DE102008037088A1 - Nozzle element for discharging of carbon dioxide, has snow-generation channel, which has inlet opening for supplying fluid carbon dioxide - Google Patents

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Abstract

The nozzle element (1) has a snow-generation channel (5), which has an inlet opening (3) for supplying a fluid carbon dioxide. An outlet opening (4) is provided for discharging the gas-formed carbon dioxide and carbon dioxide snow. The snow-generation channel is formed in helical shape. A carrier medium channel is provided for supplying the carrier medium, in which the outlet opening of the snow-generation channel is discharged. An independent claim is included for a method for producing carbon dioxide snow.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Düsenelement zum Ausgeben von CO2-Schnee und ein Verfahren zur Herstellung von CO2-Schnee.The present invention relates to a nozzle element for discharging CO 2 snow and a method for producing CO 2 snow.

Zum Reinigen der Oberflächen von Gegenständen im industriellen Bereich sind unterschiedlichste chemische und physikalische Reinigungsverfahren und Möglichkeiten bekannt.To the Cleaning the surfaces of objects in industrial Range are various chemical and physical cleaning methods and possibilities known.

Chemische Reinigungsverfahren erfordern auf Grund der dort verwendeten oft aggressiven Mittel und auf Grund gesetzlicher Vorschriften einen hohen Aufwand an Sicherheits- und Entsorgungseinrichtungen. Daher ist es bei den physikalischen Reinigungsverfahren, bei denen die Verunreinigungen in der Regel durch Beschuss oder Bestrahlung der zu reinigenden Oberfläche mit Sand-, Metall- und/oder Glaspartikeln entfernt werden, erforderlich, dass das Reinigen selbst in gesonderten Kabinen durchgeführt wird.Dry Cleaning procedures often require due to the used there aggressive means and due to legal regulations one high expenditure on safety and disposal facilities. Therefore It is the physical cleaning processes in which the Impurities usually by bombardment or irradiation of the surface to be cleaned with sand, metal and / or glass particles to be removed, it is necessary that the cleaning itself in separate Cabins is performed.

Eine weitere Alternative besteht darin, Bauteile mittels Beschuss durch Trockeneis zu reinigen. Beim Trockeneis handelt es sich um in den festen Aggregatszustand überführtes und auf mindstens –78,5°C gekühltes Kohlendioxyd. Trockeneis geht unter Atmosphärendruck unmittelbar vom festen Aggregatszustand in den gasförmigen über, wobei keine Schmelzflüssigkeit entsteht. Dadurch kann auf besonders einfache Weise, nämlich mit normaler Druckluft, sowohl der Beschuss mit Trockeneis als auch die Absaugung und Abfuhr der Schmutzpartikel erfolgen.A Another alternative is to use components by means of bombardment To clean dry ice. The dry ice is in the solid state and transferred to at least -78.5 ° C. cooled carbon dioxide. Dry ice goes under atmospheric pressure directly from the solid state of matter into the gaseous state, where no molten liquid is formed. This can be up particularly simple way, namely with normal compressed air, both the bombardment with dry ice and the suction and removal the dirt particles take place.

In der DE 199 50 016 A1 ist eine CO2-Partikel-Düse beschrieben. Diese CO2-Partikel-Düse besitzt eine Zuleitung, über die flüssiges CO2 oder ein Gemisch aus gasförmigen und flüssigem CO2, einer Expansionsdüse zugeführt werden. Mittels der Expansionsdüse wird das flüssige CO2 in einer Kammer entspannt. Die dabei auftretende Druckminderung verursacht eine teilweise Umwandlung des flüssigen CO2 in CO2-Schnee. Der CO2-Schnee wird an dem über die Zuleitung zugeführten und/oder von dem bei der Entspannung entstehenden gasförmigen CO2 mitgerissen, in der Kammer mit geeigneten Mitteln verdichtet und mit dem gasförmigen CO2 abgestrahlt. Auf diese Weise wird ein CO2-Partikelstrom bestehend aus CO2-Kaltgas und CO2-Trockeneispartikeln erzeugt, der zur Reinigung und/oder Kühlung von Werkstücken eingesetzt werden kann.In the DE 199 50 016 A1 is described a CO 2 particle nozzle. This CO 2 particle nozzle has a feed line, via which liquid CO 2 or a mixture of gaseous and liquid CO 2 , are fed to an expansion nozzle. By means of the expansion nozzle, the liquid CO 2 is released in a chamber. The resulting pressure reduction causes a partial conversion of the liquid CO 2 into CO 2 snow. The CO 2 snow is entrained in the supplied via the supply line and / or by the formed during the expansion of gaseous CO 2 , compressed in the chamber by suitable means and emitted with the gaseous CO 2 . In this way, a CO 2 particle stream consisting of CO 2 cooling gas and CO 2 dry ice particles is produced, which can be used for cleaning and / or cooling of workpieces.

Aus der EP 1 501 655 B1 geht ein Strahlverfahren und eine Strahlvorrichtung hervor. Bei diesem Verfahren zur Reinigung von Oberflächen wird flüssiges CO2 über eine Zuleitung einem Entspannungsraum zugeführt. Durch die Entspannung wird das flüssige CO2 in Trockeneisschnee umgewandelt und zusammen mit einem Trägergas unter Druck zu einer Strahldüse zugeführt. Das Trägergas wird unter Druck über eine Strahlleitung der Strahldüse zugeführt und das CO2 wird aus dem Entspannungsraum stromaufwärts der Strahldüse in die Strahlleitung eingeleitet. Das Gemisch aus Trägergas und Trockeneisschnee wird in der Strahldüse auf annähernd Schallgeschwindigkeit beschleunigt und dann auf eine zu reinigende Oberfläche abgestrahlt.From the EP 1 501 655 B1 goes forth a blasting method and a blasting device. In this process for the cleaning of surfaces liquid CO 2 is supplied via a supply line to a relaxation space. By relaxing the liquid CO 2 is converted into dry ice snow and fed together with a carrier gas under pressure to a jet nozzle. The carrier gas is supplied under pressure via a jet line of the jet nozzle and the CO 2 is introduced from the expansion space upstream of the jet nozzle in the jet line. The mixture of carrier gas and dry ice snow is accelerated in the jet nozzle to approximately the speed of sound and then emitted to a surface to be cleaned.

Die DE 10 2005 005 638 B3 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen, Aktivieren oder Vorbehandeln von Werkstücken mittels eines Kohlendioxyd-Schnee-Strahles. Der Kohlendioxyd-Schnee-Strahl wird aus unter Druck stehendem CO2-Fluiden erzeugt und zusammen mit einem Trägerdruckgas durch eine Auslassdüse beschleunigt und ausgegeben. Ein zweiphasiges Kohlendioxydgas und Kohlendioxydpartikel werden in einer Agglomerationskammer durch Agglomeration und Verdichtung von Kohlendioxydschneekristallen erzeugt und dem Trägergas in einer mehrstufigen Mischkammer mit umströmtem zentrischen Strahlrohr für die Zuführung des Trägergases radial zugemischt. Auf diese Weise wird eine turbulente Gasströmung hoher Energie zum Bearbeiten des Werkstücks erzeugt.The DE 10 2005 005 638 B3 discloses a method and apparatus for cleaning, activating or pretreating workpieces by means of a carbon dioxide snow jet. The carbon dioxide snow jet is generated from pressurized CO 2 fluids and accelerated and discharged along with a carrier pressurized gas through an outlet nozzle. A biphasic carbon dioxide gas and carbon dioxide particles are generated in an agglomeration chamber by agglomeration and compression of carbon dioxide snow crystals and mixed radially with the carrier gas in a multi-stage mixing chamber with a centric jet pipe flowed around for the supply of the carrier gas. In this way, a turbulent gas flow of high energy is generated for machining the workpiece.

Die CO2-Schnee-Erzeugung ist ein quasi kontinuierlicher Vorgang. Dabei wird aus feinem Nebel Schnee erzeugt, wobei die gefrierenden Nebelkristalle zu Schneeflocken agglomerieren.CO 2 snow production is a quasi-continuous process. Snow is produced from fine mist, with the freezing fog crystals agglomerating into snow flakes.

Die Erzeugung von CO2-Schnee vor Ort mittels einer Düse aus flüssigem CO2 und die direkte Bestrahlung einer Oberfläche mit diesem Schnee, ggf. mit Unterstützung von Druckluft, ist verfahrenstechnisch vergleichsweise einfach zu handhaben und leicht zu automatisieren.The generation of CO 2 snow locally by means of a nozzle of liquid CO 2 and the direct irradiation of a surface with this snow, possibly with the assistance of compressed air, is procedurally comparatively easy to handle and easy to automate.

Die Partikelgröße der CO2-Schneeflocken hängt stark von der Wegstrecke ab, die das expandierende CO2, meist innerhalb einer Düse zurücklegt. In der Regel wird eine Wegstrecke von ca. 500 mm bis 800 mm benötigt. Bei herkömmlichen Expansionsdüsen ist hierfür ein geradliniges Rohr vorgesehen. Dadurch weisen die Düsen eine gewisse Größe auf.The particle size of the CO 2 snowflakes strongly depends on the distance that covers the expanding CO 2 , usually within a nozzle. As a rule, a distance of about 500 mm to 800 mm is required. In conventional expansion nozzles, a straight pipe is provided for this purpose. As a result, the nozzles have a certain size.

Derartige CO2-Schneedüsen bzw. CO2-Schneepistolen werden vor allem zum Reinigen von Werkstücken verwendet. Bei der Handhabung, sowohl manuell als auch automatisch mittels Roboter, sind große Düsen jedoch nachteilig, da diese aufgrund ihres Gewichtes und ihrer Trägheit bzw. ihres Massenmoments schwerer zu handhaben sind.Such CO 2 snow nozzles or CO 2 snow guns are mainly used for cleaning workpieces. In handling, both manually and automatically by means of robots, however, large nozzles are disadvantageous because they are more difficult to handle due to their weight and their inertia or mass moment.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Düsenelement bereit zu stellen, das kompakt ausgebildet ist und einfacher zu handhaben ist.task Therefore, it is the object of the present invention to provide a nozzle element to provide that is compact and easier to handle handle is.

Die Aufgabe wird mit einem Düsenelement gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren zum Erzeugen von CO2-Schnee gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved with a nozzle element according to claim 1 and a method for generating CO 2 snow according to claim 10. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.

Die vorliegende Erfindung weist ein Düsenelement zum Ausgeben von CO2-Schnee mit einem schraubenförmigen Schnee-Erzeugungskanal, der eine Eintrittsöffnung zum Zuführen von flüssigem CO2 und eine Austrittsöffnung zum Ausgeben von gasförmigen CO2 und CO2-Schnee aufweist. Im Bereich des schraubenförmigen Schnee-Erzeugungskanals zwischen der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung wird aus flüssigem CO2 ein Gemisch aus gasförmigem CO2 und CO2-Schnee erzeugt.The present invention comprises a nozzle member for discharging CO 2 snow with a helical snow production channel having an inlet port for supplying liquid CO 2 and an outlet port for discharging gaseous CO 2 and CO 2 snow. In the area of the helical snow production channel between the inlet opening and the outlet opening, a mixture of gaseous CO 2 and CO 2 snow is produced from liquid CO 2 .

Aufgrund der schraubenförmigen Ausbildung des CO2-Schnee-Erzeugungskanals weist das erfindungsgemäße Düsenelement einen extrem kleinen Bauraum auf. Trotzdem steht eine große Wegstrecke zur CO2-Schneebildung zur Verfügung.Due to the helical design of the CO 2 snow production channel nozzle element of the invention has an extremely small space. Nevertheless, there is a long way to CO 2 snow formation available.

Durch diese kompakte Bauweise ist das erfindungsgemäße Düsenelement sehr handlich und somit sowohl bei der manuellen Reinigung als auch beim automatisierten Einsatz leicht zu handhaben.By This compact design is the invention Nozzle element very handy and therefore both in the manual Easy to clean as well as automated.

Mittels des erfindungsgemäßen Düsenelements kann die CO2-Reinigung auf ein größeres Einsatzgebiet ausgeweitet werden, wobei dieselbe Reinigungswirkung wie bei größeren CO2-Pistolen bzw. -Düsen erreicht wird.By means of the nozzle element according to the invention, the CO 2 purification can be extended to a larger field of use, the same cleaning effect as with larger CO 2 guns or nozzles is achieved.

Das erfindungsgemäße Düsenelement kann in eine Düse integriert sein oder als separates Bauteil ausgebildet sein, das einer Düse vorgeschaltet wird.The nozzle element according to the invention can in be integrated with a nozzle or formed as a separate component be upstream of a nozzle.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, in einem sehr kompakten Düsenelement eine große Menge an CO2-Schnee bereitzustellen.With the method according to the invention, it is possible to provide a large amount of CO 2 snow in a very compact nozzle element.

Aufgrund der geringeren Oberfläche des erfindungsgemäßen Düsenelements gibt es weniger Wärmeverluste gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Düsen und das Düsenelement kann effizienter arbeiten.by virtue of the lower surface of the invention Nozzle element faces less heat loss the known from the prior art nozzles and the nozzle member can work more efficiently.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei grob schematisch vereinfacht:The The invention will be explained by way of example with reference to the drawings. It shows roughly schematically simplified:

1: eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Düsenelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 1 FIG. 2 is a sectional view of a nozzle element according to the invention according to a first exemplary embodiment, FIG.

2: eine weitere Ausführungsform des Düsenelements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, 2 a further embodiment of the nozzle element according to the first embodiment,

3: eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Düsenelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, 3 FIG. 3: a sectional view of the nozzle element according to the invention in accordance with a second exemplary embodiment, FIG.

4: einen erfindungsgemäßen Schnee-Erzeugungskanal im Längsschnitt, 4 : a snow production channel according to the invention in longitudinal section,

5: einen erfindungsgemäßen Schnee-Erzeugungskanal im Querschnitt, 5 in cross-section, a snow-making channel according to the invention,

6: einen erfindungsgemäßen Schnee-Erzeugungskanal im Querschnitt, 6 in cross-section, a snow-making channel according to the invention,

7: einen erfindungsgemäßen Schnee-Erzeugungskanal im Längsschnitt, 7 : a snow production channel according to the invention in longitudinal section,

8: einen erfindungsgemäßen Schnee-Erzeugungskanal im Längsschnitt, und 8th a snow production channel according to the invention in longitudinal section, and

9: eine Düse mit einem erfindungsgemäßen Düsenelement gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. 9 a nozzle with a nozzle element according to the invention according to a third embodiment.

Eine Düse mit einem erfindungsgemäßen Düsenelement 1 dient zum Reinigen von Oberflächen mittels CO2-Schnee. Das Düsenelement 1 selbst dient zum Erzeugen von CO2-Schnee und zum Zuführen desselben zur Düse. Das Düsenelement 1 kann integraler Bestandteil einer Düse sein. Es kann jedoch auch separat von einer Düse ausgebildet sein.A nozzle with a nozzle element according to the invention 1 is used for cleaning surfaces by means of CO 2 snow. The nozzle element 1 itself serves to generate CO 2 snow and to supply it to the nozzle. The nozzle element 1 can be an integral part of a nozzle. However, it may also be formed separately from a nozzle.

Das Düsenelement 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel (1) weist ein Gehäuse 2 auf. Das Gehäuse 2 ist mit einer Eintrittsöffnung 3 und einer Austrittsöffnung 4 versehen, die jeweils an einem diametral gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 2 angeordnet sind. Die Eintrittsöffnung 3 und die Austrittsöffnung 4 sind über einen schraubenförmigen Schnee-Erzeugungskanal 5 miteinander verbunden.The nozzle element 1 according to a first embodiment ( 1 ) has a housing 2 on. The housing 2 is with an entrance opening 3 and an exit opening 4 each provided at a diametrically opposite end of the housing 2 are arranged. The entrance opening 3 and the exit opening 4 are via a helical snow-making channel 5 connected with each other.

An der Eintrittsöffnung 3 ist eine in den Schnee-Erzeugungskanal 5 mündende Expansionsdüse 7 angeordnet. Die Expansionsdüse 7 dient zum Eindüsen von flüssigen CO2 bzw. zum Expandieren des flüssigen CO2 in den rohrförmigen CO2-Schnee-Erzeugungskanal 5.At the entrance 3 is one in the snow-making channel 5 opening expansion nozzle 7 arranged. The expansion nozzle 7 is used to inject liquid CO 2 or to expand the liquid CO 2 in the tubular CO 2 snow production channel 5 ,

An die Expansionsdüse 7 ist eine Zuführleitung 6 zum Zuführen des flüssigen CO2 und evtl. von gasförmigem CO2 angeordnet.To the expansion nozzle 7 is a supply line 6 for supplying the liquid CO 2 and possibly of gaseous CO 2 arranged.

Der Schnee-Erzeugungskanal 5 ist um eine Wickelachse 8 schraubenförmig gewunden. Der schraubenförmige Schnee-Erzeugungskanal 5 weist einen in etwa kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von in etwa 10 mm bis 30 mm und vorzugsweise 30 mm bis 60 mm auf. Die effektive Länge des schraubenförmigen Schnee-Erzeugungskanals 5 ist die Länge, die der Schnee-Erzeugungskanal 5 im gestreckten Zustand aufweisen würde. Sie beträgt in etwa 300 mm bis 800 mm und vorzugsweise 500 mm bis 700 mm.The snow-making channel 5 is about a winding axis 8th helically wound. The helical snow-making channel 5 has an approximately circular cross-section with a diameter of about 10 mm to 30 mm, and preferably 30 mm to 60 mm. The effective length of the helical snow-making channel 5 is the length that the snow-making channel 5 would have in the stretched state. It is about 300 mm to 800 mm, and preferably 500 mm to 700 mm.

Der Schnee-Erzeugungskanal 5 ist zum Umwandeln von flüssigem CO2 in CO2-Schnee und CO2-Gas ausgebildet.The snow-making channel 5 is designed to convert liquid CO 2 into CO 2 snow and CO 2 gas.

Aufgrund der schraubenförmigen bzw. wendelförmigen Ausbildung des Schnee-Erzeugungskanals 5 ist die Länge des Bauraums, die der Schnee-Erzeugungskanal 5 einnimmt, wesentlich kürzer als bei einem geradlinigem Verlauf des Kanals. Die Länge des Bauraums kann lediglich 1/3 bis 1/10 der Länge gegenüber der Bauraumlänge einer aus dem Stand der Technik bekannten Düse betragen. Abhängig von der Steigung und der Ganghöhe der schraubenförmigen Windungen des Schnee-Erzeugungskanal 5 sind an sich beliebige Reduzierungen der Bauraumlänge von z. B. um ein 1/4, 1/3 oder auch ein 1/12 der Länge möglich.Due to the helical or helical design of the snow-generating channel 5 is the length of the installation space, which is the snow production channel 5 takes much shorter than a straight course of the channel. The length of the installation space can be only 1/3 to 1/10 of the length compared to the installation space length of a nozzle known from the prior art. Depending on the pitch and pitch of the helical turns of the snow-making channel 5 are any reductions in the installation space length of z. B. by 1/4, 1/3 or 1/12 of the length possible.

Die Austrittsöffnung 4 bzw. das Austrittsöffnungsseitige Ende des Schnee-Erzeugungskanals 5 mündet in eine Ausgabedüse 9.The outlet opening 4 or the outlet opening side end of the snow production channel 5 flows into a dispensing nozzle 9 ,

Die Ausgabedüse 9 entspricht beispielsweise einer aus dem Stand der Technik bekannten Düse. Sie auch als Venturi-Düse oder Laval-Düse ausgebildet sein, um den Medienstrom aus CO2–Schnee und gasförmigem CO2 zusätzlich zu beschleunigen und so die Reinigungswirkung zu verbessern.The dispensing nozzle 9 corresponds for example to a nozzle known from the prior art. They can also be designed as Venturi nozzle or Laval nozzle to accelerate the flow of CO 2 snow and gaseous CO 2 in addition to improve the cleaning effect.

Die äußeren Wandungen des schraubenförmigen Schnee-Erzeugungskanals 5 können das Gehäuse 2 bzw. Wandungen des Düsenelements 1 ausbilden.The outer walls of the helical snow-making channel 5 can the housing 2 or walls of the nozzle element 1 form.

Das Gehäuse 2 des Düsenelements ist vorzugsweise thermisch isoliert. Durch die Länge des Düsenelements 1 ist dessen Oberfläche im Vergleich zu herkömmlichen Kanälen zur CO2-Schnee-Erzeugung klein, weshalb sie wesentlich effizienter isoliert werden können.The housing 2 the nozzle element is preferably thermally insulated. By the length of the nozzle element 1 For example, its surface area is small compared to conventional channels for CO 2 snow production, and therefore it can be isolated much more efficiently.

Entlang des äußeren Radius, im Inneren des schraubenförmigen Schnee-Erzeugungskanals 5, können Schneebildungseinrichtungen 11 vorgesehen sein. Die Schneebildungseinrichtungen 11 sind zum Beispiel in Form einer wellenförmigen Oberflächenstruktur ausgebildet.Along the outer radius, inside the helical snow-making channel 5 , can snow making facilities 11 be provided. The snow-making facilities 11 are formed for example in the form of a wavy surface structure.

Die CO2-Schneekristalle werden durch die Rotation im Schnee-Erzeugungskanal 5 und die daraus resultierende Zentrifugalkraft nach außen gedrückt. Durch die wellenförmige Oberflächenstruktur wird die Strömung verwirbelt bzw. in Turbulenzen versetzt. Durch die Verwirbelung kommt es zu einer stärkeren Agglomeration der Schneekristalle. Somit werden größere Schneekristalle auf kürzerer Länge erzeugt.The CO 2 snow crystals are generated by the rotation in the snow production channel 5 and the resulting centrifugal force is forced outwards. Due to the wave-shaped surface structure, the flow is swirled or turbulent. The turbulence leads to a stronger agglomeration of the snow crystals. Thus, larger snow crystals are produced on a shorter length.

Die Oberflächenstruktur ist auch als „Falle” für kleine CO2-Kristalle ausgebildet, z. B. alternativ als Sägezahnprofil. Die CO2-Kristalle bleiben an der Oberflächenstruktur hängen, zusätzliche Teilchen kommen dazu und bilden mit der Zeit eine Anhäufung von Schneekristallen. Spätestens dann, wenn die Höhe der Schneeanhäufung größer ist als die Höhe des Sägezahns, wird die Schneeanhäufung von der Strömung mitgerissen.The surface structure is also designed as a "trap" for small CO 2 crystals, z. B. alternatively as a sawtooth profile. The CO 2 crystals remain attached to the surface structure, additional particles come to it and form with time an accumulation of snow crystals. At the latest when the amount of snow accumulation is greater than the height of the sawtooth, the snow accumulation is entrained by the flow.

Um den Druck des ausgegebenen Medienstroms zu erhöhen kann ein separater Trägermediumkanal 13 vorgesehen sein (2). Der Trägermediumkanal 13 und der Schnee-Erzeugungskanal 5 werden möglichst unmittelbar vor der Düse zusammengeführt.To increase the pressure of the dispensed media stream may be a separate carrier medium channel 13 be provided ( 2 ). The carrier medium channel 13 and the snow-making channel 5 are brought together as close to the nozzle as possible.

An einer Eingangsseite 14 des Trägermediumkanals 13 ist eine Trägermediumzuführleitung 15 angeschlossen. Über die Trägermediumzuführleitung 15 wird der Trägermediumkanal 13 mit einem Trägermedium, wie z. B. Druckluft, Stickstoff oder gasförmigem CO2 versorgt. Das durch den Trägermediumkanal 13 strömende Trägermedium reißt die CO2-Schneekristalle aus der Austrittsöffnung 4 des schraubenförmigen Schnee-Erzeugungskanals 5 mit, so dass diese aus einer am Ende des Trägermediumkanals 13 angeordneten Ausgabedüse 9 mit höherem Druck ausgegeben werden.At an entrance side 14 of the carrier medium channel 13 is a carrier medium feed line 15 connected. About the carrier medium supply line 15 becomes the carrier medium channel 13 with a carrier medium, such. As compressed air, nitrogen or gaseous CO 2 supplied. That through the carrier medium channel 13 flowing carrier medium rips the CO2 snow crystals out of the outlet 4 the helical snow-making channel 5 with, so these from one at the end of the carrier medium channel 13 arranged dispensing nozzle 9 be issued with higher pressure.

Nachfolgend werden weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Diese Düsenelemente entsprechen soweit nichts anderes beschrieben ist, dem in den 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel. Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Hereinafter, further embodiments of the invention will be explained. These nozzle elements correspond as far as nothing else is described in the 1 and 2 shown first embodiment. Identical parts are provided with the same reference numerals.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Düsenelements 1 (3, 4, 5) ist in Düsenlängsrichtung 12 der Trägermediumkanal 13 zentral im Gehäuse 2 angeordnet.In a second embodiment of the nozzle element according to the invention 1 ( 3 . 4 . 5 ) is in the nozzle longitudinal direction 12 the carrier medium channel 13 centrally in the housing 2 arranged.

An der Eingangsseite 14 des Trägermediumkanals 13 ist die Trägermediumzuführleitung 15 angeschlossen.At the entrance side 14 of the carrier medium channel 13 is the carrier medium feed line 15 connected.

Die Eintrittsöffnung 3 ist an einer Längsseite des Düsenelements 1 ausgebildet, an der die Zuführleitung 6 angeschlossen ist. Die Zuführleitung 6 ist über die Expansionsdüse 7 mit dem schraubenförmigen Schnee-Erzeugungskanal 5 verbunden. Der schraubenförmige Schnee-Erzeugungskanal 5 windet sich mit in etwa gleichmäßiger Steigung, konstantem Durchmesser und konstanter Ganghöhe um den Trägermediumkanal 13.The entrance opening 3 is on a longitudinal side of the nozzle member 1 formed, at which the supply line 6 connected. The feed line 6 is via the expansion nozzle 7 with the helical snow-making channel 5 connected. The helical snow-making channel 5 winds with approximately uniform pitch, constant diameter, and constant pitch around the carrier medium channel 13 ,

Am Ende des Trägermediumkanals 13 ist die Austrittsöffnung 4 ausgebildet. An der Austrittsöffnung 4 mündet das Ende des schraubenförmigen Schnee-Erzeugungskanals 5 in den Trägermediumkanal 13.At the end of the carrier medium channel 13 is the exit opening 4 educated. At the outlet 4 opens the end of the helical snow-making channel 5 in the carrier medium channel 13 ,

Das Ende des Trägermediumkanals 13 bzw. des Schnee-Erzeugungskanals 5 mündet in Düsenlängsrichtung 12 in eine Ausgabedüse 9. Die Ausgabedüse 9 kann als Venturi-Düse ausgebildet sein.The end of the carrier medium channel 13 or the snow production channel 5 opens in the nozzle longitudinal direction 12 in a dispensing nozzle 9 , The dispensing nozzle 9 can be designed as a Venturi nozzle.

Der Schnee-Erzeugungskanal 5 kann Schneebildungseinrichtungen 11 aufweisen. Diese können z. B. in Form einer gewellten Oberflächenstruktur ausgebildet sein ( 6).The snow-making channel 5 can snow-making facilities 11 exhibit. These can be z. B. be formed in the form of a corrugated surface structure ( 6 ).

Anstelle eines konstanten Durchmessers des schraubenförmigen Schnee-Erzeugungskanals 5 kann der Schnee-Erzeugungskanal 5 auch einen sich von einem großen Durchmesser di1 zu einem kleineren Durchmesser d12 verjüngenden Innendurchmesser aufweisen (7). Der sich somit erweiternde Querschnitt unterstützt die Bildung größerer Schnee-Agglomerate.Instead of a constant diameter of the helical snow production channel 5 can the snow-making channel 5 also have an inner diameter tapering from a large diameter d i1 to a smaller diameter d 12 ( 7 ). The thus expanding cross section supports the formation of larger snow agglomerates.

Eine weitere Ausführungsform des Düsenelements weist zwei Austrittsöffnungen 4 am Schnee-Erzeugungskanal 5 auf (8). Diese Austrittsöffnungen 4 sind an unterschiedlichen Stellen des Schnee-Erzeugungskanals 5 vorgesehen. An eine der Austrittsöffnungen 4 ist ein Trägermediumkanal (nicht dargestellt) oder eine Düse angeschlossen. Die andere Austrittsöffnung ist mit einer Kappe 10 verschlossen. Da die Austrittsöffnungen an unterschiedlichen Stellen am Schnee-Erzeugungskanal 5 angeordnet sind, kann durch die Wahl einer der Austrittsöffnungen 4 die effektive Länge des Austrittskanals variiert werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Menge und die Größe der CO2-Schneekristalle zu variieren.Another embodiment of the nozzle member has two outlet openings 4 at the snow-making channel 5 on ( 8th ). These outlet openings 4 are at different points of the snow production channel 5 intended. To one of the outlet openings 4 a carrier medium channel (not shown) or a nozzle is connected. The other outlet is with a cap 10 locked. Since the outlet openings at different points on the snow production channel 5 can be arranged by choosing one of the outlet openings 4 the effective length of the exit channel can be varied. In this way it is possible to vary the amount and size of the CO2 snow crystals.

Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Düsenelements 1 (9) ist der Trägermediumkanal 13 als Venturi-Rohr ausgebildet. Das Venturi-Rohr weist einen konvergenten bzw. sich von der Eingangsseite 14 in Längsrichtung verengenden Abschnitt 16, einen zylinderförmigen Abschnitt 17 und einen divergenten bzw. sich trichterförmig aufweitenden Abschnitt 18 auf. Der zylinderförmige Abschnitt bildet eine Engstelle 17.According to a third embodiment of the nozzle element according to the invention 1 ( 9 ) is the carrier medium channel 13 designed as Venturi tube. The Venturi tube has a convergent or from the input side 14 longitudinally narrowing section 16 , a cylindrical section 17 and a divergent or funnel-shaped widening portion 18 on. The cylindrical section forms a bottleneck 17 ,

Bei dieser Ausführungsform windet sich der schraubenförmige Schnee-Erzeugungskanal 5 um den konvergenten Abschnitt 16 des Trägermediumkanals 13.In this embodiment, the helical snow generating channel winds 5 around the convergent section 16 of the carrier medium channel 13 ,

Die Austrittsöffnung 4 des Schnee-Erzeugungskanals 5 ist an den rohrförmigen Abschnitt 17 bzw. im Bereich der Engstelle des Trägermediumkanals 13 angeschlossen.The outlet opening 4 the snow-making channel 5 is at the tubular portion 17 or in the area of the bottleneck of the carrier medium channel 13 connected.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die Austrittsöffnung 4 des Schnee-Erzeugungskanals 5 in den divergenten Abschnitt 18 des Trägermediumkanals 13 mündet.It can also be provided that the outlet opening 4 the snow-making channel 5 in the divergent section 18 of the carrier medium channel 13 empties.

Für die beschriebenen Ausführungsformen des Düsenelements kann auch vorgesehen sein, dass der Schnee-Erzeugungskanal mehrere Austrittsöffnungen 4 bzw. mehrere Auslässe aufweist (8).For the described embodiments of the nozzle member may also be provided that the snow-generating channel a plurality of outlet openings 4 or multiple outlets ( 8th ).

Die Schneebildungseinrichtung 11 kann anstelle einer strukturierten Oberfläche im Schnee-Erzeugungskanal beispielsweise auch quer zur Schnee-Erzeugungseinrichtung angeordnete Rundstäbe, Kanten, Wellen oder andere geeignete Hindernisse aufweisen, die die Schneeteilchen in eine turbulente Strömung versetzen. Die Art und Ausgestaltung dieser Hindernisse richtet sich nach der Menge des zu erzeugenden CO2-Schnees.The snow-making device 11 For example, instead of a structured surface in the snow production channel, it may also have round rods, edges, waves or other suitable obstacles arranged transversely to the snow generating device, which set the snow particles in a turbulent flow. The nature and design of these obstacles depends on the amount of CO 2 snow to be generated.

Im folgenden wird das Verfahren zur Erzeugung von CO2-Schnee mittels des erfindungsgemäßen Düsenelements 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (1) beschrieben.In the following, the method for producing CO 2 snow by means of the nozzle element according to the invention 1 according to the first embodiment ( 1 ).

Beim Betrieb des erfindungsgemäßen Düsenelements wird flüssiges CO2 mit einem Druck von in etwa 30 bis 50 bar über die Zuführleitung 5 zur Expansionsdüse 7 geleitet. Über die Expansionsdüse 7 wird das flüssige CO2 in den Schnee-Erzeugungskanal 5 eingedüst und dort expandiert.During operation of the nozzle element according to the invention liquid CO 2 is at a pressure of about 30 to 50 bar via the supply line 5 to the expansion nozzle 7 directed. About the expansion nozzle 7 the liquid CO 2 enters the snow production channel 5 injected and expanded there.

Dabei bilden sich CO2-Gas und CO2-Schnee.This forms CO 2 gas and CO 2 snow.

Im weiteren Verlauf bzw. mit zunehmender Länge des Schnee-Erzeugungskanals 5 bildet sich immer mehr CO2-Schnee und die einzelnen Schneekristalle agglomerieren zu größeren CO2-Schneeteilchen, je länger das CO2-Gas und der CO2-Schnee den Schnee-Erzeugungskanal 5 durchströmen. Über die effektive Gesamtlänge des Schnee-Erzeugungskanals 5 lässt sich somit die Menge und die Größe der CO2-Schneeteilchen beeinflussen bzw. steuern.In the course or with increasing length of the snow production channel 5 More and more CO 2 snow is formed and the individual snow crystals agglomerate into larger CO 2 snow particles, the longer the CO 2 gas and the CO 2 snow the snow production channel 5 flow through. About the effective total length of the snow production channel 5 Thus, the amount and the size of the CO 2 snow particles can be influenced or controlled.

Aufgrund der im Schnee-Erzeugungskanals 5 angeordneten Schneebildungseinrichtungen 11 wird die Strömung turbulenter, so dass die CO2-Schneeteilchen stärker agglomerieren.Due to the snow-making channel 5 arranged snow-making facilities 11 the flow becomes more turbulent so that the CO 2 snow particles agglomerate more.

Über die Ausgabedüse 9 wird das CO2-Gas und der darin enthaltene CO2-Schnee weiter beschleunigt und auf ein Werkstück geleitet, um diese zu reinigen und/oder zu kühlen.About the dispensing nozzle 9 For example, the CO 2 gas and CO 2 snow therein are further accelerated and directed to a workpiece to clean and / or cool it.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel strömt ein Druck- bzw. Trägermedium, wie z. B. Druckluft oder gasförmiges CO2, über die Druckmediumszuführleitung 15 in den Trägermediumskanal 13. Durch die an der Austrittsöffnung vorbeiströmende Druckluft wird das CO2-Gas und die im Schnee-Erzeugungskanal 5 erzeugten CO2-Schneeteilchen mitgerissen.In a further embodiment of the method according to the invention according to the second embodiment flows a printing or carrier medium, such. As compressed air or gaseous CO 2 , via the Druckmediumszuführleitung 15 in the Trä germediumskanal 13 , By the compressed air flowing past the outlet opening, the CO 2 gas and in the snow production channel 5 entrained generated CO 2 -Schneeteilchen.

Das Druckluft-CO2-Gemisch wird durch die Ausgabedüse 9 beschleunigt und auf ein Werkstück geleitet.The compressed air CO 2 mixture is passed through the dispensing nozzle 9 accelerated and directed to a workpiece.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel bei dem der Trägermediumkanal als Venturi-Düse ausgebildet ist wird das Trägermedium zunächst im konvergenten Abschnitt auf annähernd Schallgeschwindigkeit beschleunigt. Dadurch werden die Schneeteilchen effektiver und schneller mitgerissen. Beim Ausgeben weisen diese dann einen höheren Druck auf wodurch eine bessere Reinigungswirkung erzielt wird.In a further embodiment of the invention Method according to the third embodiment in which the carrier medium channel as Venturi nozzle is formed, the carrier medium first in the convergent section to approximately sound velocity accelerated. This makes the snow particles more effective and faster carried away. When outputting, these then have a higher Pressure on which a better cleaning effect is achieved.

11
Düsenelementnozzle member
22
Gehäusecasing
33
Eintrittsöffnunginlet opening
44
Austrittsöffnungoutlet opening
55
Schnee-ErzeugungskanalSnow generating channel
66
Zuführleitungfeed
77
Expansionsdüseexpansion nozzle
88th
Wickelachsewinding axis
99
Ausgabedüsedispensing
1010
Kappecap
1111
SchneebildungseinrichtungSnow educational institution
1212
DüsenlängsrichtungNozzles longitudinally
1313
TrägermediumskanalTransfer medium channel
1414
Eingangsseiteinput side
1515
TrägermediumzuführleitungCarrier medium supply line
1616
konvergenter Abschnittconvergent section
1717
rohrförmiger Abschnitttubular section
1818
divergenter Abschnittdivergent section

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 19950016 A1 [0005] - DE 19950016 A1 [0005]
  • - EP 1501655 B1 [0006] - EP 1501655 B1 [0006]
  • - DE 102005005638 B3 [0007] DE 102005005638 B3 [0007]

Claims (13)

Düsenelement zum Ausgeben von CO2-Schnee mit einem Schnee-Erzeugungskanal (5), der eine Eintrittsöffnung (3) zum Zuführen von flüssigem CO2 und eine Austrittsöffnung (4) zum Ausgeben von gasförmigem CO2 und CO2-Schnee aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnee-Erzeugungskanal (5) schraubenförmig ausgebildet ist.Nozzle element for emitting CO 2 snow with a snow production channel ( 5 ), which has an entrance opening ( 3 ) for supplying liquid CO 2 and an outlet opening ( 4 ) for emitting gaseous CO 2 and CO 2 snow, characterized in that the snow production channel ( 5 ) is helically formed. Düsenelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnee-Erzeugungskanal (5) eine Länge von in etwa 300 mm bis 800 mm aufweist.Nozzle element according to claim 1, characterized in that the snow production channel ( 5 ) has a length of about 300 mm to 800 mm. Düsenelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trägermediumkanal (13) zum Zuführen eines Trägermediums vorgesehen ist, in den die Austrittsöffnung (4) des Schnee-Erzeugungskanals (5) mündet.Nozzle element according to claim 1 or 2, characterized in that a carrier medium channel ( 13 ) is provided for supplying a carrier medium into which the outlet opening ( 4 ) of the snow production channel ( 5 ) opens. Düsenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnee-Erzeugungskanal (5) zwei oder mehr Austrittsöffnungen (4) aufweist.Nozzle element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the snow production channel ( 5 ) two or more outlet openings ( 4 ) having. Düsenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägermediumkanal (13) zentral im Düsenelement (1) angeordnet ist und der Schnee-Erzeugungskanal (5) diesen schraubenförmig umgibt.Nozzle element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the carrier medium channel ( 13 ) centrally in the nozzle element ( 1 ) and the snow production channel ( 5 ) surrounds this helically. Düsenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägermediumkanal (13) zumindest abschnittsweise die Form eines Venturi-Rohres aufweist.Nozzle element according to one of claims 1 to 5, characterized in that the carrier medium channel ( 13 ) at least partially has the shape of a Venturi tube. Düsenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (4) des Schnee-Erzeugungskanals (5) in eine Engstelle (17) des Venturi-Rohres mündet.Nozzle element according to one of claims 1 to 6, characterized in that the outlet opening ( 4 ) of the snow production channel ( 5 ) into a bottleneck ( 17 ) of the Venturi tube opens. Düsenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Schnee-Erzeugungskanals (5) Schneebildungseinrichtungen (11) vorgesehen sind.Nozzle element according to one of claims 1 to 7, characterized in that inside the snow production channel ( 5 ) Snow-making facilities ( 11 ) are provided. Düsenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (4) des Schnee-Erzeugungskanals (5) in einen divergenten Abschnitt (18) des Venturi-Rohres mündet.Nozzle element according to one of claims 1 to 8, characterized in that the outlet opening ( 4 ) of the snow production channel ( 5 ) into a divergent section ( 18 ) of the Venturi tube opens. Verfahren zum Erzeugen von CO2-Schnee mit einem Düsenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9 bei dem flüssiges CO2 in eine Eintrittsöffnung (3) eines schraubenförmigen Schnee-Erzeugungskanals (5) eingebracht wird und dort expandiert, wobei das flüssige CO2 entlang des Schnee-Erzeugungskanals (5) in gasförmiges CO2 und CO2-Schnee umgewandelt wird und dieses Gemisch über eine Austrittsöffnung (4) des Schnee-Erzeugungskanals wieder ausgegeben wird.Process for producing CO 2 snow with a nozzle element according to one of Claims 1 to 9, in which liquid CO 2 is introduced into an inlet opening ( 3 ) of a helical snow production channel ( 5 ) is introduced and expanded there, wherein the liquid CO 2 along the snow production channel ( 5 ) is converted into gaseous CO 2 and CO 2 snow and this mixture via an outlet opening ( 4 ) of the snow production channel is output again. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnee über eine Ausgabedüse (9) auf eine Oberfläche aufgebracht wird, um diese zu reinigen.A method according to claim 10, characterized in that the snow via an output nozzle ( 9 ) is applied to a surface to clean it. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch Schneebildungseinrichtungen (11) eine turbulente Strömung im Schnee-Erzeugungskanal (5) erzeugt wird, damit die Schneeteilchen agglomerieren.Method according to claim 10 or 11, characterized in that by snow-forming means ( 11 ) a turbulent flow in the snow production channel ( 5 ) is generated so that the snow particles agglomerate. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trägermedium in einem Trägermediumkanal (13) die Schneeteilchen im Bereich der Austrittsöffnung (4) des Schnee-Erzeugungskanals (5) beschleunigt und mitreißt, um mehr Druck bei der Ausgabe der Schneeteilchen bereitzustellen.Method according to one of claims 10 to 12, characterized in that a carrier medium in a carrier medium channel ( 13 ) the snow particles in the region of the outlet opening ( 4 ) of the snow production channel ( 5 ) accelerates and entrains to provide more pressure in dispensing the snow particles.
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