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Die Erfindung betrifft eine Strahlvorrichtung zum Reinigen von Oberflächen mit ersten und zweiten Partikeln aus Wasser und/oder Trockeneis mit einer ersten Zuführanordnung für die ersten Partikel und einer zweiten Zuführanordnung für die zweiten Partikel, wobei sich die beiden Partikelarten durch ihre Größe, Härte und/oder Form unterscheiden und unterhalb der ersten Zuführanordnung eine erste Dosiereinrichtung und unterhalb der zweiten Zuführanordnung eine zweite Dosiereinrichtung angeordnet sind, und mit einem Strahlsystem mit einem Kompressor zur Erzeugung von Druckluft als Fördermedium für die ersten Partikel und/oder zweiten Partikel.
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Eine derartige Strahlvorrichtung ist aus der
WO 2012/123098 A1 bekannt, bei der Trockeneispartikel und Eispartikel als Strahlmittel getrennt erzeugt, anschließend zusammengeführt und gemischt werden und danach mit einem Druckluftstrom auf die zu reinigende Fläche geblasen wird.
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Ferner sind Trockeneisstrahlvorrichtungen bekannt, die CO
2-Partikel als –78 °C kaltes Trockeneis mit hoher Geschwindigkeit auf eine zu reinigende Oberfläche blasen, wie beispielsweise die
DE 20 2013 100 381 U zeigt.
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Für bestimmte Anwendungen reicht jedoch die Reinigungskraft der Trockeneispartikel nicht aus, da Trockeneispartikel als Strahlmittel eher weich und kaum abrasiv wirken. Zwar können damit Beschädigungen an der zu reinigenden Oberfläche vermieden werden, jedoch sind bestimmte Verschmutzungen und Anhaftungen auch trotz des positiven kryogenen Effektes mit Trockeneispartikeln allein nicht ablösbar.
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Zwar zeigt die eingangs genannte
WO 2012/123098 A1 bereits die mögliche Kombination aus Wassereis- und Trockeneispartikeln, jedoch ist die dort gezeigte Vorrichtung sehr aufwendig und folglich störanfällig.
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Die
DE 34 29 700 A1 beschreibt eine Reinigungsvorrichtung, die CO
2- und Wassereis-Partikel verwendet. Diese Partikel werden in einem dort als Verblaseapparatur genannten Mischraum gemischt und anschließend einem Druckluftstrom zugeführt und über eine Düse ausgegeben. Die in dieser Schrift beschriebene aufwendige Verblaseapparatur mit einer Vielzahl von Absperrorganen und Ventilen ist jedoch sehr aufwendig und entsprechend störanfällig.
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Die
DE 10 2010 020 619 A1 betrifft ebenfalls eine Strahlvorrichtung, bei der ein zweiteiliger Behälter zur Bevorratung von Wassereispartikeln und CO
2-Pellets mit jeweils zugeordneten Mahlwerken vorgesehen ist, wobei die so gemahlenen und zudosierten Bestandteile in einen Sammelbehälter fallen, in dem sich ein Gemisch aus CO
2- und Wassereispartikeln bildet. Dieses Gemisch wird dann über eine Dosierscheibe einem heißen und trockenen Druckluftstrom zugeführt und zur Strahlbehandlung von Oberflächen verwendet. Dosierscheiben erlauben jedoch keinen kontinuierlichen, gleichmäßigen Partikelstrahl und sind zudem störanfällig.
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Die
DE 10 2013 002 636 A1 beschreibt ein Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Trockeneis-/Wassereisgemisches für eine Strahlvorrichtung, bei der Wassereispartikel und CO
2-Pellets in einem Mischraum vermischt und anschließend über eine Dosierscheibe einem Druckluftstrom zugeführt werden. Auch hier liegen die gleichen Nachteile bei Verwendung einer Dossierscheibe vor.
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Ferner ist aus der
DE 10 2011 004 923 A1 eine Trockeneis- und Wassereis-Strahlvorrichtung bekannt, die ebenfalls einen Mischraum unterhalb des Vorratsbehälters aufweist, bei dem jedoch besonderes Augenmerk auf eine möglichst wirksame Kühlung des Wassereis-/Trockeneis-Gemisches gerichtet wird. Auch diese Vorrichtung weist eine Dossiervorrichtung mit Dossierscheibe und den damit zusammenhängenden Nachteilen auf.
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Ferner hat sich herausgestellt, dass für das intensive Reinigen von Oberflächen ein Strahlen aus zwei verschiedenen Strahlquellen zu einem besseren Ergebnis führt. Zwei oder mehrere getrennte vollständige Strahlvorrichtungen vorzuhalten, ist jedoch kaum wirtschaftlich.
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Zwar beschreibt die
DE 10 2007 052 390 A1 eine Oberflächenreinigungsvorrichtung, bei der flüssiges Kohlendioxid zu Trockeneisschnee entspannt wird und das flüssige Kohlendioxid von einem Kältemedium unterkühlt wird, bei der bis zu 3 Strahldüsen vorgesehen sind. Jedoch wird im Gegensatz zum Anmeldungsgegenstand hier nur an einer Strahldüse Druckluft beaufschlagt. Die weiteren Strahldüsen werden allein von den Expansionskräften der CO
2-Entspannung angetrieben.
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Die
US 2002/0146967 A1 betrifft eine Eisstrahlmaschine, die auf einer Oberflächenwalze aufgefrorenes Wassereis abschält sowie über getrennte Auffangräume in Saugleitungen von beispielsweise drei Strahldüsen, die mit Druckluft beaufschlagt sind, leitet. Insofern zeigt diese Schrift als bisher Einzige die Verwendung von zwei (oder drei) Strahlpistolen für das Strahlen mit Wassereispartikeln, allerdings lediglich bei Eistemperaturen knapp unter 0°C und von getrennten Auffangräumen.
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Ferner betrifft die
WO 2013/127986 A1 ein verstellbares Mahlwerk, das zum Mahlen von Trockeneis verwendbar ist. Über eine entsprechende Verschiebeeinrichtung wird eine Brechleiste verschoben und somit das Spaltmaß zwischen zwei gegenläufig drehenden Mahlwalzen verändert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von der
WO 2012/123098 A1 eine Strahlvorrichtung anzugeben, die einfach aufgebaut ist und ein gleichmäßiges, kontinuierliches Strahlen ermöglicht, wobei Wassereispartikel, Trockeneispartikel oder Mischungen aus beiden verwendet werden können.
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Gelöst wird dies mit einer Strahlvorrichtung gemäß Anspruch 1. Durch das Bereitstellen eines gemeinsamen Mischraums unterhalb der Dosiereinrichtungen können Wassereispartikel und/ oder Trockeneispartikel bedarfsweise in diesem Mischraum zudosiert werden.
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Dabei bedeutet Mischraum ein in sich abgeschlossenes Behältnis, dass unterhalb der beiden Dosiereinrichtungen angeordnet ist und in das die durch die Dosiereinrichtungen zudosierten Partikel, seien es Wassereispartikel oder CO2-Partikel oder Mischungen daraus hineinfallen. In dem Mischraum ist keine gesonderte Vorrichtung zum Vermischen der zudosierten Bestandteile vorgesehen. Alleine durch das Herabfallen der zudosierten Partikel erfolgt eine zufällige Durchmischung, die bei entsprechender Aktivierung der Druckluftzuleitungen durch den Saugeffekt weiter intensiviert wird.
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Als Fördermittel ist ein Strahlsystem vorgesehen ist, dass von einem einzigen Kompressor mit Druckluft beaufschlagt wird, wobei zwei parallel geführte Druckluftzuleitungen zu jeweils einer Saugdüse führen und von dort über Wirkverbindungen zum gemeinsamen Mischraum das Wassereis- und Trockeneispartikel-Gemisch ansaugen und auf eine zu reinigende Oberfläche blasen. Dabei wird durch getrennte Steuerbarkeit der beiden Druckluftzuleitungen der jeweilige Volumenstrom und damit die angesaugten Strahlpartikel den Wünschen des Nutzers angepasst. Überraschenderweise hat sich dabei gezeigt, dass der im Mischraum wirkende Unterdruck, der durch die zwei parallel geführten steuerbaren Druckluftzuleitungen an den zwei getrennten Saugdüsen nach dem Venturi-Prinzip entsteht und im Mischraum wirkt, zu einer kontinuierlichen Förderung, der im Mischraum befindlichen Partikel in den Druckluftstrom und somit in die Strahlpistole führen. Die Abgrenzung des Mischraums zu dem darüberliegenden Vorratsbehältern durch die Dosiereinrichtung ist ausreichend druckdicht, sodass keine unerwünschten Fehldosierungen vorkommen. Vielmehr zeichnet sich dieses System durch eine gleichmäßige, kontinuierliche Strahlwirkung aus.
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Bevorzugt ist die Wirkverbindung zwischen dem gemeinsamen Mischraum und der ersten Saugdüse eine erste Saugleitung sowie zwischen dem gemeinsamen Mischraum und der zweiten Saugdüse eine zweite Saugleitung.
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Wenn die zwei getrennten Saugdüsen als getrennt handhabbare Strahlpistolen mit je einem manuell betätigbaren Druckluftsteuerventil ausgebildet sind, kann die jeweils momentan benötigte Strahlleistung an dem jeweiligen Strahlpistolengriff mit dem manuell betätigbaren Druckluftsteuerventil in der jeweiligen Druckluftzuleitung gesteuert werden. Die Saugdüsen wirken dabei wie Venturidüsen, die durch das bedarfsweise hindurchströmende Druckluftmedium einen Unterdruck erzeugen und entsprechend über die zugeordnete Saugleitung das Wassereis- und Trockeneispartikel-Gemisch ansaugen.
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Um bei der Befüllung der Behälter einerseits mit Wassereispartikeln und andererseits mit CO2-Partikeln das Mischungsverhältnis der Wassereispartikel zu den Trockeneispartikeln genau und zuverlässig einstellen zu können, weisen die erste und/oder die zweite Dosiereinrichtung eine Dosier- oder Zerkleinerungswalze auf.
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Dadurch, dass parallel zur Dosier- oder Zerkleinerungswalze ein Gegenlager oder Gegenwalze vorgesehen ist, wobei die Dosier- oder Zerkleinerungswalze eine Exzenterverstellung hat, mit der eine Spaltweite zwischen der Dosier- oder Zerkleinerungswalze und dem Gegenlager oder der Gegenwalze einstellbar ist, kann die Spaltweite an die Größe der zugeführten Wassereispartikel oder Trockeneispartikel angepasst werden. Ferner kann bei kleiner gewählter Spaltweite eine bewusste Zerkleinerung der mit der Walze geförderten Partikel erfolgen.
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Bevorzugt sind die Dosier- oder Zerkleinerungswalze für die Wassereispartikel als Dosierwalze ausgebildet und das erste Gegenlager beweglich gegenüber der Dosierwalze gehaltert. Dabei kann die Oberfläche der Dosierwalze Ausnehmungen aufweisen, die der Wassereispartikelgröße angepasst sind und folglich eine schonende Dosierung der von der ersten Dosiereinrichtung geförderten Wassereispartikel in den Mischraum möglich ist. Das beweglich gehalterte erste Gegenlager erlaubt dabei einen beispielsweise federnden Ausgleich bei etwaigen Größenunterschieden der Wassereispartikel, ohne dass die Wassereispartikel übermäßig gequetscht oder gar zerkleinert werden, da dies die Gefahr von erhöhter Reibungswärme und somit auftretendem unerwünschten Schmelzwasser bedingen würde.
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Dadurch, dass die Dosier- oder Zerkleinerungswalze für die Trockeneispartikel als gerändelte Zerkleinerungswalze ausgebildet ist, wobei die gerändelte Zerkleinerungswalze die Exzenterverstellung aufweist und das zweite Gegenlager fest gegenüber der Zerkleinerungswalze angeordnet ist, können die Trockeneispartikel mit der zweiten Dosiereinrichtung optimal dosiert und auf die gewünschte Größe zerkleinert werden. Dabei weist die gerändelte Zerkleinerungswalze eine exzentrisch gehalterte Drehachse auf, so dass das Spaltmaß zwischen dem zweiten Gegenlager und der gerändelten Zerkleinerungswalze durch Winkelverstellung der Exzenterverstellung auf das jeweils gewünschte Maß eingestellt werden kann. Somit kann die Größe der Trockeneispartikel einfach und wirkungsvoll über die Exzenterverstellung und damit die Spaltweite eingestellt werden. Für die Trockeneispartikel ist eine höhere Reibung an der Zerkleinerungswalze unkritisch, da bei Erwärmung etwaige CO2-Partikelstückchen sublimieren.
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Wenn die erste Zuführanordnung einen ersten, Wärme isolierten Vorratsbehälter für die Wassereispartikel hat, wobei der erste Vorratsbehälter einen Wärme gedämmt verschließbaren, ersten Deckel sowie eine Einlaßöffnung für ein Schutzgas aufweist, können die für einen Arbeitsgang eingefüllten Wassereispartikel im Vorratsbehälter vor einem Anschmelzen und damit die gesamte Vorrichtung vor einem unerwünschten Schmelzwasseraustritt geschützt werden. Das Schutzgas ist bevorzugt Stickstoff, das beispielsweise mit –60 °C bis –190 °C in den ersten Vorratsbehälter für die Wassereispartikel eingeleitet wird.
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Wenn die zweite Zuführanordnung einen Wärme isolierten, zweiten Vorratsbehälter für die Trockeneispartikel hat, wobei der zweite Vorratsbehälter einen Wärme gedämmt verschließbaren, zweiten Deckel aufweist, wird ein Sublimieren der Trockeneispartikel vermindert, sodass der Trockeneispartikelvorrat einige Zeit in der Strahlvorrichtung bevorratet werden kann.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung detailliert beschrieben.
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Darin zeigt:
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1 eine Strahlvorrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Querschnittdarstellung und
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2 eine Strahlvorrichtung gemäß 1 in schematischer Ansicht mit zwei Strahlpistolen.
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In 1 ist eine Strahlvorrichtung zum Reinigen von Oberflächen in einem Querschnitt dargestellt. Die Strahlvorrichtung weist eine erste Zuführanordnung 1 mit einem ersten Vorratsbehälter 10 und nachgeordneter erster Dosiereinrichtung 12 sowie eine zweite Zuführanordnung 2 mit einem zweiten Vorratsbehälter 20 und nachgeordneter zweiter Dosiereinrichtung 22 auf.
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Die erste Zuführanordnung 1 ist für Wassereispartikel 11 vorgesehen. Die Wassereispartikel 11 sind in dem ersten Vorratsbehälter 10 über einen ersten Deckel 101, der den ersten Vorratsbehälter 10 an seiner Oberseite wärmedicht schließt, befüllt. Die zweite Zuführanordnung 2 ist für Trockeneispartikel 21, die im zweiten Vorratsbehälter 20 über einen zweiten Deckel 201 einfüllbar sind, vorgesehen. Beide Vorratsbehälter 10, 20 sind mit einer Wärmeisolierung 103, 203 versehen, um ein Aufschmelzen bzw. Sublimieren der darin aufgenommenen Partikel 11, 21 zu vermeiden bzw. zu verzögern. Selbstverständlich können der erste Vorratsbehälter 10 und der zweite Vorratsbehälter 20 auch beide mit Wassereis oder auch beide Behälter mit Trockeneispartikeln befüllt sein. Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind jedoch im ersten Vorratsbehälter 10 Wassereispartikel und im zweiten Vorratsbehälter 20 Trockeneispartikel eingefüllt.
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Ferner ist im ersten Vorratsbehälter 10 für die Wassereispartikel 11 am oberen Rand des Behälters eine Einlassöffnung 102 zum Zuführen eines Schutzgases vorgesehen. Das Schutzgas wird beispielsweise von einem nicht dargestellten Druckbehälter über einen nicht dargestellten Zuführschlauch zugeführt. Als Schutzgas eignet sich beispielsweise Flüssigstickstoff, der zum Spülen des ersten Vorratsbehälters und somit zum Kühlhalten der Wassereispartikel 11 im ersten Vorratsbehälter 10 dient. Die Eintrittstemperatur des nach dem Austritt an Einlassöffnung 102 gasförmigen Stickstoffs kann beispielsweise im Bereich zwischen –60 °C und –190 °C, insbesondere –70 °C bis –140 °C betragen.
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Die beiden Vorratsbehälter 10, 20 verjüngen sich trichterförmig zu ihrem unteren Ende, an dem die jeweilige Dosiereinrichtung 12, 22 anschließt. Beide Dosiereinrichtungen 12, 22 weisen je eine Dosier- und Zerkleinerungswalze 13, 23 auf, wobei für die erste Zuführanordnung 1 mit den Wassereispartikeln 11 eine Dosierwalze 13 vorgesehen ist, die an einem beweglich gehalterten Gegenlager 14 mit einer vorgegebenen Spaltweite zusammenwirkt. Die Oberfläche der Dosierwalze 13 weist beispielsweise Aussparungen auf, die die bevorrateten Wassereispartikel 11 aufnehmen und bei Rotation der Dosierwalze 13 dosiert in einen unterhalb der ersten und zweiten Dosiereinrichtung 12, 22 angeordneten gemeinsamen Mischraum 33 abgeben können. Die Walzen 13, 23 sind bedarfsweise steuerbar drehangetrieben.
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Ähnlich ist die zweite Dosiereinrichtung 22 für die Trockeneispartikel 21 der zweiten Zuführanordnung 2 ausgebildet, wobei hier eine Zerkleinerungswalze 23 mit gerändelter Oberfläche vorgesehen ist, die gegenüber einem fest angeordneten Gegenlager 24 so mit einer Exzenterverstellung 25 positioniert ist, dass die Spaltweite zwischen der Zerkleinerungswalze 23 und dem Gegenlager 24 durch Verdrehen der Exzenterverstellung 25 in einem geeigneten Bereich von beispielsweise 0,5 mm bis 10 mm einstellbar ist. Somit können auch größere Trockeneispellets, die in den zweiten Vorratsbehälter 20 eingefüllt werden, in der Strahlvorrichtung verarbeitet werden, da diese Pellets über die Zerkleinerungswalze 23 und Gegenlager 24 auf die gewünschte Trockeneispartikelgröße zerkleinert werden. Die über die Zerkleinerungswalze 23 zudosierten Trockeneispartikel 21 fallen wiederum in den darunter liegenden gemeinsamen Mischraum 33, von dem zwei Saugleitungen 36, 37 zu zwei Saugdüsen 34, 35 führen (siehe 2).
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Die Strahlvorrichtung weist ein Strahlsystem 3 auf, dass einen Kompressor 30 aufweist, der Druckluft als Fördermittel zum Strahlreinigen erzeugt. Vom Kompressor 30 gehen zwei parallele Druckluftzuleitungen 31, 32 zu den als Venturidüsen ausgebildeten Saugdüsen 34, 35, an denen außenseitig auch die Saugleitungen 36, 37 einmünden und das im Mischraum 33 gemischte Strahlmittel aus Wassereispartikeln 11 und Trockeneispartikeln 21 angesaugt und mit dem Druckluftstrahl über zwei Strahlpistolen 41, 42 gezielt auf eine zu reinigende Oberfläche herausgeblasen wird.
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Dabei liegt das Besondere darin, dass durch die parallele Ausführung einer ersten Druckluftzuleitung 31 von einem gemeinsamen Kompressor 30 über eine erste Saugdüse 34, an der die erste Saugleitung 36 für das Strahlmittel anliegt, ansteuerbar ist. Dabei ist über ein erstes Druckluftsteuerventil 38 an der ersten Strahlpistole 41 der Druckluftstrom und somit die Strahlwirkung aus dieser ersten Strahlpistole 41 von der Bedienperson manuell steuerbar. Parallel dazu liegt die zweite Druckluftzuleitung 32, die ebenfalls vom gemeinsamen Kompressor 30 versorgt wird. Über die zweite Saugdüse 35 und die zweite Saugleitung 37 wird das gemischte Strahlmittel angesaugt und über die zweite Strahlpistole 42 entsprechend dem manuell steuerbaren zweiten Druckluftsteuerventil 39 vom Bediener gesteuert ausgegeben.
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Somit kann mit dieser Vorrichtung unter Verwendung nur eines Kompressors 30 ein zweifaches Pistolenstrahlsystem bereitgestellt werden, mit dem ein oder zwei Bediener eine zu reinigende Oberfläche aus verschiedenen Winkeln und mit verschiedenen Volumenströmen strahlen können. Damit ist eine sehr effektive Nutzung für eine Strahlreinigung möglich, wobei der apparative Aufwand der Strahlvorrichtung bewusst gering gehalten wird, um Ausfälle der Vorrichtung zu vermeiden.
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Die Größe der Vorratsbehälter 10, 20 werden bevorzugt auf die Anwendungsgebiete der Strahlvorrichtung abgestimmt. Insbesondere für die Bevorratung der empfindlichen Wassereispartikel, die möglichst eine Temperatur von –60 bis –90 °C Celsius behalten sollen, damit eine hohe Eishärte vorliegt und möglichst kein Schmelzwasser entsteht, sollte nach jeder Anwendung und vor jeder längeren Pause der Vorratsbehälter 10 leer gefahren werden. Durch das Zuführen von sehr kaltem Stickstoffgas kann ein unerwünschtes Schmelzen der Wassereispartikel 11 im ersten Vorratsbehälter 10 hinausgezögert werden.
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Beispielsweise kann diese Doppelstrahlvorrichtung zum Reinigen von Flugzeugturbinentriebwerken verwendet werden. Beim Strahlen der Triebwerksschaufeln hat sich eine Kombination aus sehr harten Wassereispartikeln (Temperaturen von –60 bis –120 °C) und Trockeneispartikeln als vorteilhaft erwiesen, da die Trockeneispartikel den kryogenen Reinigungseffekt stark unterstützen und die harten Wassereispartikel eine ausreichend starke abrasive Wirkung zur Mitnahme und Ablösung von Triebwerksverunreinigungen aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erste Zuführanordnung
- 10
- erster Vorratsbehälter
- 101
- erster Deckel
- 102
- Einlaßöffnung
- 11
- erste Partikel
- 12
- erste Dosiereinrichtung
- 13
- Dosierwalze
- 14
- Gegenlager
- 2
- zweite Zuführanordnung
- 20
- zweiter Vorratsbehälter
- 201
- zweiter Deckel
- 21
- zweite Partikel
- 22
- zweite Dosiereinrichtung
- 23
- Zerkleinerungswalze
- 24
- Gegenlager
- 25
- Exzenterverstellung
- 3
- Strahlsystems
- 30
- Kompressor
- 31
- erste Druckluftzuleitung
- 32
- zweite Druckluftzuleitung
- 33
- Mischraum
- 34
- erste Saugdüse
- 35
- zweite Saugdüse
- 36
- erste Saugleitung
- 37
- zweite Saugleitung
- 38
- erstes Druckluftsteuerventil
- 39
- zweites Druckluftsteuerventil
- 41
- erste Strahlpistole
- 42
- zweite Strahlpistole
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2012/123098 A1 [0002, 0005, 0014]
- DE 202013100381 U [0003]
- DE 3429700 A1 [0006]
- DE 102010020619 A1 [0007]
- DE 102013002636 A1 [0008]
- DE 102011004923 A1 [0009]
- DE 102007052390 A1 [0011]
- US 2002/0146967 A1 [0012]
- WO 2013/127986 A1 [0013]
