ES2458552T3 - Procedure and device for cleaning, activation and pretreatment of a workpiece by means of carbon dioxide snow particles - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la limpieza, activación o tratamiento previo de una pieza de trabajo por medio de partículas de nieve de dióxido de carbono, generadas a partir de un fluido de dióxido de carbono que está bajo presión y al menos un gas comprimido portador, en el que el fluido de dióxido de carbono es alimentado a través de una instalación de alimentación (8) a una instalación de mezcla (4), a la que afluye el gas comprimido portador y en la instalación de mezcla (4) se configuran partículas de nieve de dióxido de carbono, se distribuyen, las partículas de nieve de dióxido de carbono y el gas portador son desplazados en rotación en la instalación de mezcla (4) a través de un inserto de rotación (18) previsto allí, son aceleradas en una tobera de salida y son conducidas sobre la pieza de trabajo, sin que el fluido de dióxido de carbono sea expandido antes de la alimentación a la instalación de mezcla (4).Method for cleaning, activating or pre-treating a workpiece by means of carbon dioxide snow particles, generated from a carbon dioxide fluid that is under pressure and at least one carrier compressed gas, wherein the carbon dioxide fluid is fed via a feed device (8) to a mixing device (4), into which the compressed carrier gas flows and in the mixing device (4) snow particles of carbon dioxide, are distributed, the carbon dioxide snow particles and the carrier gas are rotated in the mixing device (4) via a rotating insert (18) provided there, accelerated in a nozzle of outlet and are conducted over the workpiece, without the carbon dioxide fluid being expanded before being fed to the mixing installation (4).
Description
Procedimiento y dispositivo para la limpieza, activación y tratamiento previo de una pieza de trabajo por medio de partículas de nieve de dióxido de carbono Procedure and device for cleaning, activation and pretreatment of a workpiece by means of carbon dioxide snow particles
La invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo para limpieza, activación y tratamiento previo de piezas de trabajo por medio de partículas de nieve de dióxido de carbono, que son generadas a partir de un fluido de dióxido de carbono que está bajo presión y por al menos un gas comprimido portador, en el que las partículas de nieve de dióxido de carbono se pueden acelerar en una tobera de salida y se pueden conducir sobre la pieza de trabajo. The invention relates to a method and a device for cleaning, activation and pretreatment of workpieces by means of carbon dioxide snow particles, which are generated from a carbon dioxide fluid that is under pressure and by at least one carrier compressed gas, in which the carbon dioxide snow particles can be accelerated in an outlet nozzle and can be driven over the workpiece.
Procedimientos de chorro y dispositivos de chorro para la limpieza, tratamiento previo y activación de superficies pertenecen desde hace muchos decenios al estado de la técnica. Para la limpieza industrial de herramientas y moldes, máquinas e instalaciones así como componentes se buscan desde hace algunos años, en virtud de las legislaciones estrictas sobre el medio ambiente y la competencia cada vez mayor, nuevas tecnologías de protección del medio ambiente y económicas. Jet procedures and jet devices for cleaning, pretreatment and surface activation have been in the prior art for many decades. For the industrial cleaning of tools and molds, machines and installations as well as components have been sought for some years, under the strict laws on the environment and increasing competition, new environmental and economic protection technologies.
El tratamiento de las superficies con diferentes formas de dióxido de carbono se describe en invenciones desde hace más de 30 años. El chorreado con diferentes formas de dióxido de carbono (CO2) tiene aplicación entre tanto en algunos campos. The treatment of surfaces with different forms of carbon dioxide has been described in inventions for more than 30 years. The blasting with different forms of carbon dioxide (CO2) has application in the meantime in some fields.
Se conoce a partir del documento DE 2005 002 365 B3 un procedimiento de chorro para la limpieza de superficies, en el que en un conducto de chorro se alimenta dióxido de carbono líquido a un gas portador circulante y a través de expansión se convierte en nieve seca, así como un dispositivo para la generación de hielo seco, en particular para una limpieza a chorro de superficies, que comprende un conducto de alimentación para dióxido de carbono, un conducto de alimentación para un gas portador, un conducto de chorro para una mezcla de gas y de nieve seca y una zona de mezcla para el dióxido de carbono y el gas portador. From the document DE 2005 002 365 B3 a jet process for cleaning surfaces is known, in which liquid carbon dioxide is fed into a jet pipe to a circulating carrier gas and through expansion it becomes dry snow, as well as a device for the generation of dry ice, in particular for a blast cleaning of surfaces, comprising a feed duct for carbon dioxide, a feed duct for a carrier gas, a jet conduit for a gas mixture and dry snow and a mixing zone for carbon dioxide and carrier gas.
En el caso de chorreado con chorros de nieve de CO2 se distinguen dos variantes de procedimiento, la llamada tobera anular de dos sustancias y la tobera de chorro con cámara de aglomeración. En el caso de la tobera anular de dos sustancias, se expande el dióxido de carbono líquido en la salida de toberas de una primera tobera a presión ambiental. Las partículas de nieve de dióxido de carbono que se producen son concentradas a través de un chorro envolvente, que sale desde una segunda tobera que rodea concéntricamente la primera, desde aire comprimido a velocidad supersónica y se acelera. In the case of blasting with CO2 snow jets, two process variants are distinguished, the so-called two-substance annular nozzle and the jet nozzle with an agglomeration chamber. In the case of the annular nozzle of two substances, the liquid carbon dioxide expands at the nozzle outlet of a first nozzle at ambient pressure. The carbon dioxide snow particles that are produced are concentrated through an enveloping jet, which flows from a second nozzle that concentrically surrounds the first, from compressed air at supersonic speed and accelerates.
En la segunda variante del procedimiento, se dosifica el dióxido de carbono líquido a la corriente de aire comprimido en un espacio de expansión, la llamada cámara de aglomeración. En comparación con la tobera anular de dos sustancias, en la segunda variante de procedimiento se producen partículas de nieve mayores, que se aceleran con aire comprimido en una tobera siguiente y conducen a una abrasividad considerablemente más elevada en la pieza de trabajo. In the second variant of the process, the liquid carbon dioxide is dosed into the compressed air stream in an expansion space, the so-called agglomeration chamber. Compared to the two-substance annular nozzle, in the second process variant, larger snow particles are produced, which are accelerated with compressed air in a next nozzle and lead to considerably higher abrasiveness in the workpiece.
La generación de partículas de nieve de dióxido de carbono con las variantes de procedimiento conocidas requiere toberas de chorro con un número comparativamente alto de grupos de construcción. Además, en las pocas toberas de chorro solamente se utiliza una cantidad comparativamente reducida del dióxido de carbono líquido para la generación de las partículas de nieve de dióxido de carbono. El resto del dióxido de carbono líquido se escapa como gas dióxido de carbono a través de evaporación. The generation of carbon dioxide snow particles with the known process variants requires jet nozzles with a comparatively high number of construction groups. In addition, only a comparatively reduced amount of liquid carbon dioxide is used in the few jet nozzles for the generation of carbon dioxide snow particles. The rest of the liquid carbon dioxide escapes as carbon dioxide gas through evaporation.
Por lo tanto, el cometido de la presente invención es proporcionar un procedimiento y un dispositivo para la limpieza, activación o tratamiento previo de una pieza de trabajo por medio de partículas de nieve de dióxido de carbono, con los que se puede realizar una generación especialmente eficiente, automatizada así como especialmente eficaz y poco costosa de las partículas de nieve de dióxido de carbono y se puede conseguir una acción de limpieza especialmente alta. Therefore, the purpose of the present invention is to provide a method and a device for cleaning, activating or pretreating a workpiece by means of carbon dioxide snow particles, with which a generation can be carried out especially Efficient, automated as well as especially effective and inexpensive of carbon dioxide snow particles and an especially high cleaning action can be achieved.
El cometido se soluciona en cuanto al procedimiento por medio de las características de la reivindicación 1 y en cuanto al dispositivo por medio de las características de la reivindicación 4. The task is solved in terms of the procedure by means of the features of claim 1 and as regards the device by means of the features of claim 4.
De acuerdo con la invención se indica un procedimiento y un dispositivo para la limpieza, activación o tratamiento previo de una pieza de trabajo por medio de partículas de nieve de dióxido de carbono, que se configuran a partir de un fluido de dióxido de carbono que está bajo presión y al menos un gas comprimido portador en una instalación de mezcla, a la que se alimentan el fluido de dióxido de carbono y el gas comprimido portador a través de instalaciones de alimentación separadas y en la que se distribuyen las partículas de dióxido de carbono y abandonan la instalación de mezcla a través de una tobera de salida acoplada con la instalación de mezcla, se aceleran en la tobera de salida y se conducen sobre la pieza de trabajo. De acuerdo con la invención, delante de la instalación de alimentación que desemboca en la instalación de mezcla para el fluido de dióxido de carbono no está conectada ninguna cámara de aglomeración ni la instalación de alimentación para el fluido de dióxido de carbono presenta una cámara de aglomeración, en la que se pueda expandir el fluido de dióxido de carbono líquido como en dispositivos In accordance with the invention, a method and a device for cleaning, activating or pretreating a workpiece by means of carbon dioxide snow particles are indicated, which are configured from a carbon dioxide fluid that is under pressure and at least one carrier compressed gas in a mixing plant, to which the carbon dioxide fluid and the carrier compressed gas are fed through separate feeding facilities and in which the carbon dioxide particles are distributed and they leave the mixing installation through an outlet nozzle coupled with the mixing installation, accelerate in the exit nozzle and are driven on the workpiece. According to the invention, no agglomeration chamber is connected in front of the feeding installation that leads to the mixing system for the carbon dioxide fluid, nor does the agglomeration chamber have the agglomeration chamber for the carbon dioxide fluid. , in which the fluid of liquid carbon dioxide can be expanded as in devices
para la generación de partículas de nieve de dióxido de carbono del estado de la técnica antes de la alimentación a una cámara de mezcla. for the generation of carbon dioxide snow particles of the prior art prior to feeding into a mixing chamber.
En particular, la invención presenta las ventajas de que a falta de una cámara de aglomeración precisamente no se producen aglomerados no deseados, que conducirían de nuevo a problemas de congelación así como se obstrucción en las instalaciones de alimentación. Además, en el dispositivo de acuerdo con la invención con la inyección directa de fluido de dióxido de carbono líquido en la instalación de mezcla sin expansión precedentes del fluido de dióxido de carbono y con distribución en el gas comprimido portador se genera una cantidad especialmente grande de partículas de nieve de dióxido de carbono en forma pequeña y sólida, con lo que se puede conseguir, con relación a la superficie proyectada del chorro de limpieza un resultado de limpieza con calidad especialmente alta. Además, con procedimientos de acuerdo con la invención se consiguen una automatización adicional y una aceleración en la generación de partículas de nieve de dióxido de carbono. Además, el dispositivo de acuerdo con la invención permite ahorros considerables de material, lo que conduce en comparación con dispositivos de chorro del estado de la técnica a la miniaturización del dispositivo de acuerdo con la invención. In particular, the invention has the advantages that in the absence of an agglomeration chamber precisely undesired agglomerates are not produced, which would again lead to freezing problems as well as obstruction in the feeding facilities. In addition, in the device according to the invention with the direct injection of liquid carbon dioxide fluid into the mixing facility without prior expansion of the carbon dioxide fluid and with distribution in the carrier compressed gas an especially large amount of Carbon dioxide snow particles in a small and solid form, which can be achieved, in relation to the projected surface of the cleaning jet, a cleaning result with especially high quality. Furthermore, with procedures according to the invention, additional automation and acceleration in the generation of carbon dioxide snow particles are achieved. In addition, the device according to the invention allows considerable material savings, which leads, in comparison with state-of-the-art jet devices, to miniaturizing the device according to the invention.
Las configuraciones ventajosas de la invención se deducen a partir de las reivindicaciones dependientes. Advantageous configurations of the invention are deduced from the dependent claims.
De manera más conveniente, el fluido de dióxido de carbono es alimentado de forma centralizada a la instalación de mezcla. More conveniently, the carbon dioxide fluid is fed centrally to the mixing facility.
Además, es conveniente que la instalación de alimentación para el fluido de dióxido de carbono penetre con el extremo de alimentación, que desemboca en la instalación de mezcla, a través de una delimitación marginal de la instalación de mezcla en esta instalación. In addition, it is convenient that the feed installation for the carbon dioxide fluid penetrates the feed end, which leads to the mixing installation, through a marginal delimitation of the mixing installation in this installation.
En una configuración ventajosa, la instalación de alimentación para el fluido de dióxido de carbono está dispuesta en este caso en la instalación de mezcla de tal manera que el extremo de alimentación de la instalación de alimentación, dirigido hacia la instalación de mezcla, para la generación del fluido de dióxido de carbono en la instalación de mezcla termina de manera más conveniente en el centro de la instalación de mezcla. Para conseguir una generación y distribución uniformes de las partículas de nieve de dióxido de carbono en la instalación de mezcla, es conveniente, en general, continuar la instalación de alimentación para el fluido de dióxido de carbono hasta el centro de la instalación de mezcla. In an advantageous configuration, the feeding installation for the carbon dioxide fluid is arranged in this case in the mixing installation in such a way that the feeding end of the feeding installation, directed towards the mixing installation, for the generation of the carbon dioxide fluid in the mixing installation ends more conveniently in the center of the mixing installation. In order to achieve a uniform generation and distribution of the carbon dioxide snow particles in the mixing plant, it is generally convenient to continue the feed installation for the carbon dioxide fluid to the center of the mixing plant.
Para mejorar adicionalmente el resultado de limpieza de la pieza de trabajo, se desplaza en rotación de manera más conveniente el chorro de limpieza, que comprende las partículas de nieve de dióxido de carbono y el gas comprimido portador, en la instalación de mezcla. La rotación del chorro de limpieza se consigue a través de un inserto de torsión dispuesto en la instalación de mezcla. To further improve the cleaning result of the workpiece, the cleaning jet, which comprises the carbon dioxide snow particles and the carrier compressed gas, is more conveniently rotated in the mixing plant. The rotation of the cleaning jet is achieved through a torsion insert arranged in the mixing installation.
La acción del inserto de torsión se eleva especialmente porque éste se extiende dentro de la instalación de mezcla de manera más conveniente desde un extremo de entrada para el gas comprimido portador hasta un extremo de salida. The action of the torsion insert is especially high because it extends more conveniently within the mixing installation from an inlet end for the carrier compressed gas to an outlet end.
De manera más conveniente, el inserto de torsión está provisto en un extremo de salida en la instalación de mezcla con un orificio de descarga convergente y/o está configurado como tal. More conveniently, the torsion insert is provided at an outlet end in the mixing installation with a convergent discharge hole and / or is configured as such.
Para regular de una manera especialmente sencilla la intensidad del chorro de limpieza y la cantidad de consumo del fluido de dióxido de carbono líquido, la instalación de alimentación para el fluido de dióxido de carbono está configurada de manera más conveniente como tobera de dosificación. De acuerdo con una configuración ventajosa, la cantidad y la intensidad del fluido de dióxido de carbono alimentado a la instalación de mezcla se pueden modificar a través del ajuste de la tobera de dosificación a la instalación de alimentación para el fluido de dióxido de carbono o bien a través de la utilización de toberas de dosificación con dimensionado diferente para la alimentación del dióxido de carbono. In order to regulate in a particularly simple manner the intensity of the cleaning jet and the amount of consumption of the liquid carbon dioxide fluid, the feeding facility for the carbon dioxide fluid is more conveniently configured as a dosing nozzle. According to an advantageous configuration, the amount and intensity of the carbon dioxide fluid fed to the mixing plant can be modified through the adjustment of the dosing nozzle to the feed system for the carbon dioxide fluid or through the use of dosing nozzles with different dimensioning for the feeding of carbon dioxide.
De esta manera, se suprimen las válvulas de ajuste separadas para la alimentación y dimensionado así como para la dosificación del fluido de dióxido de carbono líquido a la instalación de mezcla. In this way, the separate adjustment valves for the feeding and dimensioning as well as for the dosing of the liquid carbon dioxide fluid to the mixing installation are suppressed.
En configuración ventajosa, el extremo de alimentación de la instalación de alimentación para el fluido de dióxido de carbono está dispuesto en dirección al extremo de salida de la instalación de mezcla en ésta. In advantageous configuration, the feed end of the feed system for the carbon dioxide fluid is arranged in the direction of the outlet end of the mixing facility therein.
De manera más conveniente, el gas comprimido portador comprende al menos aire. More conveniently, the carrier compressed gas comprises at least air.
De acuerdo con una configuración ventajosa, la instalación de mezcla y la tobera de salida están configuradas en una sola pieza. De manera más conveniente, la instalación de mezcla está configurada como cámara mixta. According to an advantageous configuration, the mixing installation and the outlet nozzle are configured in one piece. More conveniently, the mixing installation is configured as a mixed chamber.
A continuación se explica en detalle un ejemplo de realización de la invención con la ayuda de los dibujos. En este caso: An exemplary embodiment of the invention will be explained in detail below with the help of the drawings. In this case:
La figura 1 muestra una vista en planta superior sobre una vista longitudinal a través de un dispositivo de acuerdo Figure 1 shows a top plan view on a longitudinal view through a device according to
con la invención con una instalación de mezcla y conductos de alimentación para fluido de dióxido de carbono y gas comprimido portador, y with the invention with a mixing installation and feed lines for carbon dioxide fluid and carrier compressed gas, and
La figura 2 muestra una vista en planta superior sobre una sección transversal a través del dispositivo según la figura 1. Figure 2 shows a top plan view on a cross section through the device according to Figure 1.
La figura 1 muestra un dispositivo 2 para la limpieza, activación o tratamiento previo de piezas de trabajo (no mostradas) por medio de partículas de nieve de dióxido de carbono. El dispositivo 2 comprende una pared de dispositivo 3, una instalación de mezcla 4, instalaciones de alimentación 8 y 19 previstas en un extremo de entrada 6 de la instalación de mezcla 4 para el fluido de dióxido de carbono o bien para el gas comprimido portador así como una tobera de salida 14 prevista en un extremo de salida 12 de la instalación de mezcla 4. En el presente ejemplo de realización, la instalación de mezcla 4, las instalaciones de alimentación 8, 10 y la tobera de salida 14 están configuradas en una sola pieza. Figure 1 shows a device 2 for cleaning, activation or pretreatment of work pieces (not shown) by means of carbon dioxide snow particles. The device 2 comprises a device wall 3, a mixing installation 4, feeding facilities 8 and 19 provided at an inlet end 6 of the mixing installation 4 for the carbon dioxide fluid or for the compressed carrier gas thus as an outlet nozzle 14 provided at an outlet end 12 of the mixing installation 4. In the present exemplary embodiment, the mixing installation 4, the feeding facilities 8, 10 and the outlet nozzle 14 are configured in a single piece
De manera alternativa, la instalación de alimentación para el fluido de dióxido de carbono está prevista como componente separado para la instalación de mezcla. Cuando la instalación de alimentación para el fluido de dióxido de carbono está configurada separada, ésta se puede intercambiar de esta manera para el ajuste de una cantidad de dosificación del fluido de dióxido de carbono alimentado a la instalación de mezcla y se puede sustituir por una instalación de alimentación con orificio de dosificación dimensionado de manera adecuada para la cantidad de dosificación deseada. Alternatively, the feed installation for the carbon dioxide fluid is provided as a separate component for the mixing installation. When the feed facility for the carbon dioxide fluid is configured separately, it can be exchanged in this way for the adjustment of a dosage amount of the carbon dioxide fluid fed to the mixing facility and can be replaced by an installation feed with dosing hole sized appropriately for the desired dosage amount.
De acuerdo con la invención, la instalación de alimentación 8 para el fluido de dióxido de carbono no presenta ningún espacio de expansión o cámara de aglomeración, sino que conduce directamente a la instalación de mezcla According to the invention, the feed system 8 for the carbon dioxide fluid does not have any expansion space or agglomeration chamber, but leads directly to the mixing installation
4. Four.
Para la distribución especialmente uniforme del fluido de dióxido de carbono líquido en la instalación de mezcla 4, la instalación de alimentación 8 para el fluido de dióxido de carbono termina con un extremo de alimentación 16 en una zona central o bien en el centro de la instalación de mezcla 4. Para la mejora del resultado de limpieza se desplaza en rotación el chorro de limpieza con el gas comprimido portador y con las partículas de nieve de dióxido de carbono con un inserto de rotación 18. El inserto de rotación 18 está dispuesto en el lado del borde en la instalación de mezcla 4 y se extiende en el presente ejemplo de realización desde el extremo de entrada 6 hasta el extremo de salida 12 en la instalación de mezcla 4. En el extremo de salida 12 de la instalación de mezcla 4, el inserto de torsión 18 para la aceleración de la mezcla de partículas de nieve de dióxido de carbono y de gas comprimido portador presenta de manera similar a la conformación de la tobera de salida 14 un orificio de descarga convergente 20. For the particularly uniform distribution of the liquid carbon dioxide fluid in the mixing plant 4, the feed system 8 for the carbon dioxide fluid ends with a feed end 16 in a central area or in the center of the installation for mixing 4. To improve the cleaning result, the cleaning jet is displaced in rotation with the carrier compressed gas and with the carbon dioxide snow particles with a rotation insert 18. The rotation insert 18 is arranged in the side of the edge in the mixing installation 4 and extends in the present embodiment from the input end 6 to the output end 12 in the mixing installation 4. At the output end 12 of the mixing installation 4, Torsion insert 18 for acceleration of the mixture of snow particles of carbon dioxide and carrier compressed gas presents similarly to the conformation of the outlet nozzle 14 a convergent discharge hole 20.
La figura 2 muestra en vista en planta superior una sección transversal a través del dispositivo según la figura 1 a lo largo de un plano 2-2’. La representación de la sección transversal del dispositivo 2 en el presente ejemplo de realización muestra radialmente desde fuera hacia dentro la pared del dispositivo 3, el inserto de torsión 18 así como el orificio de descarga 20 del inserto de torsión 18, que se estrecha en la dirección de la tobera de salida 14. En el centro se encuentra la instalación de mezcla 4 configurada como cámara de mezcla. Figure 2 shows in cross-sectional view a cross section through the device according to Figure 1 along a 2-2 ’plane. The representation of the cross-section of the device 2 in the present embodiment shows radially from the outside in the wall of the device 3, the twist insert 18 as well as the discharge hole 20 of the twist insert 18, which narrows in the address of the outlet nozzle 14. In the center is the mixing installation 4 configured as a mixing chamber.
En resumen, debe subrayarse que a través de la inyección directa de acuerdo con la invención de dióxido de carbono líquido en el gas comprimido portador en la instalación de mezcla, sin expandir el dióxido de carbono líquido previamente en una cámara de aglomeración, se puede generar en comparación un gran número de partículas de nieve de dióxido de carbono pequeñas y sólidas, con lo que finalmente se puede conseguir un resultado mejor de limpieza en la pieza de trabajo. In summary, it should be stressed that through direct injection according to the invention of liquid carbon dioxide into the carrier compressed gas in the mixing plant, without previously expanding the liquid carbon dioxide into an agglomeration chamber, it can be generated in comparison a large number of small and solid carbon dioxide snow particles, so that a better cleaning result in the workpiece can finally be achieved.
Lista de signos de referencia List of reference signs
2 Dispositivo 3 Pared del dispositivo 4 Instalación de mezcla 6 Extremo de entrada 8 Primera instalación de alimentación 10 Segunda instalación de alimentación 12 Extremo de salida 14 Tobera de salida 16 Extremo de alimentación 18 Inserto de torsión 20 Orificio de descarga 2 Device 3 Device wall 4 Mixing installation 6 Inlet end 8 First feed installation 10 Second feed installation 12 Output end 14 Exit nozzle 16 Feed end 18 Torsion insert 20 Discharge hole
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