DE4320410A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Oberflächen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Oberflächen, wobei ein Reinigungsstrahl einer Reinigungsflüssigkeit, insbesondere Wasser, mit einer Sprühvorrichtung unter Hochdruck auf die zu reinigende Oberfläche aufgesprüht wird.

Derartige Reinigungsvorrichtungen finden insbesondere zum Reinigen von Oberflächen an Fahrzeugen, Gebäuden oder im Gartenbereich Anwendung, wobei die zu entfernenden Verschmutzungen durch den Hochdruck-Reinigungsstrahl weggesprüht werden. Als Reinigungsflüssigkeit findet hierbei insbesondere Wasser Verwendung, das mittels des Hochdruckreinigers bzw. dessen Hochdruckpumpe auf Drücke von rund 150 bar oder mehr gebracht wird, so daß der Reinigungsstrahl mit hoher Energie aus der Sprühvorrichtung austritt und auf die zu reinigende Oberfläche auftrifft und hierbei den zu entfernenden Schmutz ablöst.

Für hartnäckigere Verschmutzungen sind im allgemeinen neben der Erhöhung des Arbeitsdruckes zwei Verfahren üblich. Zum einen wird das Reinigungswasser stark erhitzt, so daß durch die erhöhte Temperatur der Reinigungsflüssigkeit ein besserer Reinigungseffekt erzielt wird. Dies ist jedoch mit einem erheblichen Energieaufwand verbunden.

Die weiterhin übliche Methode zum Reinigen von Oberflächen mit hartnäckigen Verschmutzungen ist die Zumischung von Reinigungschemikalien. Hierbei ergibt sich jedoch das Problem, daß das Abwasser dann aus Umweltschutzgründen auf aufwendige Weise von den Reinigungschemikalien zumindest weitgehend wieder gereinigt werden muß bzw. neutralisiert werden muß. Hierdurch ergibt sich ebenfalls ein erheblicher Kosten- und Arbeitsaufwand.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Oberflächen anzugeben, mit dem bei hoher Reinigungswirkung ein einfacher und kostengünstiger Arbeitsablauf zu erzielen ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 1 bzw. 6.

Durch die Abkühlung des Reinigungsstrahles mittels Kältemittel, z. B. flüssigem Stickstoff, wird der Reinigungsstrahl so weit abgekühlt, daß sich in diesem Kristalle, bei der üblichen Verwendung von Wasser als Reinigungsflüssigkeit somit Eiskristalle bilden, die dem Reinigungsstrahl beigemischt sind und mit diesem als relativ harte Partikel auf die zu reinigende Oberfläche auftreffen. Hierdurch ergibt sich eine Art "Sandstrahleffekt", so daß auch stark anhaftende und hartnäckige Verschmutzungen wie Fette entfernt werden können. Sofern es sich hierbei um organische Verschmutzungen handelt, kann das entstehende Abwasser ohne aufwendige Nachbehandlung in die Kanalisation eingeleitet werden bzw. nach einfacher Filterung wieder verwendet werden. Durch den Grad der Abkühlung des Reinigungsstrahles läßt sich dabei auf einfache Weise der Anteil der Kristalle in dem Reinigungsstrahl steuern, so daß damit eine einfache Anpassung an die zu reinigende Oberfläche ermöglicht wird.

In vorteilhafter Weise wird dabei der Reinigungsstrahl in einer rotierenden, kegelmantelförmigen Bahn geführt, so daß die Vermischung mit dem Kältemittel und damit die Abkühlung besonders intensiv ist. Die Zumischung des Kältemittels kann dabei durch eine einfach von dem Hochdruckschlauch abzweigende Steuerleitung und ein Druck-Mengenventil proportional zum Durchsatz und/oder Druck der Reinigungsflüssigkeit gesteuert werden. Als Kälte- oder Kühlmittel eignet sich insbesondere flüssiger Stickstoff, da dieser ein sehr hohes Kühlvermögen aufweist und nach Erwärmen bei der Zumischung in den Reinigungsstrahl keine Umweltverschmutzungen ergibt. Ähnliches trifft auf flüssiges Kohlendioxid als Kältemittel zu, da dieses nach Verdampfen ebenfalls keine wesentlichen Umweltbeeinträchtigungen ergibt. Darüberhinaus können jedoch auch andere Flüssiggase oder Flüssiggasgemische Verwendung finden. Durch das hohe Kühlvermögen können derartige Flüssiggase mit Fahrzeugen an die jeweilige Einsatzstelle gebracht werden oder zusammen mit dem Hochdruckreiniger als Gasflasche auf einem Transportwagen transportiert werden, so daß sich eine lange Einsatzzeit ergibt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert und beschrieben.

In der Zeichnung ist schematisch ein Hochdruckreiniger 1 dargestellt, der eine Hochdruckpumpe 2 aufweist, die von einem nicht näher bezeichneten Antriebsmotor, z. B. einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor angetrieben wird. Die Hochdruckpumpe 2 erhält ihre Reinigungsflüssigkeit, insbesondere Wasser, durch eine hier schematisch angedeutete Zuführung 3. Die Reinigungsflüssigkeit wird dann in der Hochdruckpumpe 2 auf z. B. 150 bar oder mehr gebracht und über eine Zuleitung 4, insbesondere einen Hochdruckschlauch, einer transportablen Sprühvorrichtung 5 in Art einer Sprühlanze zugeführt. Am vorderen Ende der Sprühvorrichtung 5 ist eine Kühlvorrichtung 6 vorgesehen, mit der die Reinigungsflüssigkeit bis zu Bildung von Kristallen, insbesondere Eiskristallen, abgekühlt wird. Die Sprühvorrichtung 5 weist hierbei eine Rotationsdüse 7, insbesondere gemäß der DE-A 39 02 478 auf, die einen rotierenden, kegelmantelförmigen Reinigungsstrahl 9 erzeugt. Die Kühleinrichtung 6 ist bevorzugt als Mischrohr 8 ausgebildet, das einen Ringkanal 8a, radial verlaufende Zuführkanäle 8b und im Zentrum eine Mischkammer 8c aufweist. Das von einem Tank 11 über eine Zuleitung 10 zugeführte Kältemittel, insbesondere ein Flüssiggas wie flüssiger Stickstoff oder Kohlendioxid, wird über den Ringkanal 8a, die Zuführkanäle 8b und die Mischkammer 8c zu dem Reinigungsstrahl 9 zugemischt und kühlt diesen dadurch erheblich ab, so daß in diesem Reinigungsflüssigkeits-Kristalle, insbesondere Eiskristalle, gebildet werden, die mit großer Wucht zusammen mit dem Reinigungsstrahl 9 auf die zu reinigende Oberfläche geschleudert werden. Beim Auftreffen der Eiskristalle auf die Verschmutzungen werden letztere gelöst und zusammen mit dem Reinigungswasser abgeschwemmt. Der Anteil der Kristalle in der Reinigungsflüssigkeit des Reinigungsstrahles 9 kann durch die Zufuhr des Kältemittels so eingestellt werden, daß die Oberfläche, z. B. auch empfindliche Lackschichten, nicht beschädigt werden. Ebenso kann der Abkühlungsgrad so eingestellt werden, daß die Eiskristalle bzw. Reinigungsflüssigkeits- Kristalle in dem Reinigungsstrahl 9 kurz nach Auftreffen auf die zu reinigende Oberfläche durch die beim Aufprall entstehende Wärmemenge wieder in den flüssigen Aggregatszustand zurückversetzt werden.

In der Kältemittel-Zuleitung 10 ist neben einem in Kühlanlagen üblichen Verdampfer bzw. Kondensator 13 ein Druck- Mengenventil 12 vorgesehen, mit dem die zugeführte Kältemittelmenge gesteuert wird. Hierzu ist von der Hochdruck- Zuleitung 4 eine Steuerleitung 14 abgezweigt, so daß die Hochdruck-Reinigungsflüssigkeit einen Steuerkolben 15 beaufschlagt, der mit einem Regelventil 16 in dem Druck- Mengenventil 12 in Verbindung steht. Wenn somit der Druck in der Hochdruck-Zuleitung 4 steigt, wird der Steuerkolben 15 nach rechts verschoben, und das Regelventil 16 öffnet sich weiter, so daß entsprechend mehr Kühlmittel aus dem Tank 11 zu der Kühleinrichtung 6 fließen kann. Darüberhinaus kann das Druck- Mengenventil 12 auch über ein in Strich-Punkt-Linien dargestelltes Steuerungskabel 20 angesteuert werden, das beispielsweise mit einem Potentiometer an dem Betätigungshebel 18 des Handgriffes 17 der Sprüheinrichtung 5 den Reinigungsflüssigkeits-Durchsatz abgreift.

Anstatt oder auch ergänzend zu der Zumischung von Kältemittel über das Mischrohr 8 könnte auch am Außen- und ggfs. am Innenumfang des rotierenden, kegelmantelförmigen Reinigungsstrahles eine Art Kühlschlange 21 vorgesehen sein, mit der der Reinigungsstrahl 9 beim Durchlauf so stark abgekühlt wird, daß sich Kristalle in diesem ausbilden. Diese Ausführung mit einer Kühlschlange 21 würde sich insbesondere für Kältemittel eignen, die nicht mit der Reinigungsflüssigkeit austreten sollten, wenn sie beispielsweise nicht umweltverträglich wären. Diese Ausführung mit einer Kühlschlange 21 entlang des Durchlaufpfades des Reinigungsstrahles 9 eignet sich zudem zu einer Rückführung und Wiederverwendung des Kältemittels nach entsprechender Rückkühlung.

Obwohl hier die Sprühvorrichtung 5 als tragbare Sprühlanze dargestellt ist, könnte die Sprühvorrichtung auch an stationären Anlagen, z. B. Fahrzeugwaschanlagen, Verwendung finden. Ebenso könnte die Sprühvorrichtung 5 an Robotern oder ähnlichen Handhabungsgeräten angeordnet sein, so daß damit programmierte Reinigungsbewegungen bei vorgegebenen Oberflächen durchführbar sind. In diesem Falle könnten die Zuleitungen 4 und 10 sowie der Hochdruckreiniger 1 und der Tank 11 stationär angeordnet sein. Wie jedoch oben angedeutet, ist der Hochdruckreiniger 1 in Art eines Wagens transportabel ausgebildet, so daß er an die jeweilige Einsatzstelle verfahrbar ist. Für den mobilen Einsatz kann dabei eine relativ kleine Stickstoff-Gasflasche als Kältemitteltank 11 dienen, der dann ebenfalls an die jeweilige Einsatzstelle transportiert werden kann oder zusammen mit dem Hochdruckreiniger 1 auf einem gemeinsamen Transportwagen angeordnet sein kann.

Claims (10)

1. Verfahren zum Reinigen von Oberflächen, wobei ein Reinigungsstrahl einer Reinigungsflüssigkeit, insbesondere Wasser, mit einer Sprühvorrichtung unter Hochdruck auf die zu reinigende Oberfläche aufgesprüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungsstrahl (9) beim Austritt aus der Sprühvorrichtung (5) bis zur Bildung von Reinigungsflüssigkeits-Kristallen abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungsstrahl (9) eine rotierende, insbesondere kegelmantelförmige Bahn aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung des Reinigungsstrahles (9) mit flüssigem Stickstoff als Kältemittel erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kältemittel flüssiges Kohlendioxid verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumischung des Kältemittels proportional zum Durchsatz und/oder Druck der Reinigungsflüssigkeit erfolgt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 unter Verwendung eines Hochdruckreinigers (1) mit einer Hochdruckpumpe (2) und einer daran angeschlossenen Sprühvorrichtung (5), dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühvorrichtung (5) eine Kühleinrichtung (6) zum Zuführen eines Kältemittels am Austrittsende der Sprühvorrichtung (5) und Abkühlen des Reinigungsstrahles (9) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (6) aus einem Mischrohr (8) besteht, das einer einen kegelmantelförmigen Reinigungsstrahl (9) erzeugenden Rotationsdüse (7) vorgeschaltet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an die Kühleinrichtung (6) eine Kältemittel-Zuleitung (10) angeschlossen ist, in die ein Druck-Mengenventil (12) eingesetzt ist, das die Zumischung des Kältemittels proportional zum Durchsatz und/oder Druck der Reinigungsflüssigkeit steuert.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittel in einem Tank (11) gelagert ist, der transportabel ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kältemittel-Tank (11) zusammen mit dem Hochdruckreiniger (1) verfahrbar ist.