DE19957526C2

DE19957526C2 - Device and method for generating a particle beam

Info

Publication number: DE19957526C2
Application number: DE1999157526
Authority: DE
Inventors: Lussien Adam; Joerg Schaich
Original assignee: Messer Chimco Gas OOD
Current assignee: Messer Bulgaria EOOD
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2001-10-18
Anticipated expiration: 2019-12-01
Also published as: DE19957526A1

Abstract

Sandstrahlapparaturen sind mit dem Nachteil behaftet, daß vor bzw. nach dem Einsatz aufwendige Maßnahmen getroffen werden müssen, um das Strahlgut bereitzustellen bzw. zu entsorgen. Die Bestrahlung mit Trockeneispellets in geschlossenen Räumen führt zur unerwünschten Anreicherung von gasförmigen Kohlendioxid. DOLLAR A Bei der Erfindung aus einem fließfähigen Medium, etwa Wasser, Partikel erzeugt, die unmittelbar nach ihrer Herstellung zur Abstrahlung gelangen. Im Falle von Eispartikeln als Strahlmittel erfolgt die Herstellung des Eises in einem Wärmetauscher, in dem laufend einströmendes Wasser durch thermischen Kontakt mit einem Kältmittel, etwa flüssiger oder kalter gasförmiger Stickstoff gefriert. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders umweltfreundlich, effizient und kostengünstig im Betrieb.Sandblasting apparatuses have the disadvantage that complex measures have to be taken before or after use in order to provide or dispose of the blasting material. Irradiation with dry ice pellets in closed rooms leads to the undesirable accumulation of gaseous carbon dioxide. DOLLAR A In the invention, particles are generated from a flowable medium, such as water, which are emitted immediately after their production. In the case of ice particles as the blasting agent, the ice is produced in a heat exchanger in which water flowing in continuously freezes by thermal contact with a refrigerant, such as liquid or cold gaseous nitrogen. DOLLAR A The device according to the invention and the method according to the invention is particularly environmentally friendly, efficient and inexpensive to operate.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Partikel strahls.The invention relates to an apparatus and a method for producing a particle radiant.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise zum Entfernen von Verunreinigungen oder anderen Ablagerungen von Oberflächen, wie Hausfassaden, Schiffen oder Maschi nenteilen verwendet. Dabei wird der Partikelstrahl auf die zu reinigende Oberfläche ge richtet, so daß der zu entfernende Belag durch den mechanischen Impuls der Partikel gelöst wird.Such devices are used, for example, to remove contaminants or other deposits of surfaces, such as house facades, ships or machinery parts used. The particle beam is ge on the surface to be cleaned aligns so that the deposit to be removed by the mechanical impulse of the particles is solved.

Bekannt sind Reinigungssysteme, die auf der Basis von Sandstrahlen oder mit Strahlen aus Trockeneispartikeln arbeiten.Cleaning systems based on sandblasting or with blasting are known working out of dry ice particles.

Beim Sandstrahlgebläse werden Sand- oder Schlackepartikel in einen Luftstrom einge bracht, auf eine der Geschwindigkeit des Luftstromes angenäherte Geschwindigkeit be schleunigt und mit der Luftströmung auf die zu reinigende Oberfläche gestrahlt. Die hohe kinetische Energie der mitgeführten Partikel führt zu einer Versprödung eines auf der Oberfläche aufliegenden, etwa aus Verunreinigungen bestehenden Belages und schließ lich zu seiner Ablösung. Zur Erzeugung des Luftstromes sind ausreichend dimensio nierte Kompressoren vorzusehen, deren Herstellung und Betrieb beträchtliche Kosten verursacht und die im Einsatz zudem mit hohen Geräuschemissionen verbunden sind.With sandblasters, sand or slag particles are drawn into an air stream brings to a speed approximating the speed of the air flow accelerates and is blasted with the air flow onto the surface to be cleaned. The height kinetic energy of the entrained particles leads to embrittlement of one on the Surface lying on, for example consisting of contaminants and close to replace it. Sufficient dimensions are required to generate the air flow provided compressors, their manufacture and operation considerable costs caused and which are also associated with high noise emissions in use.

Zusätzliche Kosten werden dadurch verursacht, daß das eingesetzte Strahlmaterial vor dem Einsatz herantransportiert und gelagert sowie nach dem Ende der Arbeiten einer Entsorgung oder Wiederaufarbeitung zugeführt werden muß.Additional costs are caused by the blasting material used transported and stored for use and after the end of work one Disposal or reprocessing must be supplied.

Bei Trockeneisstrahlverfahren werden anstelle der Sand- oder Schlacketeilchen CO₂- Partikel als Strahlmaterial verwendet. Diese Methode hat zwar gegenüber der Sand strahltechnik den Vorteil, dass die als Strahlteilchen eingesetzten CO₂-Pellets beim Ein satz rückstandsfrei sublimieren und insoweit kein Entsorgen und Wiederaufarbeiten des Strahlmaterials erforderlich ist, sie ist jedoch insbesondere beim Arbeiten in geschlosse nen Räumen mit dem Nachteil verbunden, daß es wegen des fortlaufend freigesetzten CO₂-Gases zu einer gesundheitlichen Gefährdung des Bedienpersonals kommen kann. Zudem ist auch dieses Reinigungsverfahren auf aufwendige Luftkompressoren als An triebsmittel der Strahlteilchen angewiesen.In dry ice blasting processes, CO ₂ particles are used as the blasting material instead of the sand or slag particles. Although this method has the advantage over sandblasting technology that the CO ₂ pellets used as blasting particles sublime without residue when used and in this respect no disposal and reprocessing of the blasting material is necessary, but it is particularly disadvantageous when working in closed rooms that the continuously released CO ₂ gas can endanger the health of the operating personnel. In addition, this cleaning process also relies on complex air compressors as the propellant for the jet particles.

In der US 5 341 608 A ist eine Vorrichtung zur Bestrahlung einer Oberflächenbeschichtung auf einem Werkstück beschrieben, bei dem unter Druck stehendes Wasser aus einer Zuleitung einem Wärmetauscher zugeführt wird, dort durch Kontakt mit einem Kältemittel zumindest teilweise zu Eis gefriert, und die so erzeugten Eisteilchen auf die zu behan delnde Oberfläche abgestrahlt werden. Die Beschleunigung der nadelförmig erzeugten Eisteilchen erfolgt aufgrund eines hohen Wasserdrucks in der Wasserzuleitung.In US 5 341 608 A is a device for irradiating a surface coating described on a workpiece in which pressurized water from a Supply line is fed to a heat exchanger, there by contact with a refrigerant at least partially freezes to ice, and the ice particles so produced are treated surface can be blasted. The acceleration of the acicular generated Ice particles occur due to high water pressure in the water supply.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demnach, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die bzw. das effizient und zugleich kostengünstig im Einsatz ist.The object of the present invention is accordingly an apparatus and a method To create device of the type mentioned, the or the efficient and at the same time is inexpensive to use.

Gelöst ist diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Partikelstrahls mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a device for generating a particle beam the features of claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden somit aus einem fließfähigen Medium Partikel erzeugt, die unmittelbar nach ihrer Herstellung mittels der Strahlvorrichtung aus gebracht und beispielsweise für das Bestrahlen von Oberflächen einsetzbar sind. Im Unterschied zu Sandstrahlapparaturen ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine aufwendige Einrichtungen zur Bereitstellung des festen Strahlmaterials nicht erforderlich. Die Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß das fließfähige, und daher leicht zu transportierende Medium erst unmittelbar vor seinem Austritt aus der Strahlapparatur in den festen, strahlfähigen Zustand überführt wird. Dies ermöglicht es, die Partikelerzeu gungseinrichtung und die Strahlvorrichtung als kompakte Baueinheit auszubilden, die aufgrund ihrer beschränkten Abmessungen einfach handhabbar ist. Zudem kann auf diese Weise der apparative Aufwand für die Herstellung des Partikelstrahls auf ein Mini mum reduziert werden. In the device according to the invention, a fluid medium is thus formed Particles are generated which are produced immediately after their manufacture by means of the blasting device brought and can be used for example for the irradiation of surfaces. in the The difference to sandblasting equipment is one in the device according to the invention elaborate facilities for providing the solid blasting material are not required. The peculiarity of the invention is that it is flowable, and therefore easy to transporting medium only immediately before it emerges from the jet apparatus in the solid, radiant state is transferred. This enables particle generation supply device and the blasting device as a compact unit, the is easy to handle due to its limited dimensions. In addition, on this way the expenditure on equipment for the production of the particle beam on a Mini mum can be reduced.

Als fließfähiges Medium kommt dabei Wasser zum Einsatz, das in einem Wärmetau scher in thermischen Kontakt mit einem Kältemittel gebracht und zu Eis gefroren wird. Wasser stellt ein zugleich kostengünstiges wie umweltfreundliches Strahlmittel dar.Water is used as the flowable medium in a heat rope is brought into thermal contact with a refrigerant and frozen to ice. Water is an inexpensive and environmentally friendly abrasive.

Zur Übertragung der Wärme vom Wasser auf das Kältemittel wird das Wasser in einen Kanal geleitet, der mit dem Kältemittel in thermischem Kontakt steht. Das Wasser gefriert durch die fortwährende Wärmeabgabe an das Kältemittel im Innern des Kanals zu Eis, das durch das nachströmende Wasser vorwärtsgeschoben wird und so zu einem strangförmigen Körper auswächst. Durch die dem Wasser eigene Ausdehnung beim Ü bergang in den festen Zustand erringt dieser Eisstrang im Innern des Kanals eine be achtliche Geschwindigkeit, die in der Strahlvorrichtung genutzt werden kann, um den Eispartikeln die zur Bestrahlung erforderliche kinetische Energie zu verleihen.To transfer the heat from the water to the refrigerant, the water is converted into one Channel passed, which is in thermal contact with the refrigerant. The water freezes due to the continuous release of heat to the refrigerant inside the duct to ice, which is pushed forward by the flowing water and thus becomes one strand-shaped body grows out. Because of the water's own expansion during practice Transition to the solid state, this strand of ice achieves a be inside the channel Eighth speed that can be used in the blasting device to the To give ice particles the kinetic energy required for irradiation.

Zur Erzeugung einheitlich großer Partikel weist der Kanal an seinem der Strahlvorrich tung zugewandten Ende einen derart angewinkelten Verlauf auf, daß der sich im Kanal vorwärtsschiebende Eisstrang zu Partikeln gleichmäßiger Größenordnung gebrochen wird.To generate uniformly large particles, the channel has the jet device on it Tung end facing such an angled course that the in the channel advancing ice strand broken into particles of uniform size becomes.

Eine andere praxisgerechte Ausführung zur Erzeugung einheitlich großer Eispartikel sieht eine Schneidvorrichtung vor, die im Bereich der Strahleinrichtung angeordnet ist und die den aus dem Kanal austretenden Eisstrang in gleichmäßig große Eispartikel zerteilt. Eine derartige Schneidvorrichtung kann etwa in einen Propeller bestehen, des sen Propellerflügel bei der Rotation des Propellers die bestimmungsgemäßen Eisaus trittsöffnungen der Kanäle überstreichen und dadurch den aus einer Düsenöffnung aus tretenden Eistrang in vorbestimmbaren Abständen durchtrennen. Die Größe der Eispar tikel kann in diesem Fall durch Stellparameter, im genannten Beispiel etwa durch die Rotationsgeschwindigkeit des Propellers beeinflußt werden. Der Propeller selbst kann beispielsweise durch zuströmendes oder abströmendes Kältemittel angetrieben werden.Another practical version for producing uniformly large ice particles provides a cutting device which is arranged in the region of the beam device and the ice strand emerging from the channel into evenly sized ice particles divided. Such a cutting device can consist, for example, in a propeller When the propeller rotates, the propeller blades ensure the intended ice Cover the openings of the channels and thereby from the nozzle opening Cut the emerging ice strand at predeterminable intervals. The size of the ice par In this case, the article can be set using control parameters, in the example mentioned using the Rotation speed of the propeller can be influenced. The propeller itself can for example driven by inflowing or outflowing refrigerant.

Um die Entstehung fester Partikel in den Kanälen zu fördern, sollte sich der Kanal an seinem der Strahlvorrichtung zugewandten Ende verjüngen. Der auf diese Weise bewirkte Druckaufbau stellt sicher, dass das zu lose zusammenhängenden Kristallen ge frierende Wasser zu einem festen Einzelkörper kompaktiert wird.To promote the formation of solid particles in the channels, the channel should be on taper its end facing the blasting device. The one brought about in this way Pressure build-up ensures that the crystals are loosely connected freezing water is compacted into a solid single body.

Als kostengünstiges Kältemittel kann flüssiger oder kalter gasförmiger Stickstoff einge setzt werden, dessen niedrige Temperatur ein besonders rasches Gefrieren des Wasser ermöglicht.Liquid or cold gaseous nitrogen can be used as an inexpensive refrigerant are set, the low temperature of a particularly rapid freezing of the water enables.

Die Wirtschaftlichkeit der Erfindung beim Einsatz kann dadurch weiter erhöht werden, daß das erwärmte Kältemittel in einer Auffangeinrichtung aufgefangen und etwa in einem Kältemittelkreislauf wieder zum Kühlen des flüssigen Mediums eingesetzt oder einer sonstigen Verwendung zugeführt werden kann.The economy of the invention in use can be further increased by that the heated refrigerant is collected in a collecting device and approximately in one Refrigerant circuit used again to cool the liquid medium or one other use can be supplied.

Eine zweckmäßige Weiterbildung sieht eine der Auffangeinrichtung, die aus dem Wär metauscher ausströmendes Kältemittel auffängt, zugeordnete Heizeinrichtung vor, mit tels der das aufgefangene Kältemittel erwärmt und zur Trocknung beispielsweise einer zu bestrahlenden Oberfläche einsetzbar ist.An expedient training sees one of the collecting device, which from the heat catches refrigerant flowing out, assigned heating device in front, with means that the collected refrigerant is heated and for drying one, for example surface to be irradiated can be used.

Eine besonders praxisgerechte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, mittels einer Steuerung den Zufluß von Wasser und/oder von Kältemittel dem jewei ligen Bedarf anzupassen.A particularly practical design of the device according to the invention provides before, the control of the inflow of water and / or refrigerant to the respective adapt to current needs.

Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.The object is also achieved by a method having the features of patent claim 8.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt einerseits den aus dem Bestrahlen mit Trocken eis bekannten Vorteil, daß beim Bestrahlen eines etwa auf Raumtemperatur gehaltenen Werkstücks ein Temperatureffekt auftritt, der zur Versprödung und zum Ablösen einer Beschichtung von der zu reinigenden Oberfläche beiträgt. Dieser Temperatureffekt ist zurückzuführen auf die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Werkstückma terial und dem Material eines mit der Werkstückoberfläche verbundenen Belages. Im Gegensatz zum Trockeneisverfahren entsteht bei der Bestrahlung mit Wassereis kein gasförmiges CO₂, so dass das erfindungsgemäße Verfahren auch in geschlossenen oder schlecht durchlüfteten Räumen einsetzbar ist. On the one hand, the method according to the invention uses the advantage known from blasting with dry ice that when blasting a workpiece which is kept at about room temperature, a temperature effect occurs which contributes to the embrittlement and detachment of a coating from the surface to be cleaned. This temperature effect is due to the different expansion coefficients of workpiece material and the material of a covering connected to the workpiece surface. In contrast to the dry ice method, no gaseous CO ₂ is produced when irradiated with water ice, so that the method according to the invention can also be used in closed or poorly ventilated rooms.

Zweckmäßigerweise wird der Zustrom des Kältemittels in den Wärmetauscher derart geregelt, daß der Zustrom von Kältemittel um ein vorbestimmtes Zeitintervall versetzt nach dem Zustrom von Wasser in den Wärmetauscher einsetzt, bzw. der Zustrom von Kältemittel um ein vorbestimmtes Zeitintervall vor dem Ende des Zustroms von Wasser in den Wärmetauscher beendet wird. Indem das Kältemittel zu Beginn der Strahlerzeu gung zeitversetzt dem Wärmetauscher zugeführt wird, kann ein Einfrieren des Wärme tauschers sicher vermieden werden. Genauso wird durch das Nachspülen des Wärme tauschers mit Wasser bei abgeschalteter Kältemittelzufuhr die Partikelerzeugungsein richtung von etwa vorhandenen Eisrückständen befreit.The inflow of the refrigerant into the heat exchanger is expediently such regulated that the inflow of refrigerant is offset by a predetermined time interval after the inflow of water into the heat exchanger, or the inflow of Refrigerant a predetermined time interval before the end of the inflow of water is terminated in the heat exchanger. By adding the refrigerant at the start of the heater If the heat exchanger is supplied with a time delay, the heat can freeze exchangers can be safely avoided. It is the same way by rinsing the heat exchangers with water when the refrigerant supply is switched off free of any ice residues.

Während oder im Anschluß an die Bestrahlung ist es vorteilhaft, das bestrahlte Werk stück oder den Arbeitsbereich zu trocken. Dies kann etwa mit Hilfe des Kältemittels er folgen, das auf eine Temperatur von beispielsweise 30-40°C aufgeheizt wird und zu sammen mit den Eispartikeln in Richtung auf den zu bestrahlenden Körper abgestrahlt wird.During or after the irradiation, it is advantageous to do the irradiated work piece or the work area is too dry. This can be done with the help of the refrigerant follow, which is heated to a temperature of 30-40 ° C and to radiated together with the ice particles in the direction of the body to be irradiated becomes.

Anhand der Zeichnungen soll nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. In schematischen Ansichten zeigen:An exemplary embodiment of the invention will be described in more detail below with reference to the drawings are explained. Schematic views show:

Fig. 1: eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen eines Eispartikelstrahls im Längsschnitt, FIG. 1 shows an inventive device for generating a Eispartikelstrahls in longitudinal section;

Fig. 2: die Vorrichtung aus Fig. 1 in einem Querschnitt längs der Schnittlinie A-A in Fig. 1, FIG. 2 shows the device of Figure 1 in a cross section along the section line AA in FIG. 1,.

Fig. 3: das Prinzip der mechanischen Steuerung einer erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Blockschaltbild. Fig. 3: the principle of mechanical control of a device according to the invention in a block diagram.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung 1 umfaßt ein Partikelerzeugungssystem 2 zum Erzeu gen von Eispartikeln aus Wasser und eine Strahlvorrichtung 3 zum Abstrahlen der Eispartikel beispielsweise auf eine zu reinigende Oberfläche. The device 1 shown in Fig. 1 comprises a particle production system 2 for Erzeu gene of ice particles from the water, and a blasting apparatus 3 for irradiating the ice particles for example, on a surface to be cleaned.

Das Partikelerzeugungssystem 2 ist mit einem Wärmetauscher 5 sowie Zuführungen 6, 7 für Wasser (6) und Kältemittel (7) ausgerüstet. Der Wärmetauscher 5 umfaßt eine An zahl achsparallel zueinander, jedoch beabstandet voneinander angeordnete Kanäle 10, die über eine Vorkammer 11 mit der Wasserzuführung 6 strömungsverbunden sind. Die Kanäle 10 sind in einer Kältekammer 12 aufgenommen, die zur Aufnahme eines Käl temittels, etwa flüssiger oder kalter gasförmiger Stickstoff, bestimmt ist. Die Zufuhr des Kältemittels erfolgt dabei über die Zuführung 7. Um einen guten thermischen Kontakt zwischen in den Kanälen 10 befindlichem Wasser und dem Kältemittel in der Kältekam mer 12 zu gewährleisten, sind die Wandungen der Kanäle 10 aus einem gut wärmelei tenden Material gebildet. Die Kältekammer 12 wird frontseitig von einer Stirnwand 13 begrenzt, die zugleich der räumlichen Fixierung der Kanäle 10 dient. In Fig. 2 ist die räumliche Anordnung der Kanäle 10 in der Kältekammer 12 angedeutet, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit nur ein Teil der Kanäle 10 im Querschnitt gezeigt ist.The particle generation system 2 is equipped with a heat exchanger 5 and feeds 6 , 7 for water ( 6 ) and refrigerant ( 7 ). The heat exchanger 5 comprises a number of axially parallel to each other, but spaced apart channels 10 , which are fluidly connected via a prechamber 11 with the water supply 6 . The channels 10 are received in a cold chamber 12 which is intended to receive a refrigerant, such as liquid or cold gaseous nitrogen. The refrigerant is supplied via the feed 7 . In order to ensure good thermal contact between the water located in the channels 10 and the refrigerant in the Kühlkam mer 12 , the walls of the channels 10 are formed from a good heat-insulating material. The cold chamber 12 is delimited at the front by an end wall 13 , which at the same time serves to fix the channels 10 in space. The spatial arrangement of the channels 10 in the cold chamber 12 is indicated in FIG. 2, only a part of the channels 10 being shown in cross section for reasons of clarity.

Die Wasserzuführung 6 ist mittels einer Schnellkupplung 15 mit einem Versorgungs schlauch 16 verbunden. Der Versorgungsschlauch 16 weist zwei separate Zuleitungen 17, 18 für Wasser (18) und für Kältemittel (17) auf, die jeweils mit Vorratsbehältern 19, 20 für Wasser (19) bzw. Kältemittel (20) strömungsverbunden sind. Anstelle eines Vorrats behälters 19 für Wasser kann die Zuleitung 18 selbstverständlich auch unmittelbar mit einer Wasserleitung verbunden werden. Die parallele Führung beider Zuleitungen 17, 18 im Versorgungsschlauch 16 bewirkt eine Vorkühlung des von der Zuleitung 18 in die Zuführung 6 einströmenden Wassers. Die als Kältemittelschlauch ausgebildete Zulei tung 17 ist lösbar, durch Aufstecken auf einen entsprechenden Flansch 21, mit der Käl temittelzuführung 7 verbunden. Auf diese Weise läßt sich die Vorrichtung 1 leicht, etwa zu Wartungszwecken, vom Versorgungsschlauch 16 ablösen.The water supply 6 is connected by means of a quick coupling 15 to a supply hose 16 . The supply hose 16 has two separate supply lines 17 , 18 for water ( 18 ) and for refrigerant ( 17 ), which are each flow-connected to storage containers 19 , 20 for water ( 19 ) or refrigerant ( 20 ). Instead of a reservoir 19 for water, the supply line 18 can of course also be connected directly to a water line. The parallel routing of both feed lines 17 , 18 in the supply hose 16 causes the water flowing from the feed line 18 into the feed 6 to be pre-cooled. The trained as a refrigerant hose Zulei device 17 is detachable, by plugging onto a corresponding flange 21 , with the refrigerant supply 7 connected. In this way, the device 1 can easily be detached from the supply hose 16 , for example for maintenance purposes.

Die Strahlvorrichtung 3 umfaßt Düsen 23, die durch Austrittsöffnungen 25 der Kanäle 10 ge bildet sind. Die Kanäle 10 stehen dabei jeweils mit einem Endabschnitt 24 aus der Stirnwand 13 vor, und weisen eine oder mehrere V-förmige Knickstellen 30 auf, die in der unten näher beschriebenen Weise dazu dienen, um in den Kanälen 10 gebildete Eisstränge zu Eispartikeln gleichmäßiger Größe zu zerteilen. The blasting device 3 comprises nozzles 23 which are formed through outlet openings 25 of the channels 10 ge. The channels 10 each protrude from the end wall 13 with an end section 24 and have one or more V-shaped bends 30 which, in the manner described in more detail below, serve to convert ice strands formed in the channels 10 into ice particles of uniform size cut up.

Die Vorrichtung 1 ist als Handgerät ausgebildet und wird bei bestimmungsgemäßem Gebrauch an einem Griffstück 28 gehalten. Zur besseren Handhabung und zur Verbes serung der Kühlleistung ist die Außenwand 32 der Kältekammer 12 mit einer im Bild nicht gezeigten Isolierung versehen.The device 1 is designed as a hand-held device and is held on a handle 28 when used as intended. For better handling and to improve the cooling capacity, the outer wall 32 of the cold chamber 12 is provided with insulation, not shown in the figure.

Bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Vorrichtung 1 strömt Wasser aus der Zulei tung 18 und die Zuführung 6 sowie die Vorkammer 11 in die Kanäle 10 ein. Gleichzeitig oder zeitverzögert hierzu wird Kältemittel aus der Zuleitung 17 über die Kältemittelzufüh rung 7 in die Kältekammer 12 eingeleitet, umströmt die Kanäle 10 und tritt durch Ausläs se 26, die in der Stirnwand 13 rundumlaufend in gleichmäßigen Winkelabständen ange ordnet sind, aus der Kältekammer 12 aus. Dem durch die Kanäle 10 durchströmendem Wasser wird durch das Kältemittel laufend Wärme entzogen, so daß das Wasser noch vor Erreichen der Austrittsöffnungen 25 der Kanäle zu Eissträngen gefriert, die sich in Richtung der Austrittsöffnungen 25 vorwärtsbewegen. Die Kanäle 10 sind im Bereich der Austrittsöffnungen 25 konisch zugeformt, womit gewährleistet wird, daß das im Innern der Kanäle 10 gefrierende und in kleinen Eispartikeln vorliegende Wasser zu festen Eissträngen kompaktiert wird. Der Vorschub der Eisstränge in den Kanälen (10) erfolgt durch den Wasserdruck in der Zuführung 6 sowie infolge der Ausdehnung des gefrierenden Wassers. Bei Erreichen der Knickstelle 30 werden die Eisstränge verspannt und zerbre chen schließlich in Partikel von ungefähr gleicher Größe. Das spezifische Gewicht der Eispartikel hängt gleichfalls vom Wasserdruck sowie der Geometrie der Austrittsöffnun gen 25 ab.When the device 1 is used as intended, water flows from the supply line 18 and the feed 6 and the prechamber 11 into the channels 10 . Simultaneously or with a time delay to this, refrigerant is introduced from the supply line 17 via the refrigerant supply 7 into the cold chamber 12 , flows around the channels 10 and passes through outlets 26 , which are arranged in the end wall 13 all around at uniform angular intervals, from the cold chamber 12 . Heat is continuously withdrawn from the water flowing through the channels 10 by the refrigerant, so that the water freezes into ice strands before reaching the outlet openings 25 of the channels, which move forward in the direction of the outlet openings 25 . The channels 10 are conically shaped in the area of the outlet openings 25 , which ensures that the water which freezes inside the channels 10 and is present in small ice particles is compacted into solid ice strands. The advancement of the ice strands in the channels ( 10 ) takes place through the water pressure in the feed 6 and as a result of the expansion of the freezing water. When the kink 30 is reached , the ice strands are tensioned and finally break into particles of approximately the same size. The specific weight of the ice particles also depends on the water pressure and the geometry of the outlet openings 25 .

Die aus den aus den Austrittsöffnungen 25 austretenden Eispartikel erhalten ihre An fangsgeschwindigkeit im wesentlichen ebenfalls aufgrund des in der Zuführung herr schenden Wasserdrucks bzw. der Volumenausdehung beim Gefrieren des in die Kanäle 10 eingeleiteten Wassers sowie durch die kinetische Energie des aus den Auslässen 26 ausströmenden Kältemittels. Eine Druckluftanordnung, wie sie etwa bei Anlagen zur Trockeneisbestrahlung zum Einsatz kommt, ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 entbehrlich. The ice particles emerging from the outlet openings 25 receive their initial speed essentially also due to the water pressure prevailing in the supply or the volume expansion when the water introduced into the channels 10 freezes and the kinetic energy of the refrigerant flowing out of the outlets 26 . A compressed air arrangement, such as is used in systems for dry ice blasting, can be dispensed with in the device 1 according to the invention.

Das erwärmte Kältemittel wird im Ausführungsbeispiel an die Außenluft abgegeben. Es ist jedoch auch möglich, die Auslässe 26 mit einer Kältemittelableitung zu verbinden und diese, sowie die Kältemittelzuführung 7 in einen Kältemittelkreiskauf zu integrieren. Al ternativ oder ergänzend hierzu kann das Kältemittel jedoch auch einer anderen Verwen dung zugeführt werden. So kann das austretende Kältemittel auf höhere Temperaturen, beispielsweise 30°C-40°C erwärmt und zur Trocknung der mit dem Eispartikelstrahl beaufschlagten Oberfläche oder des Umgebungsbereiches eingesetzt werden.In the exemplary embodiment, the heated refrigerant is released to the outside air. However, it is also possible to connect the outlets 26 to a refrigerant discharge and to integrate this, as well as the refrigerant supply 7, in a refrigerant circuit purchase. Alternatively or in addition, the refrigerant can also be used for another purpose. The escaping refrigerant can be heated to higher temperatures, for example 30 ° C-40 ° C, and used to dry the surface or the surrounding area exposed to the ice particle jet.

Die Steuerung der Vorrichtung 1 erfolgt, wie in Fig. 3 gezeigt, in einfacher Weise mithilfe eines Steuerknopfes 35, der am Griffstück 28 angeordnet ist. Durch Drücken des Steu erknopfes 35 werden die Ventile 36, 37 für Wasser (36) und Kältemittel (37) geöffnet. Eine Automatik sorgt dabei zum einen für ein gleichmäßiges Verhältnis zwischen den Zuflüssen von Kältemittel und Wasser und zum anderen dafür, daß die Ventile 36, 37 um ein geringes zeitversetzt, das Ventil 36 für Wasser kurz vor dem Ventil 37 für Kältemittel, geöffnet werden, um eine Vereisung der Kanäle 10 zu vermeiden. Aus dem gleichen Grund wird beim Abschalten der Vorrichtung 1 durch Loslassen des Steuerknopfes 35 das Kältemittelventil 37 kurz vor dem Wasserventil 36 geschlossen. Um einen möglichst gleichmäßigen Partikelstrahl zu gewährleisten, erweist es sich als zweckmäßig, die Ka pazität einer den Wasserzufluß regelnden Pumpe groß gegenüber dem maximalen Fluß durch die Kanäle 10 zu wählen. Bei unterbrochener Kältemittelzufuhr ist die Vorrichtung 1 auch einsetzbar, um etwa die Oberfläche mit einem Bündel aus den Düsen 23 aus tretender Wasserstrahlen nachzureinigen.The device 1 is controlled in a simple manner, as shown in FIG. 3, using a control button 35 which is arranged on the handle 28 . By pressing the control button 35 , the valves 36 , 37 for water ( 36 ) and refrigerant ( 37 ) are opened. An automatic system ensures, on the one hand, a uniform ratio between the inflows of refrigerant and water and, on the other hand, ensures that the valves 36 , 37 are opened a little later, the valve 36 for water just before the valve 37 for refrigerant to avoid icing of the channels 10 . For the same reason, when the device 1 is switched off by releasing the control button 35, the refrigerant valve 37 is closed shortly before the water valve 36 . In order to ensure a particle stream that is as uniform as possible, it proves to be expedient to choose the capacity of a pump regulating the water inflow to be large compared to the maximum flow through the channels 10 . If the supply of refrigerant is interrupted, the device 1 can also be used to clean the surface, for example, with a bundle of nozzles 23 made of water jets.

Die Vorrichtung 1 ist auf allen Gebieten einsetzbar, bei denen der bestrahlte Gegen stand problemlos mit Wasser kontaktierbar ist. Sie sind insbesondere geeignet für die Bestrahlung von Gebäuden, von Werkstücken aus nichtrostendem Stahl oder von Gummibändern, die während des laufenden Betriebs zu reinigen sind. Das eingesetzte Verfahren ist eine kostengünstige und umweltfreundliche Alternative zu gängigen Strahlverfahren nach dem Stande der Technik. The device 1 can be used in all areas in which the irradiated object was easily contacted with water. They are particularly suitable for the irradiation of buildings, stainless steel workpieces or rubber bands that have to be cleaned during operation. The process used is an inexpensive and environmentally friendly alternative to conventional blasting processes based on the prior art.

Reference list

11

Vorrichtung
contraption

22nd

Partikelerzeugungssystem
Particle generation system

33rd

Strahlvorrichtung
Blasting device

44th

-
-

55

Wärmetauscher
Heat exchanger

66

Zuführung für Wasser
Water supply

77

Zuführung für Kältemittel
Refrigerant supply

88th

-
-

99

-
-

1010th

Kanal
channel

1111

Vorkammer
Antechamber

1212th

Kältekammer
Cold room

1313

Stirnwand
Front wall

1414

Wandung des Kanals
Wall of the canal

1515

Schnellkupplung
Quick coupling

1616

Versorgungsschlauch
Supply hose

1717th

Zuleitung für Wasser
Supply line for water

1818th

Zuleitung für Kältemittel
Supply line for refrigerant

1919th

Vorratsbehälter für Wasser
Storage container for water

2020th

Vorratsbehälter für Kältemittel
Storage containers for refrigerants

2121

Flansch
flange

2222

-
-

2323

Düse
jet

2424th

Endabschnitt
End section

2525th

Austrittsöffnung
Outlet opening

2626

Auslaß für Kältemittel
Refrigerant outlet

2727

-
-

2828

Griffstück
Handle

2929

-
-

3030th

Knickstelle
Kink

3131

-
-

3232

Außenwand
Outer wall

3333

-
-

3434

-
-

3535

Steuerknopf
Control button

3636

Ventil für Wasser
Valve for water

3737

Ventil für Kältemittel
Refrigerant valve

Claims

1. A device for generating a particle beam, in which a particle generating device ( 2 ) and a beam device ( 3 ) form a structural unit, the particle generating device ( 2 ) comprising a heat exchanger ( 5 ) in which direct or indirect contact with a Refrigerant from water produces water ice and the water ice is broken down into particles which are discharged by the jet device ( 3 ) as a particle jet, characterized in that the heat exchanger ( 5 ) comprises at least one channel ( 10 ) which is in thermal contact with the refrigerant, in the inflowing water freezes to an ice strand, which channel ( 10 ) has a substantially "v" -shaped bend ( 30 ) on its section ( 24 ) facing the blasting device ( 3 ), so that the ice strand is broken into particles.

2. Device for generating a particle beam, in which a particle generating device ( 2 ) and a beam device ( 3 ) form a structural unit, the particle generating device ( 2 ) comprising a heat exchanger ( 5 ) in which direct or indirect contact with a Refrigerant from water produces water ice and the water ice is broken down into particles which are discharged by the jet device ( 3 ) as a particle jet, characterized in that the heat exchanger ( 5 ) comprises at least one channel ( 10 ) in thermal contact with the refrigerant, in the inflowing water freezes to an ice strand, a cutting device being provided in the region of the jet direction ( 3 ) for crushing the ice strand.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the channel ( 10 ) tapers at its front section facing the blasting device ( 3 ).

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that liquid or gaseous nitrogen is provided as the refrigerant.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger ( 5 ) comprises a collecting device for outflowing, heated refrigerant from the heat exchanger ( 5 ).

6. The device according to claim 5, characterized in that the collecting device is assigned a heating device by means of which from the heat exchanger ( 5 ) outflowing refrigerant can be heated.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized by a - preferably automatic - control for adjusting the inflow of water and / or refrigerant.

8. A method for removing a coating from a surface in which water in a heat exchanger ( 5 ) is frozen to a strand of ice by thermal contact with a refrigerant, radiant ice particles are generated from the strand of ice and the ice particles by means of a blasting device ( 3 ) in Towards the surface.

9. The method according to claim 8, characterized in that the ice particles generated their initial speed together with gas generated from the refrigerant stream form the particle stream.

10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the ice particles generated get their initial speed in the jet device ( 3 ) at least partially due to the volume expansion when the water freezes.

11. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the inflow of the refrigerant into the heat exchanger ( 5 ) is regulated such that the inflow of refrigerant is offset by a predetermined time interval after the inflow of water into the heat exchanger ( 5 ) and / or the inflow of refrigerant is offset by a predetermined time interval before the end of the inflow of water is ended.

12. The method according to any one of claims 11 to 13, characterized in that the Surface is dried during and / or after the irradiation.