DE102008037089A1 - Apparatus and method for cleaning objects by means of dry snow - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen von Gegenständen mittels Trockenschnee.The The present invention relates to an apparatus and a method for cleaning objects with dry snow.
Zum Reinigen der Oberflächen von Gegenständen im industriellen Bereich sind unterschiedlichste chemische und physikalische Reinigungsverfahren und Möglichkeiten bekannt.To the Cleaning the surfaces of objects in industrial Range are various chemical and physical cleaning methods and possibilities known.
Chemische Reinigungsverfahren erfordern aufgrund der dort verwendeten oft aggressiven Mittel und aufgrund gesetzlicher Vorschriften einen hohen Aufwand an Sicherheits- und Entsorgungseinrichtungen. Daher ist es bei den physikalischen Reinigungsverfahren, bei denen die Verunreinigungen in der Regel durch Beschuss oder Bestrahlung der zu reinigenden Oberfläche mit Sand-, Metall- oder Glaspartikeln entfernt werden, erforderlich, dass das Reinigen selbst in gesonderten Kabinen durchgeführt wird. Hierfür muss das zu reinigende Bauteil zunächst aus der entsprechenden Maschine ausgebaut und in eine solche Kabine eingelegt werden.Dry Cleaning procedures often require due to the used there aggressive means and due to legal regulations one high expenditure on safety and disposal facilities. Therefore It is the physical cleaning processes in which the Impurities usually by bombardment or irradiation of the surface to be cleaned with sand, metal or glass particles to be removed, it is necessary that the cleaning itself in separate Cabins is performed. This has to be done for this cleaning component first from the corresponding machine be expanded and placed in such a cabin.
Eine weitere Alternative besteht darin, Bauteile mittels Beschuss durch Trockeneis zu reinigen. Beim Trockeneis handelt es sich um in den festen Aggregatzustand überführtes und auf mindestens –78,5°C gekühltes Kohlendioxid. Trockeneis geht unter Atmosphärendruck unmittelbar vom festen Aggregatzustand in den gasförmigen über, wobei keine Schmelzflüssigkeit entsteht. Dadurch kann auf besonders einfache Weise, nämlich mit normaler Druckluft, sowohl der Beschuss mit Trockeneis als auch die Absaugung und Abfuhr der Schmutzpartikel erfolgen.A Another alternative is to use components by means of bombardment To clean dry ice. The dry ice is in the solid state and transferred to at least -78.5 ° C. cooled carbon dioxide. Dry ice goes under atmospheric pressure directly from the solid state of matter into the gaseous state, where no molten liquid is formed. This can be up particularly simple way, namely with normal compressed air, both the bombardment with dry ice and the suction and removal the dirt particles take place.
Trockeneis liegt bei der Produktion in Form von Schnee vor. Die Erzeugung von CO2-Schnee vor Ort mittels einer Düse aus flüssigem CO2 und die direkte Bestrahlung einer Oberfläche mit diesem Schnee, ggf. mit Unterstützung von Druckluft, ist verfahrenstechnisch vergleichsweise einfach zu handhaben und leicht zu automatisieren.Dry ice is present during production in the form of snow. The generation of CO 2 snow locally by means of a nozzle of liquid CO 2 and the direct irradiation of a surface with this snow, possibly with the assistance of compressed air, is procedurally comparatively easy to handle and easy to automate.
Die Reinigungswirkung von CO2-Schnee ist jedoch begrenzt. Um hartnäckigere Verschmutzungen abrasiv zu entfernen, wird er zu Granulat bzw. Pellets oder dergleichen komprimiert, indem man ihn durch Matrizen drückt. Die Massendichte der Pellets beträgt etwa 1000 kg/m3. Sie haben die Form von Stiften mit einer Länge von etwa 5 mm bis 30 mm und einem Durchmesser von etwa 3 mm.However, the cleaning effect of CO 2 snow is limited. To remove more stubborn soils, it is compressed into granules or pellets or the like by pressing them through dies. The mass density of the pellets is about 1000 kg / m 3 . They have the form of pins with a length of about 5 mm to 30 mm and a diameter of about 3 mm.
Zur
weiteren Steigerung der Reinigungswirkung von CO2-Partikeln
schlägt die
Die Firma Cryotechnics, NL bietet ein ähnliches Verfahren namens CryoAdd an, bei welchem zum Reinigen von Gegenständen Trockeneis (CO2) in Form von Pellets, Nuggets oder Blöcken verwendet wird, wobei dieses Trockeneismaterial in einem Druckluftstrom auf die zu reinigende Oberfläche geblasen wird. Zur Erhöhung der Reinigungswirkung kann diesem Druckluft/Trockeneis-Gemisch abrasives oder nicht-abrasives Material hinzugefügt werden. Nicht-abrasive Teilchen dringen dabei in die Verschmutzungsschicht ein und ermöglichen eine gesteigerte Wirkung der explosiven Sublimation der Trockeneispartikel, während abrasive Teilchen verwendet werden, um harte Oberflächenschichten mechanisch zu entfernen.Cryotechnics, NL offers a similar process called CryoAdd, which uses dry ice (CO 2 ) in the form of pellets, nuggets or blocks to clean objects, this dry ice material being blown onto the surface to be cleaned in a stream of compressed air. To increase the cleaning effect, abrasive or non-abrasive material can be added to this compressed air / dry ice mixture. Non-abrasive particles penetrate into the soil layer and allow for increased effect of explosive sublimation of the dry ice particles, while abrasive particles are used to mechanically remove hard surface layers.
Die Verwendung von CO2-Pellets bringt jedoch auch Nachteile mit sich. Für CO2-Pellets muss ein spezielles Silo vorgesehen werden. Wenn die Pellets zu lange im Silo vorgehalten werden, verklumpen sie. Die Reinigungsfunktion der Pellets hängt stark von der Lagerzeit ab.However, the use of CO 2 pellets also has disadvantages. For CO 2 pellets, a special silo must be provided. If the pellets are stored too long in the silo, they clump together. The cleaning function of the pellets depends strongly on the storage time.
Es sind verschiedene Vorrichtungen (z. B. Cold Jet, Micro Clean) bekannt, bei denen vorgesehen ist CO2-Pellets oder Blockeis in einer separaten Einrichtung wie z. B. einem Raspelwerk o. ä. wieder zu zerkleinern und anschließend einer Düse der Vorrichtung zuzuführen. Dieses erneute Zerkleinern benötigt viel Energie und führt somit zu höheren Kosten für die Reinigung.There are various devices (eg., Cold Jet, Micro Clean) are known in which provided CO 2 pellets or block ice in a separate device such. As a rasp mechanism o. Ä. To shred again and then supply a nozzle of the device. This comminution requires a lot of energy and thus leads to higher cleaning costs.
In
der
Aus
der
Die
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit denen die Effizienz beim Reinigen mit Trockenschnee weiter gesteigert werden kann.The The object of the present invention is a device and to create a process that improves the efficiency of cleaning can be further increased with dry snow.
Insbesondere besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren und ein zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung anzugeben zur cryogenen Reinigung von Gegenständen mittels Trockenschnee bei gleichzeitig hoher Reinigungswirkung und guter Handhabbarkeit und Automatisierbarkeit.Especially The object of the invention is to provide a method and a for Implementation of the method to provide suitable device for cryogenic cleaning of objects by means of dry snow at the same time high cleaning efficiency and good handling and automation.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst.The Task is achieved by a device according to claim 1 or a method according to claim 8 solved.
Nach der Erfindung wird ein Gemisch aus CO2-Schnee und abrasivem Additiv erzeugt und auf den zu reinigenden Gegenstand gerichtet, wobei das Gemisch vorzugsweise mit Druckluft beaufschlagt wird.According to the invention, a mixture of CO 2 snow and abrasive additive is produced and directed to the object to be cleaned, wherein the mixture is preferably applied with compressed air.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Reinigen von Gegenständen mittels Trockenschnee vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst eine Expansionskanal zum Erzeugen von CO2-Schnee aus flüssigem CO2, eine Düse zum Ausgeben des CO2-Schnees und eine Einrichtung zum Vermischen des CO2-Schnees mit einem abrasiven Additiv, wobei die Einrichtung zum Vermischen des Additivs die Düse ist.According to the invention, a device for cleaning objects by means of dry snow is provided. The apparatus comprises an expansion channel for generating CO 2 snow from liquid CO 2 , a nozzle for discharging the CO 2 snow, and means for mixing the CO 2 snow with an abrasive additive, wherein the means for mixing the additive is the nozzle is.
Die Kombination aus CO2-Schnee und abrasivem Additiv kann Oberflächen erheblich stärker reinigen als CO2-Schnee allein und gleicht daher die energetischen Schwächen des Schneestrahl-Verfahrens gut aus. Andererseits treten die Nachteile von Pellets nicht auf. Insbesondere ist es möglich, die Reinigungswirkung genau zu dosieren und gleichbleibend bereitzustellen. Diese Herstellungsweise ist im Gegensatz zum Handling von CO2-Pellets verfahrenstechnisch leicht beherrschbar und lässt sich einfach automatisieren.The combination of CO 2 snow and abrasive additive can clean surfaces considerably more than CO 2 snow alone and therefore compensates well for the energetic weaknesses of the snow blasting process. On the other hand, the disadvantages of pellets do not occur. In particular, it is possible to accurately meter the cleaning effect and provide consistent. In contrast to the handling of CO 2 pellets, this method of production is easy to control in terms of process technology and can be easily automated.
Durch die Beaufschlagung mit Druckluft kann der resultierende Stoffstrom ideal konditioniert werden und der Verbrauch an CO2 oder Additiv begrenzt werden.By applying compressed air, the resulting material flow can be ideally conditioned and the consumption of CO 2 or additive can be limited.
Dadurch, dass das Additiv erst in der Düse zugesetzt wird gelangt das Additiv mit dem Trockenschnee erst unmittelbar vor dem Abstrahlen in Kontakt.Thereby, that the additive is first added in the nozzle the additive with the dry snow only immediately before blasting in contact.
Die Feststoff-Additive besitzen eine hohe Wärmekapazität und im Vergleich zum Trockenschnee eine hohe Temperatur. Durch die Zugabe des Additivs in der Düse ist die Verweilzeit des Additivs im Trockenschnee kurz. Dadurch wird sichergestellt, dass kein nennenswerter Wärmeübergang vom Additiv auf den Trockenschnee erfolgt. Hierdurch wird der Trockenschnee in fast unveränderter Qualität zusammen mit dem Additiv auf den zu reinigenden Gegenstand abgegeben.The Solid additives have a high heat capacity and compared to dry snow, a high temperature. By the Addition of the additive in the nozzle is the residence time of the Additive in dry snow short. This will ensure that no appreciable heat transfer from the additive the dry snow takes place. As a result, the dry snow in almost unchanged quality together with the additive delivered to the object to be cleaned.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, dass das abrasive Additiv nur mit der Düse in Kontakt kommt. Hierdurch findet kein durch das Additiv verursachter erhöhter Verschleiß an den der Düse vorgeordneten Bauteilen statt.One Another significant advantage is that the abrasive additive only comes into contact with the nozzle. As a result, no finds the additive caused increased wear the nozzle upstream components instead.
Gemäß einer Ausführungsform wird flüssiges CO2 einem Expansionskanal zugeführt und in diesem so entspannt, dass daraus CO2-Schnee und vorzugsweise zusätzlich CO2-Gas entsteht. Der CO2-Schnee wird dann einer Venturidüse zugeführt. In einer solchen Konstruktion wird der erzeugte Trockenschnee ohne Zwischenschritte so verwendet, wie er erzeugt wird. Die Handhabung und Lagerung flüssigen Kohlendioxids ist gut und sicher beherrschbar.According to one embodiment, liquid CO 2 is supplied to an expansion channel and relaxed in it in such a way that CO 2 snow and preferably additionally CO 2 gas are produced therefrom. The CO 2 snow is then fed to a Venturi nozzle. In such a construction, the dry snow produced is used without intermediate steps as it is produced. The handling and storage of liquid carbon dioxide is well and safely manageable.
Der CO2-Schnee wird vorzugsweise im Abschnitt des engsten Querschnitts der Venturidüse oder auf der Unterdruckseite der Venturidüse zugeführt.The CO 2 snow is preferably supplied in the section of the narrowest cross section of the Venturi nozzle or on the negative pressure side of the Venturi nozzle.
Das abrasive Additiv wird ebenfalls im Abschnitt des engsten Querschnitts der Venturidüse oder auf der Unterdruckseite der Venturidüse zugegeben werden.The abrasive additive is also in the section of the narrowest cross section the Venturi nozzle or on the negative pressure side of the Venturi nozzle be added.
Die Zuführung zu der Venturidüse kann wenigstens teilweise wendelförmig um den Kompressionsteil der Venturidüse geführt sein. Die Zugabe am engsten Punkt bzw. dem Punkt des geringsten Querschnitts ist wegen der dort vorherrschenden hohen Strömungsgeschwindigkeit und der wohldefinierten und stabilen Strömungsverhältnisse vorteilhaft. Durch die wendelförmige Anordnung kann die Zuführung für den CO2-Schnee, die eine bestimmte Leitungslänge erfordert, platzsparend verwirklicht werden.The feed to the Venturi nozzle may be at least partially helically guided around the compression part of the Venturi nozzle. The addition at the narrowest point or the point of the smallest cross-section is advantageous because of the prevailing high flow velocity and the well-defined and stable flow conditions. Due to the helical arrangement, the supply for the CO 2 snow, which requires a specific line length, can be realized in a space-saving manner.
Alternativ kann das abrasive Additiv an der Mündung der Venturidüse zugegeben werden, wobei das abrasive Additiv vorzugsweise durch Saugwirkung in den Massenstrom von CO2-Schnee und Luft eingebracht wird.Alternatively, the abrasive additive may be added at the mouth of the venturi, with the abrasive additive preferably being introduced by suction into the mass flow of CO 2 snow and air.
Das abrasive Additiv weist vorzugsweise wenigstens einen der folgenden Stoffe auf:
- – Sande (z. B. Quarz-, Muschel-, Lava-, Granitsand)
- – Lavagranulat oder dergleichen,
- – Calciumcarbonat,
- – Calciumbicarbonat,
- – Natriumhydrogencarbonat,
- – Glasperlen oder dergleichen,
- – Glasbruch, vorzugsweise aus Glasperlen oder dergleichen
- – Metallpulver und/oder Metallstaub, vorzugsweise aus Eisen, einer Eisenlegierung, Aluminium, Kupfer oder Messing oder dergleichen,
- – Korund oder dergleichen,
- – Nuss-Schalen und/oder Bruchstücke davon,
- – ölhaltige Kerne wie etwa Kirschkerne und/oder Bruchstücke davon,
- – Kunststoffgranulat, vorzugsweise aus PE, PA, oder PC oder dergleichen.
- - sands (eg quartz, shell, lava, granite sand)
- - lava granules or the like,
- Calcium carbonate,
- Calcium bicarbonate,
- Sodium bicarbonate,
- - glass beads or the like,
- - Glass breakage, preferably from glass beads or the like
- Metal powder and / or metal dust, preferably of iron, an iron alloy, aluminum, copper or brass or the like,
- - corundum or the like,
- - nutshells and / or fragments thereof,
- Oily kernels such as cherry pits and / or fragments thereof,
- - Plastic granules, preferably made of PE, PA, or PC or the like.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen ersichtlich, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.Further Objects, features and advantages of the present invention from the description of the exemplary embodiments, which are illustrated in the accompanying drawings.
Zunächst
wird das Funktionsprinzip der vorliegenden Erfindung anhand einer
schematischen Darstellung in
Gemäß der
Darstellung in
Innerhalb
der Vorrichtung
Es
ist darauf hinzuweisen, dass die Zugabe von Druckluft optional ist.
Es kann z. B. das CO2 bereits unter hohem
Druck zugeführt werden oder der Abrasivstoff mit aus reichender
Strömungsgeschwindigkeit in einem gasförmigen
Träger zugeführt werden, um in der Vorrichtung
Im Sinne der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zum Vermischen von CO2-Schnee mit einem abrasiven Additiv, die als Düse ausgebildet ist, vorzugsweise unter Beaufschlagen mit Druckluft, wobei das entstehende Gemisch auf den zu reinigenden Gegenstand ausgegeben wird.For the purposes of the invention, the device comprises a device for mixing CO 2 snow with an abrasive additive, which is designed as a nozzle, preferably under the action of compressed air, wherein the resulting mixture is dispensed onto the object to be cleaned.
Durch die Addition abrasiven Materials bzw. von abrasiven Stoffen wird ein Gemisch erzeugt, dessen Reinigungswirkung der von CO2-Schnee alleine überlegen ist. Die Reinigungswirkung ist genau zu dosieren und gleichbleibend bereitzustellen. Die Kombination aus CO2-Schnee und dem abrasiven Additiv ist einfach automatisierbar und verfahrenstechnisch leicht beherrschbar, das lästige Handling von Trockeneispellets entfällt.The addition of abrasive material or of abrasive substances produces a mixture whose cleaning effect is superior to that of CO 2 snow alone. The cleaning effect must be precisely metered and consistently provided. The combination of CO 2 snow and the abrasive additive is easy to automate and is easy to control in terms of process engineering, eliminating the annoying handling of dry ice pellets.
Über
die Zufuhrleitung
Über
die nur angedeutete Druckluftleitung
Im
Abschnitt des geringsten Querschnitts der Venturidüse
Im
Sinne der Erfindung dient die Venturidüse als eine Einrichtung
zum Vermischen des CO2-Schnees mit einem
abrasiven Additiv, vorzugsweise unter Beaufschlagen mit Druckluft.
Der Auswurftrichter
In
Die
Venturidüse
Mittels
einer Bohrung
Stromaufwärts
des Kompressionsteils
Bei allen Ausführungsbeispielen kann das abrasive Additiv jeder feste Stoff sein, der eine abrasive Wirkung aufweist und sich in gewünschter Form fördern lässt. Er wird anhand der Gegebenheiten, insbesondere der erwünschten Intensität der abrasiven Wirkung, aber auch der Beschaffungsmöglichkeiten, des Preises, der Lagerungs- und Förderungseigenschaften sowie weiterer Eigenschaften und Wirkungen ausgewählt.at In all embodiments, the abrasive additive may be any be solid substance that has an abrasive action and is in can be promoted desired shape. He will based on the circumstances, in particular the desired Intensity of the abrasive effect, but also of the procurement possibilities, of price, storage and promotion features and other properties and effects selected.
Folgende Stoffe bieten sich als abrasives Additiv an:
- – Sande (z. B. Quarz-, Muschel-, Lava-, Granitsand)
- – Lavagranulat oder dergleichen,
- – Calciumcarbonat,
- – Calciumbicarbonat,
- – Natriumhydrogencarbonat (Backpulver),
- – Glasperlen oder dergleichen,
- – Glasbruch, vorzugsweise aus Glasperlen oder dergleichen
- – Metallpulver und/oder Metallstaub, vorzugsweise aus Eisen, einer Eisenlegierung, Aluminium, Kupfer oder Messing oder dergleichen,
- – Korund oder dergleichen,
- – Nuss-Schalen und/oder Bruchstücke davon,
- – ölhaltige Kerne wie etwa Kirschkerne und/oder Bruchstücke davon,
- – Kunststoffgranulat, vorzugsweise aus PE, PA, oder PC oder dergleichen.
- - sands (eg quartz, shell, lava, granite sand)
- - lava granules or the like,
- Calcium carbonate,
- Calcium bicarbonate,
- Sodium bicarbonate (baking powder),
- - glass beads or the like,
- - Glass breakage, preferably from glass beads or the like
- Metal powder and / or metal dust, preferably of iron, an iron alloy, aluminum, copper or brass or the like,
- - corundum or the like,
- - nutshells and / or fragments thereof,
- Oily kernels such as cherry pits and / or fragments thereof,
- - Plastic granules, preferably made of PE, PA, or PC or the like.
Es
ist auch möglich, mehrere Additivstoffe in einem ausgewählten
Massen- oder Volumenverhältnis einzusetzen. Dabei können
getrennte Leitungen und Zuführungsstellen für
unterschiedliche Additive vorgesehen sein. Etwa kann ein Additiv
im Abschnitt des geringsten Querschnitts
Zusätzlich zu abrasiven Additiven können auch Bindemittel, antimikrobielle, desinfizierende, oberflächenaktive (tenside) oder odorierende Stoffe als weitere Additive zugesetzt werden. Hierbei kommen auch weitere Zuführungsstellen in Betracht. So kann ein flüssiges Additiv etwa direkt in den Reinigungsstrahl gegeben werden oder bereits einem flüssigen Kohlendioxid vor dessen Entspannung zugesetzt werden.additionally to abrasive additives can also binders, antimicrobial, disinfecting, surface-active (surfactant) or odorizing Substances are added as further additives. Here are also further supply points into consideration. So can a liquid Additive can be given directly in the cleaning jet or already a liquid carbon dioxide before its relaxation be added.
Anstelle der Venturidüse kann auch eine Lavaldüse vorgesehen sein.Instead of The Venturi nozzle can also be provided with a Laval nozzle be.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Reinigen von Gegenständen mittels Trockeneis zeichnen sich aus durch die Verwendung einer Mischung aus CO2-Schnee, Druckluft und einem abrasiven Additiv zur Reinigung von Gegenständen.The inventive method and apparatus for cleaning objects by means of dry ice are characterized by the use of a mixture of CO 2 snow, compressed air and an abrasive additive for cleaning articles.
- 11
- Vorrichtung zum Reinigencontraption for cleaning
- 22
- Zufuhrleitung für CO2 Supply line for CO 2
- 33
- Leitung für Abrasivstoffmanagement for abrasive
- 44
- Leitung für Druckluftmanagement for compressed air
- 55
- Massenstrommass flow
- 66
- zu reinigender Gegenstandto cleansing object
- 77
- Venturidüseventuri
- 88th
- Anschluss-StückUnion joint
- 99
- Auswurftrichterdischarge hoppers
- 1010
- Behälter für flüssiges CO2 Container for liquid CO 2
- 1111
- Pumpepump
- 1212
- Magnetventilmagnetic valve
- 1313
- Drucktankpressure tank
- 1414
- Venturidüseventuri
- 1515
- Austrittsebeneexit plane
- 1616
- Rohrwandungpipe wall
- 1717
- Mantelkanalbowl channel
- 1818
- Mischbereichmixing area
- 1919
- Ableitungsrohrdrain pipe
- 2020
- Gemischmixture
- 2121
- Bohrungdrilling
- 22, 22'22 22 '
- Gehäusecasing
- 2323
- Kompressionsteilcompression part
- 2424
- Expansionsteilexpansion part
- 2525
- Abschnitt des geringsten Querschnittssection of the smallest cross section
- 26, 26'26 26 '
- CO2-ZuführungCO 2 feed
- 2727
- Abrasivstoff-ZuführungAbrasive supply
- AA
- Abrasivstoffabrasive
- DLDL
- Druckluftcompressed air
- LCO2 LCO 2
- flüssiges CO2 liquid CO 2
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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