EP0234365A1 - Einrichtung zur abrasiven Oberflächenbehandlung - Google Patents

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Publication number
EP0234365A1
EP0234365A1 EP87101654A EP87101654A EP0234365A1 EP 0234365 A1 EP0234365 A1 EP 0234365A1 EP 87101654 A EP87101654 A EP 87101654A EP 87101654 A EP87101654 A EP 87101654A EP 0234365 A1 EP0234365 A1 EP 0234365A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
abrasive
particles
container
blasting
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP87101654A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerd Dipl.-Ing. Balduf (FH)
Herbert Dipl.-Ing. Schätzler (FH)
Keld Dipl.-Ing. Gabelgaard (FH)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Balduf Verfahrenstechnik GmbH
Kraftwerk Union AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Balduf Verfahrenstechnik GmbH, Kraftwerk Union AG filed Critical Balduf Verfahrenstechnik GmbH
Publication of EP0234365A1 publication Critical patent/EP0234365A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C7/00—Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/003—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods using material which dissolves or changes phase after the treatment, e.g. ice, CO2
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/001—Decontamination of contaminated objects, apparatus, clothes, food; Preventing contamination thereof
    • G21F9/005—Decontamination of the surface of objects by ablation

Definitions

  • the invention relates to a device for abrasive surface treatment.
  • Abrasive surface treatments are used to remove impurities and deposits of all kinds, as well as oxide layers from metal surfaces. However, they are also used to reduce the radioactive contamination of components - which is usually a contamination of the surface by radioisotopes.
  • a method for decontamination using an abrasive surface treatment is already known from European Patent 0 018 152. Accordingly, the surface to be cleaned should be exposed to a pressurized water jet, which is mixed with three to seven percent by weight of sand. The sand particles thrown onto the surface to be cleaned with the water jet smear the surface. The particles removed from the surface are then washed away together with the sand with the water jet and collected in a container. The water is then separated from the sand and the removed radioactive particles. Over time, the sand particles in such systems dull and become more and more contaminated. Finally, the sand and the material must be disposed of.
  • 95% of this waste consists of the sand or corundum, stainless steel or wire grain particles sprayed onto the surface to be cleaned by the spray gun, and about 5% of the removed particles.
  • decontaminating this waste is to be disposed of. It is already foreseeable, however, that in a future repository for weakly radioactive wastes they will have to be brought in as concentrated as possible, ie without inactive carrier materials.
  • DE-A-20 58 766 discloses the use of ice granules or dry ice granules as blasting media.
  • blasting media which are in the solid state of aggregation during the action on the surface to be treated and which can be converted into another state of aggregation after the action on the surface to be treated, a relatively simple separation of the blasting media from the removed particles is possible. The consequence of this is that, in the case of radioactive contaminated surfaces, only the removal has to be deposited or disposed of and not the volume of removal plus abrasive, which is about ten times as large.
  • the blasting agent can be reused.
  • GB-A-21 45 643 dry ice particles are blown together with ice particles or a surface-active agent through a nozzle against the object to be cleaned for cleaning radioactive contaminated machines, devices, etc. Ice blocks and dry ice blocks stored in a cooling system are crushed into ice or dry ice particles in crushing systems and fed to the blowing nozzle via a mixing system.
  • a cleaning method is known, according to which dry ice snow is produced from liquefied carbon dioxide, over which a liquid is sprayed and granules are produced. This is entered into a centrifugal device, from which it is then ejected or blasted against an object by means of compressed air or water under high pressure.
  • the invention has for its object to develop a method for abrasive surface treatment, in which a reprocessing of the mixture of ablation and abrasive in general and in particular with radioactive ablation is possible, but no removed particles get into the atmosphere.
  • a blasting medium such as a hydrocarbon or halogenated hydrocarbon, which cannot be melted at high temperatures
  • the blasting medium can be separated from the removal by mere filtering of the liquefied blasting medium.
  • there is mere removal and the abrasive can be reused almost any number of times, because the crystals do not wear out more heavily with each use, as with other devices for abrasive surface treatment, but are newly formed with each use.
  • a freezing system for converting the abrasive before use in the solid state of aggregation can be used with this device.
  • the prerequisite is created both for a simplified separation of the removal from the abrasive by simply heating and the prerequisite for further subsequent developments according to the invention.
  • a system for compressing a small defined amount of the frozen abrasive can advantageously be connected downstream of the freezing system. This makes it possible to produce ice particles of a certain narrow size and significantly increased density. This in turn is a prerequisite for a subsequent grinding process in which a narrowly tolerated grain size of the blasting medium can be obtained.
  • FIG 1 shows a schematic representation of the overall structure of a device 1 according to the invention for abrasive surface treatment. It consists of a spray booth 2, a device 3 for providing the blasting agent of a blowing agent pump 4 and a device 5 for separating the blasting agent and blowing agent from the removal.
  • 6 denotes a reservoir for the propellant, in the present case of carbon dioxide. This reservoir 6 is connected via a valve 7 to a freezer 8 for producing carbon dioxide snow. On the output side, this freezing system is followed by a pelletizing device 9 for the production of small carbon dioxide pellets. This pelletizing device is in turn connected on the output side to a grinder 10 for comminuting these pellets.
  • a blasting agent container 11 is arranged under the grinder.
  • the blasting agent container 11, the grinder 10, the pelletizing device 9 and the cold part of the freezing system are accommodated in a thermally insulated pressure-resistant cooling container 12.
  • the latter is connected at its lower end to a vacuum pump 13.
  • this cooling container 12 is connected to the outside air via a tension valve.
  • the outlet line 15 of the blasting agent container 11 is connected via a blasting agent line 16 to a spray gun 17 located in the spray booth 2.
  • the vacuum pump 13 is connected on the pressure side via a valve 18, 19 to the outlet line 15 of the blasting agent container 11 and an exhaust gas line 20 that opens into the free.
  • the spray gun 17 is connected not only to the blasting agent line 16 but also to a compressed air line 21 of an air compressor 4.
  • a cooler 22 is installed in this compressed air line.
  • the spray booth 2 is closed on all sides and can be walked on via an airlock (not shown here).
  • the bottom 23 is designed as a collecting funnel.
  • the spray booth is connected to an air extraction fan 24 which blows into a cyclone which opens into an exhaust air chimney 26.
  • Both the bottom of the spray booth 2 and the lower end of the cyclone 25 are provided with a discharge line opening into a container 27 for the removed particles.
  • the valve 18 connecting the vacuum pump 13 to the blasting medium line 16 is opened and at the same time the drain valve 19 is closed and the air compressor 4 is switched on.
  • the exhaust air of the vacuum pump 13 presses the blasting agent via the blasting agent line 16 into the spray gun 17, where it is accelerated by the air flowing in from the compressed air line 21 and hurled onto the surface to be treated of the component to be decontaminated.
  • the abrasive and the abrasion fall to the bottom of the spray booth 2.
  • the carbon dioxide evaporates there and only the particles removed from the surface to be treated remain. These fall into a container 27 via the discharge line 28 opening at the bottom 23 of the spray booth 2.
  • the carbon dioxide is conveyed via the air extraction blower 24 into a cyclone 5, in which it is freed of any dust particles that are still entrained before being released into the exhaust air chimney 26 becomes. It would also be conceivable to recover the carbon dioxide flowing out with the exhaust air from the cyclone 5 via a cold trap and to feed it back to the storage container 6.
  • FIG. 2 shows a variation of the system of FIG. 1, in which 30 pressure water instead of compressed air is fed to the spray gun.
  • the spray gun 30 is located in a hermetically closable spray booth 31 and, in addition to a pressurized water line 32, is also connected to an abrasive line 33.
  • an air extraction fan 34 is also connected here, which is connected on the pressure side to a cyclone 35, which conducts its exhaust air into a chimney 36 and whose solids discharge line 37 opens into a container 38.
  • the spray booth 31 is provided with a discharge line 39 which opens into a filter arrangement 40.
  • the filtered solid passes through a discharge line 41 into a container 42.
  • the side the filter system behind the filter is connected to the pressurized water line 32 via a propellant pump 43.
  • the small carbon dioxide particles supplied to the spray gun 30 via the blasting agent line 33 are thrown onto the surface of the component to be cleaned (not shown) to be treated by the pressurized water. These carbon dioxide particles, the removal and the water fall onto the floor 44 of the spray booth 31.
  • the carbon dioxide evaporates and, as was explained with reference to the exemplary embodiment in FIG. 1, can be suctioned off via a dedusting system, in the present case a cyclone 35.
  • the cyclone can be omitted in most cases due to the extremely low dust content.
  • the water mixed with the removed particles runs off at the bottom 44 of the spray booth 31 and is passed via the filter arrangement 40 to the propellant pump 43. The particles caught in the filter system also get into a container here.
  • the exemplary embodiment in FIG. 3 shows a further variant of a device 46 according to the invention for abrasive surface treatment.
  • the system 47 for providing the abrasive comprises, similarly to the exemplary embodiment in FIG. the pelletizing device 50, the grinder 51 and the blasting agent container 52 are accommodated in a cooling container 53.
  • this is designed to be pressure-resistant, connected to a suction pump 54 and connected to the outside air via an expansion valve 55.
  • the spray gun 56 is connected both via a blasting agent line 57 to the outlet line 58 of the blasting agent container and also to a propellant line 59.
  • the exemplary embodiment in FIG. 1 shows a further variant of a device 46 according to the invention for abrasive surface treatment.
  • the system 47 for providing the abrasive comprises, similarly to the exemplary embodiment in FIG. the pelletizing device 50, the grinder 51 and the blasting agent container 52 are accommodated in a cooling container 53.
  • this is designed to be pressure-resistant, connected to a suction pump
  • the propellant line 59 is fed by a propellant pump 61 connected to a propellant container 60.
  • the propellant container is filled with a liquid hydrocarbon, for example a halogenated hydrocarbon, instead of water.
  • the bottom 62 of the spray booth 63 contains an outlet 64, which is connected to a filter system 65 in a manner similar to that shown in the exemplary embodiment in FIG.
  • a feed pump 66 is connected behind the filter system and opens into an evaporator 67.
  • the evaporator is connected on the output side to a cooler 68 which is connected on the output side to the propellant container 60 and / or to the reservoir 58 for the blasting medium via a further feed pump 69.
  • the spray booth 63 is in turn connected to an air extraction fan 70.
  • a condenser 72 is connected to the suction line 71.
  • This condenser is connected on the condensate side to the outlet 64 of the spray booth.
  • the hydrocarbon flowing from the reservoir 48 of the freezing system 49 is frozen and the frozen hydrocarbon is fed into the pelletizing device 50 connected downstream of the freezing system 49.
  • the highly compressed pellets of frozen carbon hydrogen produced in the pelletizing device are ground in the downstream grinder 51 to give granules of a predetermined grain size. This granulate falls into the blasting agent container 52 and is there scattered due to the low temperature of the common cooling container 53.
  • the suction pump 54 generates the necessary negative pressure in the cooling container 53, so that new outside air can always flow in through the expansion valve 55 and the cooling container can be kept at the necessary low temperature by the adiabatic expansion.
  • the exhaust air from the suction pump is released into the free air space via an exhaust air valve 73.
  • both the propellant pump 61 and the valve 74 connecting the suction pump 54 to the blasting agent line 57 are activated and the valve 73 is activated.
  • the exhaust air of the suction pump 54 now presses the blasting material into the spray gun 56 and throws the hydrocarbon jet pressed into the spray gun 56 via the propellant pump 61, the hydrocarbon crystals onto the surface to be processed.
  • the liquid blowing agent in this case the same hydrocarbon as the blasting agent particles, and the blasting agent particles fall to the bottom in the spray booth 63, the blasting agent particles melting in the liquid hydrocarbon. From there they get into the filter system 65. There, the removal from the treated surface is separated from the liquid hydrocarbon and the liquid hydrocarbon is conveyed into the evaporator 67 via the feed pump 66.
  • the vaporous hydrocarbon passes through the outlet line of the evaporator into a cooler 68, while any fine particles that are carried away remain in the bottom of the evaporator 67 and can be discharged into a container 75 from time to time.
  • the hydrocarbon gas condenses in the cooler 68 and is conveyed back into the propellant container 60 via the feed pump 69. It is also conceivable that this liquid hydrocarbon is returned to the reservoir 48. Because both the contents of the storage container 48 and that of the propellant container 60 are identical.
  • This device for abrasive surface treatment is also an almost completely closed system.
  • the hydrocarbons used in the storage container 48 are converted to blasting agent crystals by freezing, pelleting and grinding and are hurled onto the surface to be treated with liquid hydrocarbons of the same type as blowing agents. After the surface treatment, they melt in the outlet of the spray booth and are separated from the removal via a filter 65 and a downstream evaporator 67 and conveyed back into the circuit. Only the particles removed from the surface to be treated are discharged.

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Abstract

Es werden Strahlmittel verwendet, die vor dem Einsatz in den festen Aggregatzustand überführt werden und sich nach dem Einsatz durch Änderungen des Aggregatzustandes vom Abtrag trennen, ein geschlossenes Gehäuse (2, 31, 63) mit Sammelvorrichtungen für gasförmige, flüssige und feste Stoffe für die Behandlung der zu reinigenden Oberflächen vorgesehen ist. Die Erfindung ist zum Einsatz auf dem Gebiet der abrasiven Behandlung von Oberflächen, insbesondere auf dem Gebiete der Dekontamination geeignet.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur abrasiven Oberflächenbehandlung. Abrasive Oberflächenbehandlungen dienen dazu, um Verunreinigungen und Ablagerungen aller Art, wie auch Oxidschichten von Metalloberflächen zu entfernen. Sie werden aber auch dazu verwandt, um die radioaktive Kontamination von Bauelementen - bei der es sich meist um eine Verunreinigung der Oberfläche durch Radioisotope handelt - zu verringern.
  • Ein Verfahren zur Dekontamination mit Hilfe einer abrasiven Oberflächenbehandlung ist bereits durch die europäische Patent­schrift 0 018 152 bekannt. Demzufolge soll die zu reinigende Oberfläche einem Druck-Wasserstrahl ausgesetzt werden, dem drei bis sieben Gewichtsprozent Sand beigemischt sind. Die mit dem Wasserstrahl auf die zu reinigende Oberfläche geschleuderten Sandpartikel schmiergeln die Oberfläche ab. Die von der Ober­fläche abgetragenen Teilchen werden dann zusammen mit dem Sand mit dem Wasserstrahl weggeschwemmt und in einem Behälter aufge­fangen. Das Wasser wird dann von dem Sand und den abgetragenen radioaktiven Teilchen abgetrennt. Mit der Zeit stumpfen bei solchen Anlagen die Sandpartikel ab und werden mehr und mehr kontaminiert. Schließlich müssen der Sand mitsamt dem Abtrag entsorgt werden. Dieser Abfall setzt sich zu 95% aus dem durch die Spritzpistole auf die zu reinigende Oberfläche aufgespritz­ten Sand bzw. Korund, Elstahlkorn-oder Drahtkornteilchen und zu ca. 5% aus den abgetragenen Partikeln zusammen. Bei der De­kontamination ist dieser Abfall der Endlagerung zuzuführen. Es ist aber schon jetzt abzusehen, daß in einem zukünftigen Endla­ger für schwach radioaktive Abfälle diese in möglichst konzen­trierter Form, d.h. ohne inaktive Trägermaterialien einzubringen sind.
  • Aus der DE-A-20 58 766 ist die Verwendung von Eisgranulat oder Trockeneisgranulat als Strahlmittel bekannt. Infolge der Ver­wendung von Strahlmitteln, die sich während der Einwirkung auf die zu behandelnde Oberfläche im festen Aggregatzustand befin­den und nach der Einwirkung auf die zu behandelnde Oberfläche in einen anderen Aggregatzustand überführbar sind, ist eine relativ einfache Abtrennung des Strahlmittels von den abgetra­genen Partikeln möglich. Das hat zur Folge, daß bei radioaktiv kontaminierten Oberflächen nur der Abtrag deponiert bzw. ent­sorgt werden muß und nicht das etwa zehn Mal so große Volumen von Abtrag plus Strahlmittel. Darüber hinaus wird so das Strahl­mittel wieder verwendbar.
  • Gemäß der GB-A-21 45 643 werden zur Reinigung von radioaktiv verseuchten Maschinen, Geräten usw. Trockeneispartikel zusammen mit Eispartikeln oder einem oberflächenaktiven Agens durch eine Düse gegen das zu reinigende Objekt geblasen. Dabei werden in einer Kühlanlage gelagerte Eisblöcke und Trockeneisblöcke in Brechanlagen zu Eis- bzw. Trockeneisepartikeln gemahlen und über eine Mischanlage der Blasdüse zugeführt. Dabei soll durch Zugabe des oberflächenaktiven Agens, z.B. von Alkohol, zu den Trockeneispartikeln erreicht werden, daß die radioaktiven Par­tikel nach unten fallen und nicht in die Atmosphäre emittiert werden. Eine Emission läßt sich jedoch nicht vollständig unter­binden.
  • Aus der GB-A-21 46 926 ist ein Reinigungsverfahren bekannt, nach dem aus verflüssigtem Kohldioxid Trockeneis-Schnee erzeugt wird, über den eine Flüssigkeit gesprüht und Granulat erzeugt wird. Dieses wird in eine Schleudervorrichtung eingegeben, aus der dann ein Ausschleudern oder -strahlen gegen ein Objekt mit­tels Druckluft oder Wasser unter hohem Druck erfolgt.
  • Auch bei diesem bekannten Verfahren kann nicht vermieden werden, daß mit den in den dampfförmigen Zustand überführten Strahlmit­teln abgetragene Partikel in die Atmosphäre gelangen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur ab­rasiven Oberflächenbehandlung zu entwickeln, bei dem eine Wie­deraufarbeitung des Gemisches aus Abtrag und Strahlmittel im allgemeinen und insbesondere bei radioaktivem Abtrag möglich ist, aber keine abgetragenen Partikel in die Atmosphäre gelangen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 ge­löst.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Un­teransprüchen zu entnehmen.
  • Bei der zweckmäßigen Verwendung eines bei nicht zu hohen Tempe­raturen schmelzbaren Strahlmittels, etwa eines Kohlenwasser­stoffs oder auch halogenierten Kohlenwasserstoffs, kann letzte­res vom Abtrag durch bloße Filterung des verflüssigten Strahl­mittels getrennt werden. Auch hier fällt der bloße Abtrag an und kann das Strahlmittel nahezu beliebig oft wieder verwandt werden, weil die Kristalle nicht wie bei anderen Einrichtungen zur abrasiven Oberflächenbehandlung bei jedem Einsatz stärker verschleißen, sondern bei jedem Einsatz neu gebildet werden.
  • In besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann bei dieser Einrichtung eine Gefrieranlage für die Überführung des Strahlmittels vor dem Einsatz in den festen Aggregatzustand eingesetzt werden. Hierdurch wird die Voraussetzung sowohl für eine vereinfachte Trennung des Abtrags vom Strahlmittel durch bloße Erwärmung als auch die Voraussetzung für weitere nachge­schaltete erfindungsgemäße Weiterbildungen geschaffen. So kann zweckmäßigerweise eine Anlage zur Verdichtung einer kleinen de­finierten Menge des gefrorenen Strahlmittels der Gefrieranlage nachgeschaltet werden. Diese ermöglicht es, Eispartikel be­stimmter engumgrenzter Größe und deutlich erhöhter Dichte her­zustellen. Dieses wiederum ist Voraussetzung für einen an­schließenden Mahlvorgang, in dem eine eng tolerierte Körnung des Strahlmittels erhalten werden kann.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
    • FIG 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur abrasiven Oberflächenbehandlung, bei der Kohlendioxid als Strahlmittel und komprimierte Luft als Treibmittel verwendet sind,
    • FIG 2 eine Abwandlung der Einrichtung der FIG 1, bei der Druckwasser als Treibmittel verwendet wird und
    • FIG 3 eine andere erfindungsgemäße Einrichtung zur abrasiven Oberflächenbehandlung, bei der Kohlenwasserstoffe so­wohl als Strahlmittel als auch als Treibmittel verwen­det werden.
  • Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung den Ge­samtaufbau einer erfindungsgemäßen Einrichtung 1 zur abrasiven Oberflächenbehandlung. Sie setzt sich aus einer Spritzkabine 2, einer Einrichtung 3 zur Bereitstellung des Strahlmittels einer Treibmittelpumpe 4 und einer Einrichtung 5 zur Trennung des Strahlmittels und Treibmittels vom Abtrag zusammen. In der FIG 1 ist mit 6 ein Vorratsbehälter für das Treibmittel, im vorliegenden Fall von Kohlendioxid bezeichnet. Dieser Vorrats­behälter 6 ist über ein Ventil 7 an eine Gefrieranlage 8 zur Erzeugung von Kohlensäureschnee angeschlossen. Ausgangsseitig schließt sich an diese Gefrieranlage eine Pelletiervorrichtung 9 für die Erzeugung kleiner Kohlensäurepellets an. Diese Pelle­tiervorrichtung ist wiederum ausgangsseitig an ein Mahlwerk 10 zur Zerkleinerung dieser Pellets angeschlossen. Unter dem Mahl­werk ist ein Strahlmittelbehälter 11 angeordnet. Der Strahlmit­telbehälter 11, das Mahlwerk 10, der Pelletiervorrichtung 9 und der kalte Teil der Gefrieranlage sind in einem thermisch iso­lierten druckfesten Kühlbehälter 12 untergebracht. Letzterer ist im Ausführungsbeispiel an seinem unteren Ende an eine Va­cuumpumpe 13 angeschlossen. Am oberen Ende ist dieser Kühlbe­hälter 12 über ein Spannungsventil mit der Außenluft verbunden.
  • Die Austrittsleitung 15 des Strahlmittelbehälters 11 ist über eine Strahlmittelleitung 16 an einer in der Spritzkabine 2 be­findlichen Spritzpistole 17 angeschlossen. Die Vacuumpumpe 13 ist druckseitig über je ein Ventil 18, 19 an der Austrittslei­tung 15 des Strahlmittelbehälters 11 und einer ins freie mün­denden Abgasleitung 20 angeschlossen. Die Spritzpistole 17 ist außer an der Strahlmittelleitung 16 auch noch an einer Druck­luftleitung 21 eines Luftverdichters 4 angeschlossen. In diese Druckluftleitung ist ein Kühler 22 eingebaut.
  • Die Spritzkabine 2 ist allseitig geschlossen und über eine hier nicht weiter dargestellte Luftschleuse begehbar. Der Boden 23 ist als Sammeltrichter ausgebildet. Die Spritzkabine ist an einem Luftabsauggebläse 24 angeschlossen, das in einen Zyklon bläst, welcher in einen Abluftkamin 26 mündet. Sowohl der Bo­den der Spritzkabine 2 als auch das untere Ende des Zyklons 25 sind mit einer in einen Container 27 mündende Austragsleitung für die abgetragenen Partikel versehen.
  • Beim Betrieb dieser Einrichtung 1 zur abrasiven Oberflächenbe­handlung kühlt sich der Luftinhalt in dem gemeinsamen Kühlbe­hälter 11 infolge aidabatischer Entspannung der durch das Ent­spannungsventil 14 einströmenden Luft ab. Dadurch werden alle Bauteile in diesem gemeinsamen Kühlbehälter abgekühlt. Durch die Vacuumpumpe 13 wird die Luft laufend aus diesem Kühlbehäl­ter 12 wieder abgesaugt, so daß frische Luft nachströmen kann. Beim Betrieb der Gefrieranlage 8 wird aus dem aus dem Vorrats­behälter 6 nachströmenden Kohlendioxid Kohlensäureschnee er­zeugt. Dieser Kohlensäureschnee fällt in die darunter angeord­nete Pelletiervorrichtung 9, in der der Kohlensäureschnee, ähn­lich wie bei der Tablettenherstellung, zu kleinen Pellets kom­primiert wird. Der wesentliche Effekt dieser Pelletierung ist eine hohe Verdichtung des Kohlesäureschnees zu Kohlensäureeis. Diese kleinen hartgefrorenen Pellets werden in dem nachgeschal­ten Mahlwerk 10 in kleine Kohlensäureeiskristalle zermahlen, bzw. zerbrochen. Dabei wird dieses Mahlwerk so eingestellt, daß die kleinen Kohlesäureeiskristalle größer als 70 und in jedem Fall kleiner als 0,5 mm groß sind.
  • Beim Betätigen der Spritzpistole 17 wird das die Vacuumpumpe 13 mit der Strahlmittelleitung 16 verbindende Ventil 18 geöffnet und zugleich das Ablaßventil 19 geschlossen und der Luftver­dichter 4 eingeschaltet. Nunmehr drückt die Abluft der Vacuum­pumpe 13 das Strahlmittel über die Strahlmittelleitung 16 in die Spritzpistole 17, wo es von der aus der Druckluftleitung 21 einströmenden Luft beschleunigt und auf die zu behandelnde Oberfläche des zu dekontaminierten Bauelements geschleudert wird. Das Strahlmittel sowie der Abtrag fallen auf den Boden der Spritzkabine 2. Dort verdampft das Kohlendioxid und es bleiben nur noch die von der zu behandelnden Oberfläche abge­tragenen Partikel übrig. Diese fallen über die am Boden 23 der Spritzkabine 2 mündende Austragsleitung 28 in einen Container 27. Das Kohlendioxid wird über das Luftabsauggebläse 24 in ei­nen Zyklon 5 befördert, in dem es von evtl. noch mitgerissenen Staubpartikeln befreit wird, bevor es in den Abluftkamin 26 entlassen wird. Es wäre auch denkbar, das mit der Abluft des Zyklons 5 abströmende Kohlendioxid über eine Kühlfalle zurück­zugewinnen und dem Vorratsbehälter 6 wieder zuzuleiten.
  • Die FIG 2 zeigt eine Variation der Anlage der FIG 1, bei der der Spritzpistole 30 Druckwasser statt verdichteter Luft zuge­leitet wird. Auch hier befindet sich die Spritzpistole 30 in einer hermetisch verschließbaren Spritzkabine 31 und ist außer an einer Druckwasserleitung 32 auch an eine Strahlmittelleitung 33 angeschlossen. In der Spritzkabine ist auch hier ein Luftab­sauggebläse 34 angeschlossen, das druckseitig mit einem Zyklon 35 verbunden ist, der seine Abluft in einen Kamin 36 leitet und dessen Feststoffaustragsleitung 37 in einen Container 38 mündet. Abweichend vom Ausführungsbeispiel der FIG 1 ist die Spritzka­bine 31 mit einer Austragsleitung 39 versehen, die in eine Fil­teranordnung 40 mündet. Der ausgefilterte Feststoff gelangt über eine Austragsleitung 41 in einen Container 42. Die Seite der Filteranlage hinter dem Filter ist über eine Treibmittel­pumpe 43 an die Druckwasserleitung 32 angeschlossen.
  • Durch das Druckwasser werden bei dieser Anlage die über die Strahlmittelleitung 33 der Spritzpistole 30 zugeführten kleinen Kohlendioxidpartikel auf die zu behandelnde Oberfläche des zu reinigenden Bauelementes (nicht dargestellt) geschleudert. Diese Kohlendioxidpartikel, der Abtrag und das Wasser fallen auf den Boden 44 der Spritzkabine 31. Dabei verdampft das Koh­lendioxid und kann, wie anhand des Ausführungsbeispiels der FIG 1 erläutert wurde, über eine Entstaubungsanlage, im vor­liegenden Fall einen Zyklon 35, abgesaugt werden. Dabei kann der Zyklon wegen des extrem niedrigen Staubanteils in den mei­sten Fällen entfallen. Das mit den abgetragenen Partikeln ver­mischte Wasser läuft am Boden 44 der Spritzkabine 31 ab und wird über die Filteranordnung 40 zur Treibmittelpumpe 43 ge­leitet. Die in der Filteranlage aufgefangenen Partikel gelangen auch hier in einen Container.
  • Es ist ein großer Vorteil dieser Anlage, daß in beiden Varian­ten nur der Abtrag in den Container 27, 38, 42 gelangt, während das Strahlmittel, d.h. die Kohlendioxidpartikel sich infolge Sublimation ohne besondere Maßnahmen vom Abtrag abtrennen las­sen. Dabei ist die Entstaubungsanlage bzw. der Zyklon 5, 35 in beiden Fällen nur deshalb erforderlich, um jene beim Aufprall des Strahlmittels auf die zu behandelnde Oberfläche wegge­schleuderten Teilchen des Abtrags nicht in die Abluft gelangen zu lassen. Die Abluft braucht daher weder bei der Verwendung von Luft als Treibmittel, noch bei der Verwendung von Wasser als Treibmittel weiter behandelt zu werden. Auch für den Fall, daß Wasser als Treibmittel verwendet wird, wird dieses nur im Kreislauf bewegt und braucht weder erneuert noch entsorgt zu werden. In beiden Ausführungsbeispielen dieser Anlage fällt daher nur konzentrierter Abtrag an. Der Aufwand für die Erzeu­gung des Strahlgutes liegt dabei deutlich unter dem Aufwand der ansonsten bei vorbekannten Strahlmitteln, wie Korund, Sand, Eisenkies und dergleichen für die Abtrennung des Abtrags oder bei radioaktivem Abtrag für die Entsorgung erforderlich wird.
  • Das Ausführungsbeispiel der FIG 3 zeigt eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Einrichtung 46 zur abrasiven Oberflä­chenbehandlung. Die Anlage 47 zur Bereitstellung des Strahlmit­tels umfaßt, ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel der FIG 1, einen Vorratsbehälter 48 für das Strahlmittel, eine Gefrieran­lage 49, eine Pelletiervorrichtung 50, ein Mahlwerk 51 und ei­nen an das Mahlwerk angeschlossenen Strahlmittelbehälter 52. Dabei sind die Gefrieranlage 49, die Pelletiervorrichtung 50, das Mahlwerk 51 und der Strahlmittelbehälter 52 in einem Kühl­behälter 53 untergebracht. Dieser ist, wie anhand des Ausfüh­rungsbeispiel der FIG 1 bereits erläutert wurde, druckfest ausgeführt, an eine Saugpumpe 54 angeschlossen und über ein Entspannungsventil 55 mit der Außenluft verbunden. Wie beim Ausführungsbeispiel der FIG 1 ist die Spritzpistole 56 sowohl über eine Strahlmittelleitung 57 mit der Austrittsleitung 58 des Strahlmittelbehälters als auch an eine Treibmittelleitung 59 angeschlossen. Anders als beim Ausführungsbeispiel der FIG 2 wird jedoch die Treibmittelleitung 59 von einer an einem Treibmittelbehälter 60 angeschlossenen Treibmittelpumpe 61 ge­speist. Der Treibmittelbehälter ist jedoch anstelle von Wasser mit einem flüssigen Kohlenwasserstoff, z.B. einem halogenisier­ten Kohlenwasserstoff gefüllt. Der Boden 62 der Spritzkabine 63 enthält einen Ablauf 64, der ähnlich wie am Ausführungsbeipiel der FIG 2 dargestellt, an eine Filteranlage 65 angeschlossen ist. Hinter der Filteranlage ist eine Förderpumpe 66 angeschlos­sen, die in einen Verdampfer 67 mündet. Der Verdampfer ist aus­gangsseitig an einen Kühler 68 angeschlossen, der ausgangssei­tig über eine weitere Förderpumpe 69 an den Treibmittelbehälter 60 und/oder an den Vorratsbehälter 58 für das Strahlmittel an­geschlossen ist. Die Spritzkabine 63 ist wiederum an einem Luft­absauggebläse 70 angeschlossen. An die Absaugleitung 71 ist ein Kondensator 72 geschaltet.
  • Dieser Kondensator ist kondensatseitig an den Ablauf 64 der Spritzkabine angeschlossen.
  • Beim Betrieb dieser Einrichtung 46 zur abrasiven Behandlung wird der aus dem Vorratsbehälter 48 der Gefrieranlage 49 zu­strömende Kohlenwasserstoff gefroren und der gefrorene Kohlen­wasserstoff in die der Gefrieranlage 49 nachgeschaltete Pelle­tiervorrichtung 50 zugeleitet. Die in der Pelletiervorrichtung erzeugten hochverdichteten Pellets von gefrorenem Kohlen-Was­serstoff werden in dem nachgeschalteten Mahlwerk 51 zu einem Granulat vorgegebener Körnung vermahlen. Dieses Granulat fällt in den Strahlmittelbehälter 52 und wird dort infolge der nied­rigen Temperatur des gemeinsamen Kühlbehälters 53 streufähig erhalten. Dabei erzeugt die Saugpumpe 54 den nötigen Unterdruck in dem Kühlbehälter 53, so daß über das Entspannungsventil 55 stets neue Außenluft nachströmen kann und den Kühlbehälter durch die adiabatische Entspannung auf die nötige tiefe Tempe­ratur halten kann. Die Abluft der Saugpumpe wird über ein Ab­luftventil 73 in den freien Luftraum entlassen.
  • Bei einer Betätigung der Spritzpistole 56 wird auch hier so­wohl die Treibmittelpumpe 61 als auch das die Saugpumpe 54 mit der Strahlmittelleitung 57 verbindende Ventil 74 aufgesteuert und das Ventil 73 zugesteuert. Nunmehr drückt die Abluft der Saugpumpe 54 das Strahlgut in die Spritzpistole 56 und schleu­dert der über die Treibmittelpumpe 61 in die Spritzpistole 56 gedrückte Kohlenwasserstoffstrahl die Kohlenwasserstoffkristal­le auf die zu bearbeitende Oberfläche. Das flüssige Treibmit­tel, in diesem Fall der gleiche Kohlenwasserstoff, aus dem auch die Strahlmittelpartikel bestehen und die Strahlmittel­partikel fallen in der Spritzkabine 63 zu Boden, wobei die Strahlmittelpartikel in dem flüssigen Kohlenwasserstoff schmel­zen. Sie gelangen von dort in die Filteranlage 65. Dort wird der Abtrag von der behandelten Oberfläche von dem flüssigen Kohlenwasserstoff getrennt und wird der flüssige Kohlenwasser­stoff über die Förderpumpe 66 in den Verdampfer 67 befördert.
  • Der dampfförmige Kohlenwasserstoff gelangt über die Ausgangs­leitung des Verdampfers in einen Kühler 68, während evtl. mit­gerissene feine abgetragene Teilchen im Sumpf des Verdampfers 67 verbleiben und von Zeit zu Zeit in einen Container 75 abge­leitet werden können. Im Kühler 68 kondensiert das Kohlenwas­serstoffgas und wird über die Förderpumpe 69 wieder zurück in den Treibmittelbehälter 60 gefördert. Es ist auch denkbar, daß dieser flüssige Kohlenwasserstoff wieder in den Vorratsbehälter 48 zurückgefördert wird. Weil sowohl der Inhalt des Vorratsbe­hälters 48 als auch der des Treibmittelbehälters 60 identisch sind.
  • Auch bei dieser Einrichtung zur abrasiven Oberflächenbehandlung handelt es sich um ein nahezu vollständig geschlossenes System. Die in den Vorratsbehälter 48 eingesetzten Kohlenwasserstoffe werden durch Gefrierung, Pelletierung und Mahlung zu Strahlmit­telkristallen umgewandelt und mit gleichartigen flüssigen Koh­lenwasserstoffen als Treibmittel auf die zu behandelnde Ober­fläche geschleudert. Sie schmelzen nach der Oberflächenbehand­lung im Ablauf der Spritzkabine und werden über einen Filter 65 und einem nachgeschalteten Verdampfer 67 vom Abtrag getrennt und erneut in den Kreislauf zurückgefördert. Es fallen nur die von der zu behandelnden Oberfläche abgetragenen Partikel als Austrag an.

Claims (16)

1. Einrichtung zur abrasiven Oberflächenbehandlung mit einem während der Einwirkung auf die zu behandelnde Oberfläche im festen Aggregatzustand befindlichen, und nach der Einwirkung auf die zu behandelnde Oberfläche in flüssigen oder gasförmi­gen Aggregatzustand überführbare Strahlmittel, wobei ein ge­schlossenes Gehäuse (2, 31, 63) mit Sammelvorrichtungen für gasförmige, flüssige und feste Stoffe für die Behandlung der zu reinigenden Oberflächen vorgesehen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der das Gehäuse (2, 61) an einer über einen Staubabscheider (5, 72) geführte Luftabsaugung angeschlossen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der Kohlenwasser­stoff als Strahlmittel verwendet ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das das Gehäuse (63) bei der Verwendung von Kohlenwasserstoffen als Treibmittel an einer Luftabsaugung (71) angeschlossen ist, in deren Luftweg ein Kondensator (72) zur Zurückgewinnung der Kohlenwasserstoffe geschaltet ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der einer Gefrieranlage (8, 49) eine Anlage (9, 50) zur Verdichtung klei­ner definierter Mengen des gefrorenen Strahlmittels nachge­schaltet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, bei der die Anlage (9, 50) eine Pelletiervorrichtung ist.
7. Einrichtung nach nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der ein Vorratsbehälter (11, 52), der kalte Teil der Gefrieranlage (8, 49), die Anlage (9, 50) zur Verdichtung des geforenen Strahlmittels und ein Mahlwerk (10, 51) in einen gemeinsamen Kühlbehälter (12, 53) eingebaut sind.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der in dem gemeinsamen Kühlbehälter (12, 53) ein Unterdruck gegenüber der Außenluft aufrechterhalten wird.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, bei der der Unterdruck über eine anschlossene Vakuumpumpe (13, 54) und ein am Kühlbehälter (12, 53) angeschlosses, mit der Außenluft in Verbindung stehen­des Entspannungsventil (14, 55) aufrechterhalten wird.
10. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der das Gehäuse (2, 31, 63) am Boden (23, 44, 62) einen Ablauf für die Flüssigkeiten und Feststoffe besitzt.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, bei der ein Filter (40, 65) für die Abtrennung der abgetragenen Partikel in die Ablauflei­tung (39, 64) geschaltet ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, bei der eine Wärmequelle (67) zur Verdampfung und Abtrennung des Strahl- und des Treib­mittels von den abgetragenen Partikeln an der Ablaufleitung (64) angeschlossen ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, bei der ein Kondensator (68) der Wärmequelle (67) zur Verflüssigung des Strahl- und des Treibmittels und zur teilweisen Zurückgewinnung der Verdam­pfungswärme nachgeschaltet ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, bei der ein fremdbeheizter Wärmetauscher (67) als Wärmequelle verwendet ist.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, bei der der Wärmequelle eine Einrichtung zur Abtrennung des vom Strahlmittel mitgeführten Partikel nachgeschaltet ist.
16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Spritzpistole (56) über einen separaten Anschluß (59) flüssige unter Druck stehende Kohlenwasserstoffe zugeführt wer­den.
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