vorgesehen, mit dem das Kanalrohr 12 von an der Rohrwand festsitzenden Sprengstoffresten gesäubert wird.
Mit Hilfe des Zugseils 38 werden der Fangkorb 40 und das Gestell 14 gemeinsam durch das Kanalrohr 12 gezogen. Die Luftlanze 26 wird über den Druckluftschlauch 32 mit Druckluft versorgt, so daß die Düse 28 einen schräg auf die Rohrwand gerichteten Druckluftstrahl abgibt. Durch die Druckluft werden die an der Rohrwand festsitzenden Sprengstoffreste gelöst und in den Fangkorb geblasen. Die Druckluft kann durch die luftdurchlässige Wand des Fangkorbes austreten, so daß der Fangkorb wie ein Filter wirkt. Durch das Polster 44 wird der Aufprall der Sprengstoffreste im Fangkorb so weit gedämpft, daß keine Gefahr einer Entzündung besteht. Mit Hilfe des Motors 20 werden die Hohlwelle 18 und die exzentrisch daran befestigte Luftlanze 26 gedreht, so daß die Düse 28 um die Rohrachse geschwenkt wird und somit den gesamten Umfang der Rohrwand abfahren kann. Auf diese Weise kann die Rohrwand vollständig von Sprengstoffresten und sonstigen Verunreinigungen befreit werden, wobei der Reinigungsvorgang mit Hilfe der Kamera 34 überwacht und gezielt auf die verunreinigten Umfangsbereiche des Kanalrohres konzentriert werden kann.
Im gezeigten Beispiel ist die Luftlanze 26 so gestaltet, daß der Anschluß für den Druckluftschlauch 32 im wesentlichen auf der Achse des Kanalrohres 12 liegt, während das Lanzenrohr 24 gegenüber der Rohrachse versetzt ist. Vorzugsweise ist das Lanzenrohr 24 in Radialrichtung an den Führungen 22 verstellbar, so daß der Abstand zwischen der Düse 28 und der Rohrwand nach Bedarf eingestellt werden kann. Dieser Abstand sowie der Druck der zugeführten Druckluft und der Anstellwinkel der Düse werden so gewählt, daß einerseits eine ausreichende Reinigungswirkung erzielt wird, andererseits jedoch die auf die Sprengstoffreste wirkenden Kräfte nicht zu groß werden, so daß es nicht zu einer Explosion kommt.
Ein Teil der von der Düse 28 abgegebenen Druckluft strömt entgegen der Fortbewegungsrichtung des Roboters, also nach links in der Zeichnung, durch das Kanalrohr 12 ab. Obgleich der Motor 20 und sonstige elektrische Komponenten des Roboters generell explosionsgeschützt ausgeführt sein werden, wird so ein zusätzlicher Explosionsschutz erreicht, da etwaige Funken aufgrund der Luftströmung nicht in den noch mit Sprengstoffresten kontaminierten Bereich des Kanalrohres gelangen können. Wenn es bei dem Reinigungsprozeß zur Gasentwicklung kommt, so werden die entstehenden Gase ebenfalls mit der Luftströmung abtransportiert.
Durch die Stützrolle 30, die vorzugsweise ebenfalls radial verstellbar ist, wird gewährleistet, daß die Düse 28 nicht zu nahe an die Sprengstoffreste heranreicht und keinesfalls direkt mit dem Sprengstoff in Berührung kommt. Da die Stützrolle 30 dicht an der Düse 28 angeordnet ist, wird die Düse 28 radial nach innen zurückgedrückt, wenn sich an der Rohrwand eine dickere Kruste gebildet hat, die von der Stützrolle 30 überfahren wird. Das Ausweichen der Düse 28 wird durch eine Eigenelastizität des Lanzenrohres 24 und/oder durch eine radiale Beweglichkeit des Lanzenrohres längs der Führungen 22 ermöglicht. Im letzteren Fall ist das Lanzenrohr vorzugsweise durch nicht gezeigte, in Radialrichtung wirkende Federn gegen nicht gezeigte Anschläge vorgespannt. Alternativ können auch die Rollen 16 federnd am Gestell 14 gehalten sein.
Da die Stützrolle 30 im Normalfall einen Abstand zu der Rohrwand 12 und der daran gebildeten Kruste aufweist, wird die Drehung der Düse 28 um die Rohrachse nicht behindert. Wahlweise kann anstelle der Stützrolle 30 jedoch auch eine in einer Lagerpfanne gelagerte Laufkugel vorgesehen sein, die auch in Umfangsrichtung an der Rohrwand abrollen kann.
Die von der Rohrwand abgelösten Verunreinigungen werden durch die Gummimanschette 38 aufgefangen und in den Fangkorb 40 geleitet. Der Wulst 46 verhindert, daß die festen Partikel wieder aus dem Fangkorb herausfallen. Der Außendurchmesser des Gehäuses 42 ist deutlich kleiner als der Innendurchmesser des Kanalrohres 12, so daß das Gehäuse 42 nicht mit den an der Rohrwand sitzenden Sprengstoffresten in direkte Berührung kommt. In der Praxis kann der Fangkorb eine beträchtlich größere Länge aufweisen als in der Zeichnung dargestellt ist, so daß eine größere Menge an Verunreinigungen aufgenommen werden kann.
Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel kann auf vielfältige Weise abgewandelt werden.
Beispielsweise kann das rohrförmige Gehäuse 42 des Fangkorbes aus mehreren rohrförmigen Segmenten bestehen, die durch Kugelgelenke, flexible Bälge und dergleichen gelenkig miteinander verbunden sind. In diesem Fall ist es möglich, die Länge des Fangkorbes und damit dessen Fassungsvermögen beträchtlich zu vergrößern, und dennoch kann der Fangkorb aufgrund der gelenkigen Verbindung der einzelnen Segmente von einem relativ engen Schacht aus in das Kanalrohr 12 eingeführt werden.
Wahlweise kann der Fangkorb 40 auch unabhängig von dem Gestell 14 durch das Kanalrohr 12 bewegbar sein. Zu diesem Zweck kann beispielsweise für den Fangkorb ein separates Zugseil vorgesehen sein, das an dem Bügel 36 des Gestells 14 umgelenkt wird und eine geschlossene Schleife bildet, so daß der Fangkorb allein zum Schacht transportiert und nach Entleerung wieder in die Arbeitsposition gebracht werden kann. Durch geeignete Zugspannung des Zugseils 38 wird der Fangkorb etwa in der Mitte des Kanalrohres gehalten, so daß er nicht über die mit Sprengstoff verunreinigten Rohrwände schleift. Wahlweise kann der Fangkorb selbstverständlich auch ähnlich wie das Gestell 14 außen mit Laufrollen versehen sein. Die Gummimanschette 48 ist relativ weich, so daß zwischen dieser Gummimanschette und dem Sprengstoff keine hohe Reibung auftritt. Wenn der Fangkorb 40 entgegen der Arbeitsrichtung (nach links in der Zeichnung) bewegt wird, kann sich die Gummimanschette außerdem umstülpen, so daß sich auch in dieser Bewegungsrichtung nur ein geringer Reibungswiderstand ergibt. Andererseits wird die Gummimanschette, obwohl sie relativ schlaff ist, durch die von der Düse 28 abgegebene Druckluft in dichter Anlage mit der Rohrwand gehalten, so daß die abgelösten Sprengstoffreste zuverlässig aufgefangen werden können.
Wahlweise ist es auch möglich, das Gestell 14 und den Fangkorb 40 mit einem gemeinsamen oder jeweils mit einem eigenen Fahrantrieb auszustatten. Weiterhin kann anstelle des Fangkorbes 40 auch eine Vakuum-Saugeinrichtung oder eine Pumpeinrichtung zum Abfördern des abgelösten Materials vorgesehen sein.
Während im gezeigten Beispiel das Düsenrohr 24 abgewinkelt und exzentrisch in einer drehbaren Hohlwelle montiert ist, ist es in einer anderen Ausführungsform beispielsweise auch möglich, das Lanzenrohr 24 gerade auszubilden und schräg zur Rohrachse angestellt an einer drehbaren Welle zu befestigen. Weiterhin kann das Lanzenrohr in der Mitte auch kardanisch aufgehängt sein, so daß die Düse 28 an der Rohrwand entlangbewegt werden kann, indem das hintere Ende des Lanzenrohres in kreisende Bewegung versetzt wird. Wenn das Lanzenrohr außerdem axial in der kardanischen Aufhängung verschiebbar ist, können sowohl der Radius der von der Düse beschriebenen Kreisbahn als auch der Anstellwinkel der Düse relativ zur Rohrwand stufenlos variiert werden. Die Funktion der Stützrolle 30 kann in diesen Fällen auch durch einen drehbaren Ring übernommen werden, der koaxial auf der Düse 28 sitzt.
Ein modifiziertes Ausführungsbeispiel des Roboters 10 ist in Figur 2 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist das Gestell 14 als selbstfahrender, motorgetriebener Fahrwagen ausgebildet. Die Hohlwelle 18 ist in diesem Fall starr in dem Gestell 14 gehalten und ragt nach vorn aus dem Gestell heraus. Die Rollen 16 des Gestells sind hier als auswechselbare Räder gestaltet, so daß durch Verändern des Raddurchmessers oder des Radstands die Mittelachse der Hohlwelle 18 auf die Achse des Kanalrohres 12 zentriert werden kann.
Auf dem vorragenden vorderen Ende der Hohlwelle 18 ist drehbar ein gabelförmiger Drehkopf 50 montiert, in dem ein um eine Querachse 52 schwenkbarer Schwenkkopf 54 gelagert ist. Die Luftlanze 26 wird in diesem Fall durch ein verhältnismäßig kurzes Rohrstück bildet, das in dem Schwenkkopf 54 befestigt ist. Nicht gezeigte Motoren für den Schwenkantrieb des Schwenkkopfes 54 und den Drehantrieb des Drehkopfes 50 sind beispielsweise in dem Drehkopf 50 untergebracht. Auf der Hohlwelle 18 ist ein Antriebsritzel 56 angeordnet, das mit einem nicht gezeigten Antriebszahnrad für den Drehantrieb des Drehkopfes kämmt.
Die Luftlanze 26 ist innerhalb des Schwenkkopfes 54 mit einem flexiblen Verbindungsschlauch 58 verbunden, der durch die Hohlwelle 18 verläuft und am rückwärtigen Ende des Gestells 14 über eine Drehkupplung 60 mit dem Druckluftschlauch 32 verbunden ist. Die Drehkupplung 60 ist unmittelbar am Gestell 14 angehängt, damit die Zugkräfte des Druckluftschlauches 32 mittig in das Gestell 14 eingeleitet werden.
Die Fernsehkamera 34 ist so am Schwenkkopf 54 befestigt, daß der mit der Düse 28 bestrahlte Bereich der Rohrwand über ein Korn 62 anvisiert werden kann. Die Luftlanze 26 ist vorzugsweise auswechselbar, so daß ihre Länge an den Durchmesser des Kanalrohres 12 angepaßt werden kann.
Ungeachtet der in dieser Anmeldung verwendeten Bezeichnungen "Luftlanze" und "Druckluftschlauch" kann als Strahlmedium anstelle von Druckluft auch ein anderes Gas, vorzugsweise ein Inertgas wie etwa Stickstoff verwendet werden. Diesem Strahlmedium kann auch ein Strahlmittel in der Form fester Partikel zugesetzt sein. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Trockeneis-Pellets oder Trockenschnee als Strahlmittel. Ein als solcher bekannter Generator 64 für Trockeneis-Pellets ist stationär außerhalb des Kanalrohres 12 angeordnet und über eine Leitung 66 mit dem Druckluftschlauch 32 oder einer Zuleitung für diesen verbunden, so daß dem unter hohem Druck zugeführten Strahlmedium (Gas) Trockeneis-Pellets in der jeweils gewünschten Dosierung zugegegen werden können. Die Pellets werden dann mit Hilfe des Strahlmediums durch den Druckluftschlauch 32 und den Verbindungsschlauch 58 zur Luftlanze 26 transportiert und über die Düse 28 auf die Rohrwand gestrahlt. Hierdurch wird die Reinigungs- und Ablösewirkung des Strahlmediums auf dreifache Weise unterstützt: Zum einen werden an der Rohrwand haftende Verunreinigungen oder Sprengstoffreste durch die abrasive Wirkung der Pellets mechanisch entfernt. Weiterhin bewirkt die niedrige Temperatur des Trockeneises eine Versprödung des abzulösenden Materials, so daß dieses leichter zertrümmert und abgelöst werden kann. Darüberhinaus kommt es aufgrund der niedrigen Temperatur zu einem starken Temperaturgefälle zwischen der Wand des Kanalrohres 12 und den daran haftenden Verunreinigungen, so daß die Verunreinigungen durch differentielle thermische Schrumpfung abgelöst werden.
Dieser Reinigungseffekt kann nicht nur beim Entfernen von Sprengstoffresten, sondern auch beim Entfernen von anderen festsitzenden Verunreinigungen mit Vorteil ausgenutzt werden. Beim Ablösen von Sprengstoffresten hat die Verwendung von Trockenschnee oder Trockeneis den weiteren Vorteil, daß durch die intensive Kühlung die Gefahr einer Entzündung aufgrund von Reibungshitze vermieden wird. Außerdem wird durch die rückstandfreie Sublimation des Trockeneises zu gasförmigem CO2 eine Entsorgung des Strahlmittels überflüssig, selbst bei Verwendung von Luft als Strahlmedium wird eine inerte oder zumindest reaktionsträge Atmosphäre geschaffen, die die Explosionsgefahr weiter vermindert.
Wenn der Roboter 10 zum Entfernen von Sprengstoffresten eingesetzt wird, bestehen die Luftlanze 26 sowie sämtliche Teile des Roboters, die mit dem Strahlmittel in Berührung kommen könnten, aus vorzugsweise elektrisch leitfähigem Material. Durch Erdung dieser Teile läßt sich eine statische Aufladung des Strahlmittels (beispielsweise der Trockeneis-Pellets) und damit eine etwaige Funkenbildung zuverlässig verhindern. Im gezeigten Beispiel ist an dem Gestell 14 ein Erdungsband 68 aus einem leitfähigen Material, etwa aus Kupfer, angebracht, das über die (zumeist feuchte) Sohle des Kanalrohres 12 schleift und so gewährleistet, daß sich sämtliche Teile des Roboters 10 und das Kanalrohr 12 auf demselben Potential befinden. Wahlweise oder zusätzlich kann die Erdung auch über die Laufflächen der Rollen 16 erfolgen.
Erforderlichenfalls werden auch der Kompressor und der Generator 64 zu Erdungszwecken auf Metallgitter gestellt oder auf sonstige Weise geerdet.
Auch die in Figur 2 nicht gezeigte Auffangvorrichtung für die abgelösten Sprengstoffreste besteht aus leitenden Materialien und ist geerdet. Die Gummimanschette 48 kann beispielsweise durch eingelagerte Metalldrähte oder Graphitpartikel leitfähig gemacht werden. Falls die abgelösten Sprengstoffreste unmittelbar abgesaugt werden, wird hierzu vorzugsweise eine Wasserringpumpe eingesetzt. Zur Vermeidung von statischen Aufladungen ist es auch möglich, die Wand des Kanalrohres 12 vorbereitend oder während des Reinigungsvorgangs mit Hilfe des Roboters 10 anzufeuchten, etwa indem ein Wassernebel auf die Rohrwand gesprüht wird.
Im gezeigten Beispiel ist die Luftlanze 26 mit einem Seitenloch 70 versehen, um einen Teil des Druckluftstrahls abzuzweigen und auf das Objektiv der Fernsehkamera 34 zu richten und diese von Verunreinigungen zu säubern. Beim Einsatz von festem Strahlmittel ist das Seitenloch 70 so dimensioniert, daß Druckluft und Strahlmittel getrennt werden.
Abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel kann das Strahlmittel (etwa die Trockeneis-Pellets) auch über einen separaten Schlauch zugeführt und erst kurz vor der Düse 28 in die Luftlanze 26 eingespeist werden.
Das hier beschriebene Verfahren zum Entfernen von Sprengstoffresten in Kanalrohren läßt sich analog auch im Rahmen der Beseitigung von militärischen Altlasten dazu einsetzen, den Sprengstoff aus Munitionshülsen zu entfernen. In diesem Fall ist die Luftlanze nicht an einem selbstfahrenden Gestell, sondern in einer stationären Vorrichtung montiert. Auch auf den Drehkopf kann in diesem Fall verzichtet werden, wenn die Munitionshülse auf einen drehbaren Tisch aufgespannt wird.
Der vorgeschlagene Roboter eignet sich auch zum Reinigen von Rohren in Industrieanlagen, von Drainagerohren in Abfalldeponien und dergleichen.

Claims (1)

  1. Verfahren zum Ablösen von an einer Oberfläche haftenden Explosivstoffen mit Hilfe eines Strahlmediums, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlmedium Luft oder ein Inertgas ist.
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