Projekt 02464/02

Entwicklung eines Verfahrens zum Entlacken und zum Entfernen von Schichten von Flächen durch eishaltiges Hochdruckwasser und Bau eines Prototyps der Eisstrahlanlage

Projektträger

Maschinenkontor Heikendorf GmbH
Korügen 6
24226 Heikendorf
Telefon: 0431/24678

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

In dem abgeschlossenen Projekt AZ 02464/01 wurde in einer Labor- und Versuchsanlage gezeigt, daß mit einer Kombination von Hochdruckwasserstrahl und Eispellets eine Steigerung der Flächenleistung und eine verbesserte Qualität beim Entlacken und Entrosten metallischer Oberflächen in der Schiffsreparatur und im Stahlbau erreicht werden kann. Im Rahmen des des Projektes AZ 02464/02 sollten die gewonnenen Erkenntnisse in einem zu entwickelnden praxistauglichen Prototyp einer großtechnischen Anlage umgesetzt werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAls Grundlage für das Prototyp- Konzept wurden die den realen Dock- und Reparaturbetrieb berücksichtigenden Randbedingungen für den potentiellen Einsatz des Eisstrahlens zusammengestellt. Als Voraussetzung für die erforderliche Mobilität und unter Beachtung der rauhen Einsatzbedingungen wurde ein modulartiger, möglichst kompakter, containerisierter Aufbau der Gesamtanlage vorgesehen. Abweichend von der beim Teilvorhaben (TV1) verwendeten Verfahrenstechnologie, bei der die Nachkühlung des im Eisbereiter erzeugten Scherbeneises durch Tauchen in flüssigen Stickstoff erfolgte, wurde beim Prototyp der großtechnischen Anlage im Interesse einer platzsparenden Ausführung sowie einer Unabhängigkeit von Fremdlieferungen und laufender Verluste durch Verdunstung (Stickstoff) eine zweite Kältestufe realisiert. Weiterere Schwerpunkte der Entwicklungsarbeit waren die Komplexe Eisspeicherung, Eisdosierung und -förderung sowie die Optimierung der Zusammenführung von Eis und Hochdruckwasser in einer speziellen Strahldüse.
Für eine Öko- Bilanz mit dem Ziel, das Eisstrahlen unter wirtschaftlich- ökologischen Gesichtspunkten mit bekannten anderen Abtragsverfahren zu vergleichen, waren geeignete Daten zu ermitteln.


Ergebnisse und Diskussion

Ausgehend von den festgelegten Randbedingungen, den herausgearbeiteten Anforderungen an eine Einordnung des Eisstrahlens in den Dockbetrieb sowie von den Ergebnissen weiterer Vorversuche wurden die Einzelkomponenten der Eisstrahlanlage konzipiert, die umfangreichen Zulieferungen beschafft und die Komponenten einzeln und im Zusammenhang erprobt. Nach Abstellung von Defekten und Fertigungsfehlern wurden ausführliche, Versuchsreihen unter Praxisbedingungen in Laage/Kronskamp durchgeführt. Die Eisstrahlanlage arbeitete zufriedenstellend. Sie war aber noch störanfällig. Lösungsvorschläge für eine betriebssicherere Auslegung einer Serienanlage lägen vor. Montage- und Betriebsanleitungen wurden erarbeitet. Die im Teilvorhaben 1 vor kompetenten Praxisvertretern nachgewiesenen Abtragsleistungen konnten jedoch nicht wieder erreicht werden. Um die möglichen Ursachen für die verringerte Abtragsleistung einzugrenzen, wurden schrittweise in mehreren Versuchsreihen die Eisförderung, die Dosiereinrichtung und die Kühl-, Transport- und Siebeinrichtung umgangen und das Eis direkt über eine kurze Schlauchleitung sowohl der neuentwickelten als auch der alten Eisstrahllanze aus dem TV 1 zugeführt sowie wie beim TV 1 mit flüssigem Stickstoff nachgekühlt. Die bei der Eiserzeugung gegenüber der Laborausführung realisierten Veränderungen wurden herausgestellt. Deren Diskussion und die zusätzlichen Versuchsreihen brachten über die Bestätigung der Tauglichkeit der neuen Eisstrahllanze und des zumindest nicht entscheidenden Einflusses der längeren Förderleitung und der realisierten Eistemperatur hinaus keine kurz- bzw. mittelfristig für eine Verbesserung der Abtragsleistung verwertbaren Ansätze. Der beim Prototyp der großtechnischen Anlage gegenüber der Laboranlage im TV 1 anfallende erhöhte Energiebedarf u.a. für das periodische Abtauen und das ständige Durchkühlen der Förderleitung, die ständige Aufrechterhaltung der Betriebsbereitschaft auch in den Zeiten, in denen nicht gestrahlt wird, sowie die auftretenden Zeitverluste aufgrund des erforderlichen Umsetzens des Eiscontainers (begrenzte Schlauchlänge) lassen außerdem entgegen früheren Vergleichen eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung unter Berücksichtigung ökologischer Aspekte zu Ungunsten des Eisstrahlens ausschlagen.
Die Eisstrahlanlage wurde nach einer nochmaligen Überholung 05/97 zur weiteren , auch über den Umfang des abgeschlossenen Themas hinausgehenden Erprobung auf dem Werftgelände der HDW Howaldtswerke Deutche Werft in Kiel aufgestellt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Im November 1996 wurden Firmenvertreter von potentiellen Anwenderfirmen (u.a. HDW Kiel) zu einer Vorführung des Eisstrahlverfahrens eingeladen. Trotz der relativ geringen erreichten Abtragsleistung äußerten sich die Firmenvertreter positiv zum Grundkonzept der Prototypanlage. Im Rahmen von Fachvorträgen am Institut für Schiffbau Hamburg und auf dem Technologietag 1997 wurde Ergebnisse und Probleme diskutiert.


Fazit

Die Ergebnisse der Entwicklungsarbeiten zur Eisstrahlanlage haben die Möglichkeiten und noch vorhandene Beschränkungen bei einer großtechnische Umsetzung aufgezeigt.
Gleichzeitig wurde deutlich, daß die mit dem Übergang von einer Laboranlage zum Prototyp einer großtechnischen Anlage gestellten neuen Anforderungen an Eiserzeugung, Siebung, Nachkühlung, Speicherung und Förderung bezüglich der erreichbaren Wirkung, der hergestellten und speicherbaren Eismenge und des Energieverbrauchs bei technologisch begrenzter Baugröße beim gegenwärtigen Stand der Technik trotz zeitlicher Verlängerung des F/E Projektes, erheblicher zusätzlicher Aufwendungen und hohen Engagements der Beteiligten nur bedingt erfüllt werden konnten.
Ein Vergleich unter ökonomischen, ökologischen und betriebsrelevanten Gesichtspunkten spricht derzeit mehr für das Hochdruckwasserstrahlen ohne Eiszusatz. Lediglich für Sonderfälle z.B. bei besonders dicken, fest haftenden Anstrichen, begrenztem Aufgabenumfang und weitgehend stationärem Einsatz wäre gegenwärtig die Anwendung des Eisstrahlens denkbar.
Grundsätzlich neue Erkenntnisse in der kältetechnischen Grundlagenforschung würden jedoch auch beim Eisstrahlen für eine Leistungssteigerung in der Eiserzeugung, eine Reduzierung des erforderlichen Platzbedarfs der Anlage sowie eine Senkung der Energiekosten neue Spielräume eröffnen und ein erfolgversprechendes Wiederaufgreifen und eine weitere Nutzung der bisher erreichten Ergebnisse ermöglichen.