DE10102924C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Strahlbearbeiten, insbesondere formgenauen Abtragen und/oder Verdichten und/oder Beschichten, von festen Flächen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Strahlbearbeiten, insbesondere formgenauen Abtragen und/oder Verdichten und/oder Beschichten, von festen FlächenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Strahlbearbeiten, insbesondere formgenauen Abtragen und/oder Verdichten und/oder Beschichten, von festen Flächen, beispielsweise Entfernen von Lackfehlstellen aus Lackierungen, Glätten von Löt- und Schweißnähten, Abtragen von kontaminierten Betonschichten oder Rostschichten, Härten, Einebnen oder Beschichten von Metallflächen, bei dem ein Strahlmittel in einen durch Unterdruck erzeugten Trägerluftstrom mittels Schwerkraft und/oder Injektorwirkung zudosiert, in einem Schlauchleitungssystem zu einer Strahllanze befördert und auf durch eine Strahlkammer unter Unterdruck gesetzte Bearbeitungsfläche gelenkt, von dort in den Luftstrom zurückbefördert, gereinigt und im Kreislauf gefahren wird, wobei die Beschleunigung des Strahlmittels durch den Unterdruck erzeugt und die Strahlkammer von Bearbeitungsfläche zu Bearbeitungsfläche verschoben wird. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strahlgeschwindigkeit signifikant zu erhöhen und trotzdem die mit dem Strahlmittel in die Bearbeitungsfläche eingetragene Energiemenge für unterschiedlichste Anwendungsgebiete in weiten Grenzen bei geringem Energieeinsatz, hoher Flexibilität und umweltgerechter Zurückgewinnung und Wiederverwendung des Strahlmittels wirtschaftlich einzustellen. DOLLAR A Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass dem Strahlmittel mindestens ein zusätzlicher Energieimpuls durch mindestens einen weiteren vom Unterdruck angesaugten, mindestens unter ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Strahlbearbeiten,
insbesondere formgenauen Abtragen und/oder Verdichten und/oder
Beschichten, von festen Flächen, beispielsweise Entfernen von
Lackfehlstellen aus Lackierungen, Glätten von Löt- und
Schweißnähten, Abtragen von kontaminierten Betonschichten oder
Rostschichten, Härten oder Einebnen von Metallflächen, bei
dem ein Strahlmittel in einen durch Unterdruck erzeugten
Trägerluftstrom mittels Schwerkraft und/oder Injektorwirkung
zudosiert, in einem Schlauchleitungssystem zu einer
Strahllanze befördert und auf eine durch eine Strahlkammer
unter Unterdruck gesetzte Bearbeitungsfläche gelenkt, von dort
in den Luftstrom zurückbefördert, gereinigt und ggf. im
Kreislauf gefahren wird, wobei die Beschleunigung des
Strahlmittels durch den Unterdruck erzeugt und die
Strahlkammer von Bearbeitungsfläche zu Bearbeitungsfläche
verschoben wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens mit mindestens einen Behälter für die
Bevorratung eines Strahlmittels, einer an den Behälter
angeschlossenen Dosier- und/oder Injektoreinrichtung zum
Dosieren des Strahlmittels in einen von einem Saugaggregat
erzeugten Unterdruckluftstrom, einer mit der Dosier- und/oder
Injektoreinrichtung verbundenen Schlauchzuleitung zum
Transport des Strahlmittels-Luftstromes in eine zu einer unter
Unterduck gesetzten Strahlkammer geführten Strahllanze mit
Düse zum Bestrahlen der Bearbeitungsfläche und einer an die
Strahlkammer angeschlossenen Schlauchableitung zum Absaugen
des Strahlmittels und der abgetragenen Teilchen aus der
Strahlkammer in einen Abscheidebehälter und einen Filter, der
mit dem Saugaggregat verbunden ist.
Aus der DE 197 47 838 A1 ist ein gattungsbildendes Verfahren
zum trockenen Entfernen von Beschichtungen, Graffiti oder
sonstigen oberflächlichen Verunreinigungen auf ebenen oder
gekrümmten Flächen bekannt. Ein abrasives oder sanftes
Strahlmittel wird in einen in einem Schlauchleitungssystem
geführten Tragluftstrom eingebracht, durch diesen befördert,
beschleunigt und gegen die zu behandelnde Fläche geschleudert.
Das Strahlmittel wird dann durch den erzeugten Unterdruck von
50 bis 300 mbar in den Tragluftstrom zurückbefördert, in einer
Reinigungsvorrichtung gereinigt und dem Tragluftstrom erneut
zudosiert, so dass eine Kreislauffahrweise realisiert wird.
Das Strahlmittel-Luftgemisch wird vor seinem Auftreffen auf
der zu behandelnden Fläche in einer geradlinig verlaufenden
Beschleunigungsbewegung auf eine Strahlgeschwindigkeit von 20
bis 80 m/s beschleunigt, wobei die Beschleunigung durch eine
Durchmesserverringerung von der Zuleitungsstrecke auf die
Beschleunigungsstrecke erreicht wird.
Die mittels dieser Durchmesserverringerung erzielbare
Strahlgeschwindigkeit reicht zwar aus, um eine abrasive
Wirkung gegenüber Graffiti oder anderen oberflächlichen
Verunreinigungen zu erzielen. Für das Abtragen oder Einebnen
harter Oberflächen wie beispielsweise Löt- und Schweißnähte
sind die erzielbaren Strahlgeschwindigkeiten zu gering, so
dass das bekannte Verfahren unwirtschaftlich ist. Dies trifft
auch auf die Entrostung von metallischen Flächen oder den
Abtrag kontaminierter Betonschichten zu.
Der nach der DE 197 47 838 A1 erreichte Energieeintrag ist
andererseits viel zu hoch, wenn punktuelle Einschlüsse in
Lackschichten entfernt werden sollen. Mehrschichtige
Lackschichten sind bekanntlich bis zu 150 µm dick und bestehen
von außen nach innen gesehen aus einer Klarlack- und einer
Basislackschicht, einem Füller und einer Grundierungsschicht.
Insbesondere bei Metallic-Lackierungen von
Autokarosserieteilen, treten Fehlstellen in der Lackierung
auf, die vor allem durch punktuelle oder auch flächige
Einschlüsse in der Klarlack- oder Basislackschicht verursacht
werden. Diese Fehlstellen führen zu aufwendigen und teuren
Nacharbeiten, weil die Durchmesserverringerung nur eine
begrenzte Regulierung der Strahlgeschwindigkeit ermöglicht,
so dass einerseits bei zu hoch gewählter Auftreffenergie der
Strahlteilchen, die gesamte Lackierschicht zerstört bzw.
beeinträchtigt oder bei zu geringer Auftreffenergie die
Nacharbeit unwirtschaftlich wird.
Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art derart zu verbessern, dass die
Strahlgeschwindigkeit signifikant erhöht und trotzdem die mit
dem Strahlmittel in die Bearbeitungsfläche eingetragene
Energiemenge für unterschiedlichste Anwendungsgebiete in
weiten Grenzen bei geringem Energieeinsatz, hoher
Flexibilität und umweltgerechter Zurückgewinnung und
Wiederverwendung des Strahlmittels wirtschaftlich einstellbar
bleibt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten
Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und
durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Anspruches 12 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der
Vorrichtung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich vor allem dadurch
aus, dass die Geschwindigkeit der Strahlmittel in Abhängigkeit
von der Art und Form der Bearbeitungsfläche und des
Strahlmittels, vom Beladungsgrad des Trägerluftstromes mit
Strahlmittel, vom Unterdruck im Trägerluftstrom, von der
Strahlzeit und der Strahltemperatur in weiten Grenzen,
beispielsweise zwischen < 80 und 1000 m/s, regulierbar ist. So
kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Entfernen von
Fehlstellen aus Lackierungen, zum Glätten und Einebnen von
Lötnähten oder beispielsweise zum Abtragen von kontaminierten
Betonschichten bzw. zum Verdichten oder Beschichten von
Oberflächen gleichermaßen eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens ist einfach, aber zugleich robust im Aufbau. Sie
arbeitet mit einem Tragluftstrom von 0,1 m3/h bis 5000 m3/h.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen.
Die Erfindung soll nachstehend an mehreren
Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Funktionsschema des erfindungsgemäßen
Verfahrens,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch den Injektor
in der Schlauchzuleitung,
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Entfernen
punktueller Fehlstellen in Lackschichten,
Fig. 4 eine Ansicht der Strahlkammer, Strahllanze,
Strahlblende und Magnetfolie nach Fig. 3,
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Glätten von
Lötnähten,
Fig. 6 eine Ansicht der Strahlkammer, Strahllanze
und Maske nach Fig. 5 und
Fig. 7 einen Schnitt durch eine zwei Blechteile
verbindende Lötnaht mit aufgesetzter
Strahlkammer.
Die Fig. 1 zeigt ein prinzipielles Funktionsschema des
erfindungsgemäßen Verfahrens zum Strahlbehandeln einer
senkrechten ebenen Bearbeitungsfläche 1 mit einem Strahlmittel
2. Als Strahlmittel 2 wird Glasbruch, Korund, Zirkonsand,
feinkörnige Schlacke oder Stahlpartikel verwendet.
Mit einem Saugaggregat 3 wird ein Tragluftstrom 4 mit einer
Luftleistung von 0,1 m3/h bis 5000 m3/h erzeugt. Der
Saugstutzen 5 des Saugaggregates 3 ist mit einer
Schlauchableitung 6 verbunden, die zu einer Strahlkammer 7
führt. Mit dem Saugaggregat 3 wird ein Unterdruck von < 150 bis
zu 1000 mbar erzeugt. Im Behälter 8 befinden sich zwei
senkrecht übereinander angeordnete Schütt-Trichter 9 und 10,
die pneumatisch voneinander getrennt sind. Das Strahlmittel 2
gelangt durch die Schwerkraft aus dem Schütt-Trichter 9 in den
Schütt-Trichter 10 und von dort in eine Dosiereinrichtung 11
mit horizontal liegendem Dosierinjektor 12, der mit der
Schlauchzuleitung 13 verbunden ist. Durch den anliegenden
Unterdruck wird das Strahlmittel 2 angesaugt, das zusammen mit
dem Tragluftstrom in der flexiblen Schlauchzuleitung 13 einer
Strahllanze 14 zuströmt, die in die Strahlkammer 7 führt. Aus
der Strahlkammer 7 wird das Strahlmittel-Luft-Abtragteilchen-
Gemisch durch die Schlauchableitung 6 einem Abscheider bzw.
Zyklon 22 zugeführt, in dem eine Abtrennung des Strahlmittels
vom Tragluftstrom durchgeführt wird, bevor durch einen Filter
die Abtragteilchen aus dem Tragluftstrom abgetrennt werden und
letzterer dem Saugaggregat 3 zugeführt wird.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den in die Schlauchzuleitung
13 eingesetzten Injektor 15, dessen Mischrohr 16 in die
Strahlkammer 7 führt. Der Injektor 15 besteht aus einem
Düsenkörper 17 mit einer konisch sich verengenden in das
Mischrohr 16 führenden Eintrittöffnung 18. Das Ende 19 der
Schlauchzuleitung 13 ist mittig auf der Düsenkörperachse A-A
angeordnet und endet im Bereich der größten
Querschnittsverengung des Düsenkörpers 17. Koaxial zur
Schlauchzuleitung 13 sind Ansaugöffnungen als Ansaugring 20
zum Ansaugen von Atmosphärenluft angeordnet. Das Mischrohr 16
hat etwa einen 2fach größeren Durchmesser D2 gegenüber dem
Durchmesser d3 des Endes 19 der Schlauchzuleitung 13, so dass
der über den Ansaugring 20 geförderte Luftstrom LVZ einen
Unterdruck PUI erzeugt, der das Tragluft-Strahlmittel-Gemisch
aus der Schlauchleitung 13 zusätzlich durch die
Ansaugöffnungen 20 ansaugt und beschleunigt.
Der Luftstrom LVZ wirkt auf das Tragluft-Strahlmittel-Gemisch
wie ein Energieimpuls geschwindigkeitserhöhend. Dadurch werden
Strahlgeschwindigkeiten von bis zu 1000 m/s erreicht.
Je nach den in Abhängigkeit des Materials der
Bearbeitungsfläche und der Art und Form des Strahlmittels
lassen sich durch Regulierung der Luftmenge LVZ die Variation
des anliegenden Unterdruckes, der Strahlzeit, der
Strahltemperatur und den geometrischen Verhältnissen am
Injektor 15 die Strahlgeschwindigkeiten entsprechend den
vorliegenden Bearbeitungsaufgaben einstellen. Alle
wesentlichen Bauteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen
sich entsprechend den Anwendungsfällen baukastenmäßig
zusammensetzen.
Aus einer Lackierung eines Autokarosserieteiles sollen mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren Fehlstellen beseitigt werden.
Fig. 3 zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden soll.
Die Vorrichtung nach Fig. 3 besteht im wesentlichen aus einer
Strahlkammer 7 mit darin angeordneter Strahllanze 14, einer
Dosierschnecke 11, die über die Schlauchzuleitung 13 mit der
Strahllanze 14 in Verbindung steht, einem Bevorratungsbehälter
44 für Strahlmittel 2, welcher mit der Dosierschnecke 11 über
eine Beschickungsleitung 45 verbunden ist, einem Absaugstutzen
21, der einerends in die Strahlkammer 7 und anderenends über
die Schlauchableitung 6 in einen Abscheider 22 führt und aus
dem mit diesem saugseitig verbundenen Saugaggregat 3.
Die Strahlkammer 7 ist - wie Fig. 4 zeigt - aus einem
zylindrischen Hülsenkörper 23 gebildet, der einen inneren
Aufnahmeraum 24 aufweist. In den inneren Aufnahmeraum 24 ist
die dünne Strahllanze 14 entlang der Hülsenachse B-B durch
eine Bohrung 25 in der oberen Hülsenwandung 26 eingeschoben
und in dieser Bohrung mittels einer Schraube klemmend
gehalten.
Das der oberen Hülsenwandung 26 gegenüberliegenden Ende des
Hülsenkörpers 23 ist offen und weist eine in der Hülsenwandung
27 eingearbeitete Ausnehmung 28 auf, in die ein Blendenkörper
29 eingesetzt ist. Der Blendenkörper 29 verschließt den
Aufnahmeraum 24 des Hülsenkörpers 23. Im Blendenkörper 29 ist
eine kreisförmige Öffnung 30 eingearbeitet, welche sich nach
innen trichterförmig (konisch) erweitert. Der Blendenkörper 29
besteht aus verschleißfestem Werkstoff, der außenseitig mit
einer Magnetfolie 31 versehen ist. Zweckmäßig ist die
Magnetfolie 31 auf dem Blendenkörper 29 aufgeklebt und weist
ebenso eine Öffnung 32 auf, welche in ihrer Lage mit der
Öffnung 30 des Blendenkörpers 29 übereinstimmt.
Die Strahllanze 14 ist soweit in den Aufnahmeraum 24
hineingeschoben, dass die Austrittsöffnung 33 der Strahllanze
14 bis in die Nähe der Öffnung 30 des Blendenkörpers 29
reicht.
Der Absaugstutzen 21 mündet etwas unterhalb der oberen
Hülsenwandung 26 mit ausreichendem Abstand zur
Austrittsöffnung 33 der Strahllanze 14 in den Hülsenkörper 23.
Der Antrieb der Dosierschnecke 11 ist über ein Zeitrelais 34
ausschaltbar. Die Dosierschnecke 11 fördert daher nur solange
Strahlmittel aus dem Behälter 44 bis das Zeitrelais 34 den
Antrieb wieder ausschaltet.
Das erfindungsgemäße Verfahren läuft wie folgt ab. An mehreren
lackierten Blechproben wird nach einer Schichtdickenbestimmung
diejenige Strahldauer und Strahlmenge an Strahlmittel als Maß
für den erforderlichen Energieeintrag in die Fehlstelle
bestimmt, die notwendig ist, um beispielsweise die
Klarlackschicht und die Basislackschicht bis zum Füller
abzutragen. Die Schaltzeit des Zeitrelais 34 der
Dosierschnecke 11 wird auf diese bestimmte Zeit eingestellt
und die zuvor bestimmte Strahlmenge an Strahlmittel in den
Tragluftstrom eingeschleust.
Bei einer Metallic-Lackierung, bestehend aus etwa 18 µm
Grundierungsschicht, 25 µm Füller, 12 µm Basislack und 35 µm
Klarlack, hat sich eine Schaltzeit von 14 sec und eine
Strahlmittelmenge von 7 g mit einer Körnung von 80 µm als
vorteilhaft erwiesen.
Nach Ablauf der Schaltzeit schaltet das Zeitrelais 34 die
Dosierschnecke 11 ab. Es erfolgt keine Einschleusung des
Strahlmittels in den vom Saugaggregat 3 erzeugten
Tragluftstrom, der während der stillstehenden Dosierschnecke
11 aufrechterhalten wird und das verbrauchte Strahlmittel
durch die Absaugleitung 46 in den Abscheider 22 fördert. Im
Abscheider 22 trennt ein Zyklon 47 das Strahlmittel 2 von dem
abgetragenen Lack, der vom Saugaggregat 3 in einen Filter 35
entsorgt wird.
Anschließend wird das Strahlergebnis visuell begutachtet und
dadurch ermittelt, ob der Einschluss aus der Lackschicht
entfernt wurde. Ist dies nicht der Fall, wird die
Dosierschnecke 11 wieder eingeschaltet. Die Dosierschnecke
fördert sodann wiederum Strahlmittel in den Tragluftstrom
solange bis das Zeitrelais 34 die Dosierschnecke 11
abschaltet.
Durch die Änderung von Strahlgut, Strahlzeit und
Strahlgutmenge lässt sich der für das Herauslösen des
Einschlusses aus der Lackschicht notwendige Energieeintrag
sehr genau einstellen und auch dosieren.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren soll eine zwei gebogene
Bleche 48 verbindende Lötnaht 36 eingeebnet und geglättet
werden. Lötnähte weisen bedingt durch den Erstarrungsvorgang
der Metallschmelze im Nahtbereich immer gewisse Unebenheiten
auf, die bei einer nachfolgenden Lackierung zu einer
Beeinträchtigung der Gleichmäßigkeit des Lackauftrags im
Bereich der Lötnaht führen.
Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Glätten von
derartigen Lötnähten, die in ihrer Konstruktion dem bereits
beschriebenen Systemaufbau entspricht.
In der Fig. 6 ist die Strahlkammer 7 dargestellt, die aus
einem auf die zu bearbeitende Fläche der Lötnaht 36
aufsetzbaren Körper 37, einer in den Körper 37 bis nahe der
Lötnaht 36 unter einem Winkel α zur Flächennormalen N der
Lötnaht 36 eintauchende Strahllanze 14, einer Abdeckmaske 38,
die den Körper 37 verschließt und eine der Lötnaht
entsprechende spaltförmige Austrittsöffnung 39 für das
Strahlmittel besitzt, sowie einen trichterförmig erweiternden
Absaugstutzen 40 gebildet ist. Die Strahllanze 14 hat ein
spaltförmig ausgebildetes Ende 41, dessen Längsausdehnung in
etwa der Längsausdehnung der Bearbeitungsfläche der Lötnaht 36
entspricht. Dadurch ist gewährleistet, dass die gesamte
Bearbeitungsfläche der Lötnaht 36 gleichmäßig mit Strahlmittel
beaufschlagt werden kann. Die Strahllanze 14 ist wie bereits
zuvor beschrieben mit der Schlauchzuleitung 13 verbunden, in
der der eingangs näher beschriebene zusätzliche Injektor 15
angeordnet ist.
Die Abdeckmaske 38 liegt auf einer Schaumgummilage 42 fixiert
auf, welche in diesem Beispiel zweigeteilt ist, um die
Höhenunterschiede bei im Stoßbereich von Blechkanten
verlaufenden Lötnähten 36 ausgleichen zu können (s. Fig. 7).
Dazu haben die beiden Teile 42a und 42b der Schaumgummilage 42
eine unterschiedliche Dicke. Die Schaumgummilage 42 ist
beispielsweise an den Blechteilen durch eine Magnetfolie
fixiert, so dass ein problemloses Versetzen entlang der zu
bearbeitenden Lötnaht möglich ist. Natürlich kann das Fixieren
auch durch mechanisch aufgebrachte Kräfte, durch ein Vakuum
oder Adhäsion erfolgen.
Die Schaumgummilage 42 als Verschleißlage sichert den
weitgehend luftdichten Abschluss der Strahlkammer 7, wobei
Unebenheiten abgedeckt werden.
In diesem Beispiel arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren mit
einem Unterdruck von 320 mbar, einem Tragluftstrom von 180 m3/h
und mit einer Strahlmittelgeschwindigkeit von etwa 180 m/s.
Es soll eine kontaminierte Betonschicht von einer Betonfläche
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren abgetragen werden. Der
Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht der zuvor
beschriebenen Prinzipdarstellung. Der vom Saugaggregat 3
erzeugte Tragluftstrom von etwa 3000 bis 5000 m3/h wird
aufgeteilt und mehreren fächerartig zueinander ausgerichteten
Strahllanzen 14 durch jeweils separate Schlauchzuleitungen 13
zugeführt. Jede der Schlauchzuleitungen 13 ist mit einem
Injektor 15 versehen, der dem Tragluftstrom-Strahlmittel-
Gemisch einen zusätzlichen Energieschub zur signifikanten
Erhöhung der Strahlgeschwindigkeit versetzt. Alle Strahllanzen
14 führen in eine gemeinsame Strahlkammer 7, die auf der
Betonfläche verschiebbar ist. Das Saugaggregat 3 erzeugt einen
Unterdruck von 400 bis 500 mbar und es werden
Strahlgeschwindigkeiten von etwa 300 m/s erreicht.
Das Strahlmittel-Betonteilchen-Gemisch gelangt über die
Schlauchableitung 6 in den Abscheider 22, wo das Strahlmittel
abgeschieden, gefiltert und dem geschlossenen Kreislauf
wieder zugeführt wird.
In einem Feinfilter wird das Strahlmittel von dem
abgestrahlten Betonteilchen getrennt. Der Tragluftstrom tritt
gereinigt in das Saugaggregat 3 ein.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können problemlos
Flächenabtragsleistungen von 4,6 m2/h bei einer Abtragsstärke
von 10 mm erreicht werden.
Die Abtragstärke kann durch das erfindungsgemäße Verfahren so
eingestellt werden, dass bei kontaminierten Betonschichten nur
eine den Erfordernissen gerechte Betonmenge abgetragen wird.
Damit wird gesichert, dass nur geringe Betonmassen entsorgt
werden müssen bzw. als Sondermüll anfallen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren soll die Oberfläche einer
Fläche verdichtet werden. Hierzu läuft das erfindungsgemäße
Verfahren wie vordem beschrieben ab. Es wird ein Strahlmittel
aus Stahl eingesetzt, das bei seinem Auftreffen die Oberfläche
verdichtet und damit oberflächlich härtet.
Das Strahlmittel besteht je nach Art des zu verdichtenden
Untergrundes beispielsweise aus kugelförmigen Stahlpartikeln
mit Durchmessern zwischen 50 µm und 5000 µm. Die
Strahlgeschwindigkeiten liegen oberhalb von 250 m/s.
Es soll auf eine zuvor nach Beispiel 4 verdichtete Oberfläche
eine Zinkbeschichtung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
aufgebracht werden. Als Strahlmittel werden Zinkpartikel mit
einer Korngröße von 20 µm verwendet. Diese Partikel werden
durch den Injektor 15 auf eine Geschwindigkeit von 180 m/s
beschleunigt. Beim Auftreffen der Zinkpartikel auf die
Oberfläche wird die Bewegungsenergie in Wärmeenergie
umgewandelt, die ausreicht, eine Zinkschicht auf der
Oberfläche auszubilden.
1
Bearbeitungsfläche
2
Strahlmittel
3
Saugaggregat
4
Tragluftstrom
5
Saugstutzen
6
Schlauchableitung
7
Strahlkammer
8
Behälter
9
,
10
Schütt-Trichter in
8
11
Dosiereinrichtung, Dosierschnecke
12
Dosierinjektor
13
Schlauchzuleitung
14
Strahllanze
15
Injektor
16
Mischrohr
17
Düsenkörper von
15
18
Eintrittsöffnung
19
Ende der Schlauchzuleitung
13
20
Ansaugring mit Ansaugöffnungen
21
Absaugstutzen
22
Abscheider, Zyklon
23
Zylindrischer Hülsenkörper
24
Innerer Aufnahmeraum von
23
25
Obere Hülsenwandung
26
Bohrung
27
Hülsenwandung
28
Ausnehmung
29
Blendenkörper
30
Öffnung
31
Magnetfolie
32
Öffnung in
31
33
Austrittsöffnung von
14
34
Zeitrelais
35
Filter
36
Lötnaht
37
Körper von
7
38
Abdeckmaske
39
Austrittsöffnung in
38
40
Absaugstutzen
41
Ende von
14
42
Verschleißlage, Schaumgummilage
42
a,
42
b Teile von
42
43
Geteilte Magnetfolie
44
Bevorratungsbehälter für Strahlmittel
45
Beschickungsleitung
46
Absaugleitung
47
Zyklon im Abscheider
A-A Düsenkörperachse
B-B Hülsenkörperachse
d2
A-A Düsenkörperachse
B-B Hülsenkörperachse
d2
;Durchmesser des Mischrohrs
d3 Durchmesser des Endes der Schlauchzuleitung
N Flächennormale der Bearbeitungsfläche
PUI
d3 Durchmesser des Endes der Schlauchzuleitung
N Flächennormale der Bearbeitungsfläche
PUI
Zusätzlicher Unterdruck im Injektor
15
a Winkel der Strahllanze
Claims (30)
1. Verfahren zum Strahlbearbeiten, insbesondere
formgenauen Abtragen und/oder Verdichten und/oder
Beschichten, von festen Flächen, beispielsweise Entfernen von
Lackfehlstellen aus Lackierungen, Glätten von Löt- und
Schweißnähten, Abtragen von kontaminierten Betonschichten
oder Rostschichten, Härten, Einebnen oder Beschichten von
Metallflächen, bei dem ein Strahlmittel in einen durch
Unterdruck erzeugten Trägerluftstrom mittels Schwerkraft
und/oder Injektorwirkung zudosiert, in einem
Schlauchleitungssystem zu einer Strahllanze befördert und auf
durch eine Strahlkammer unter Unterdruck gesetzte
Bearbeitungsfläche gelenkt, von dort in den Luftstrom
zurückbefördert, gereinigt und ggf. im Kreislauf gefahren
wird, wobei die Beschleunigung des Strahlmittels durch den
Unterdruck erzeugt und die Strahlkammer von
Bearbeitungsfläche zu Bearbeitungsfläche verschoben wird,
dadurch gekennzeichnet, dass dem
Strahlmittel mindestens ein zusätzlicher Energieimpuls durch
mindestens einen weiteren vom Unterdruck angesaugten,
mindestens unter Atmosphärendruck stehenden Gasstrom zum
Erreichen einer deutlich über der Strömungsgeschwindigkeit
des Trägerluftstromes liegenden Endgeschwindigkeit
stromaufwärts vom Dosierort erteilt wird, mit der der
Energieeintrag in die zu bearbeitende Fläche in Abhängigkeit
der Parameter Art und Form der Bearbeitungsfläche und des
Strahlmittels, Beladungsgrad des Trägerluftstromes mit
Strahlmittel, Unterdruck im Trägerluftstrom, Strahlzeit und
Strahltemperatur eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass der weitere Gasstrom in
einzelne Teilströme zerlegt und koaxial zur Strömungsrichtung
nach einer Verengung des Strömungsquerschnitts in der
Strahllanze dem Tragluftstrom zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, dass der Unterdruck auf < 150 bis
1000 mbar, vorzugsweise 400 bis 700 mbar, und das
Strahlmittel auf eine Endgeschwindigkeit von < 80 bis 1000 m/s,
vorzugsweise 150 bis 330 m/s, eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass als Gasstrom
atmosphärische Luft oder Schutzgas, vorzugsweise Inertgas,
verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass der Tragluftstrom 0,1 m3/h
bis 5000 m3/h beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis, 5 dadurch
gekennzeichnet, dass der Energieeintrag in die
Bearbeitungsfläche zusätzlich durch einen getakteten
Impulsbetrieb von Dosierung und Strahlzeit gesteuert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, dass die Dosierung und die
Strahlzeit durch eine Dosiereinrichtung mit einem Zeitrelais
gesteuert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass der mit Strahlmittel
beladene Tragluftstrom vor Erreichen der Bearbeitungsfläche in
separate Teilströme aufgeteilt, jedem dieser Teilströme ein
Energieimpuls zugeführt und alle Teilströme simultan über die
Bearbeitungsfläche fächerartig geführt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass als Strahlmittel Glasbruch,
Korund, Zirkonsand, feinkörnige Schlacke bzw. Stahlpartikel
oder deren Gemische zum Abtragen verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass als Strahlmittel ein
kugelförmiges Granulat aus Glas, Stahl, Stahlguss, Keramik,
Korund oder deren Gemische mit einer Partikelgröße von 5 bis
5000 µm zum Verdichten verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, das als Strahlmittel
Metallpartikel, vorzugsweise Zink-Blei-Zinn-, Aluminium-,
Magnesiumpartikel oder deren Legierungen, verwendet werden.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, mit mindestens einen Behälter für die Bevorratung
eines Strahlmittels, einer an den Behälter angeschlossenen
Dosier- und/oder Injektoreinrichtung zum Dosieren des
Strahlmittels in einen von einem Saugaggregat erzeugten
Unterdruckluftstrom, einer mit der Dosier- und/oder
Injektoreinrichtung verbundenen Schlauchzuleitung zum
Transport des Strahlmittels-Luftstromes in eine zu einer unter
Unterduck gesetzten Strahlkammer geführten Strahllanze mit
Düse zum Bestrahlen der Bearbeitungsfläche und einer an die
Strahlkammer angeschlossenen Schlauchableitung zum Absaugen
des Strahlmittels und der abgetragenen Teilchen aus der
Strahlkammer in einen Abscheidebehälter und einen Filter, der
mit dem Saugaggregat verbunden ist, dadurch
gekennzeichnet, dass die Strahllanze (15) vor
ihrem Eintritt in die Strahlkammer (7) stromaufwärts von der
Dosier- und/oder Injektoreinrichtung (11) mit der
Schlauchzuleitung (13) mindestens einen weiteren Injektor
(15) zum Erzeugen und Einleiten eines zusätzlichen
Energieimpulses durch Ansaugen mindestens eines mindestens
unter Atmosphärendruck stehenden Gasstromes auf das
Strahlmittel bildet.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, dass die Strahllanze (14) mit
einem koaxial zur Schlauchzuleitung (13) angeordneten,
Ansaugöffnungen aufweisenden Ansaugring (20) und einem
innenliegenden, eine Querschnittsverengung aufweisenden
Düsenkörper (17) mit Mischrohr (16) versehen ist, in den das
Ende (19) der Schlauchzuleitung (13) mittig auf der
Düsenkörperachse (A-A) bis in den Bereich der maximalsten
Querschnittsverengung des Düsenkörpers (17) geführt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 und 13, dadurch
gekennzeichnet, dass das Verhältnis der inneren
Durchmesser von Schlauchzuleitung (13) und Düsenkörper (17) < 1
bis 1000 beträgt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 12 dadurch
gekennzeichnet, dass die Strahlkammer (7) aus
einem Hülsenkörper (23) gebildet ist, in dem die Strahllanze
(14) in Hülsenachsrichtung (B-B) bis nahe eines den
Hülsenkörper (23) endseitig verschließenden Blendenkörpers
(29) angeordnet ist, in der eine sich in Flucht der
Strahllanze (14) in das Innere des Hülsenkörpers (23)
erweiternde Austrittsöffnung (30) mit einem geringen
Querschnitt vorgesehen ist, wobei der Blendenkörper (29) so
auf der Bearbeitungsfläche (1) gehalten ist, dass die
Austrittsöffnung (30) mit der Position des Bearbeitungspunktes
übereinstimmt und dass die Schlauchableitung (6) senkrecht zur
Hülsenachsrichtung (B-B) oberhalb der Austrittsöffnung (30)
angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch
gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung
(30) im Blendenkörper (29) einen Querschnitt von 1 bis 20 mm2
aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 und 16, dadurch
gekennzeichnet, dass sich die Austrittsöffnung
(30) nach innen trichterförmig erweitert.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch
gekennzeichnet, dass der Winkel der
Austrittsöffnung (30) im Blendenkörper (29) 90° beträgt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 15 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, dass der Blendenkörper (29) aus
verschleißfestem Werkstoff, wie Keramik oder Stahl, besteht.
20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen
Ansprüche 15 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, dass der Blendenkörper (29) in
der endseitigen Öffnung (32) lösbar eingesetzt ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch
gekennzeichnet, dass der Blendenkörper (29) mit
einer Magnetfolie (31) an der zu behandelnden Fläche gehalten
ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch
gekennzeichnet, dass der Blendenkörper (29) durch
Vakuum oder mechanische Kräfte an der zu behandelnden Fläche
gehalten ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch
gekennzeichnet, dass der Blendenkörper (29) durch
Adhäsion, vorzugsweise Klebung, um die zu behandelnde Fläche
gehalten ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 12 und 15, dadurch
gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung (11)
eine Schnecke ist, welche mit einem Zeitrelais (34) zum Zu-
und Abschalten der Dosiereinrichtung verbunden ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, dass die Strahlkammer (7) aus
einem quaderförmigen, auf die Bearbeitungsfläche aufsetzbaren
Körper (37) gebildet ist, in dem die Strahllanze (14) unter
einem Winkel von 5 bis 179° zur Normalen (N) der
Bearbeitungsfläche (1) bis nahe einer die Bearbeitungsfläche
abdeckenden Maske (38) mit einer der Bearbeitungsfläche
entsprechenden schlitzförmigen Öffnung (39) geführt ist und
eine Austrittsöffnung (33) aufweist, der die Öffnung (39)
überdeckt, und dass die Absaugöffnung der Schlauchableitung
(6) in der Flächennormalen (N) oberhalb der Bearbeitungsfläche
angeordnet ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch
gekennzeichnet, dass die Maske (38) auf einer
Verschleißlage (42) angeordnet ist, die ihrerseits durch
Vakuum, mechanisch wirkende Kräfte, Magnetkräfte oder Adhäsion
auf der Bearbeitungsfläche (1) gehalten ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch
gekennzeichnet, dass die Verschleißlage (42) den
Strahlbereich abgrenzt.
28. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch
gekennzeichnet, dass die Verschleißlage (42)
zweigeteilt ist, wobei deren Teile entlang dar Öffnung (39)
angeordnet sind.
29. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch
gekennzeichnet, dass die Teile der Verschleißlage
(42) eine unterschiedliche Dicke aufweisen.
30. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch
gekennzeichnet, dass die Verschleißlage (42) aus
Gummi, beispielsweise Schaumgummi, besteht.
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