DD293276A5 - Vorrichtung zum reinigen von oberflaechen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Reinigen von Oberflaechen, wie beispielsweise Metall-, Kunststein- und/oder Natursteinoberflaechen. Um eine verbesserte Aufbereitung des aus Luft, Wasser und scharfkantigem Granulat bestehenden Reinigungsgemisches zur Erhoehung des Wirkungsgrades von Reinigungsprozessen mit kleinen Reinigungsduesen zu erreichen, besitzt der freie Stroemungsquerschnitt des zweiten Einlasses im Bereich seiner Einmuendung in die rotationssymmetrische Kammer einen verringerten Durchmesser, so dasz das Gemisch Luft/scharfkantiges Granulat dort stark beschleunigt wird und mit hoher Geschwindigkeit in die Mischkammer eintritt. Fig. 1{Reinigungsvorrichtung; Reinigungsduese; verbesserte Reinigungsgemischaufbereitung; Stroemungsgeschwindigkeit; Mischkammer; Stroemungsquerschnitt}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Stein- oder Metalloberflächen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Mit einer solchen Vorrichtung können sowohl Kunststeinoberflächen, wie beispielsweise Betonoberflächen, aber auch Natursteinoberflächen, wie beispielsweise Kalkstein- oder Granitoberflächen, gereinigt werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Reinigung solcher Steinoberflächen, aber auch der Oberflächen von meist aus Bronze gegossenen Denkmälern, gewinnt aufgrund der starken Luftverschmutzung ständig mehr an Bedeutung. Denn bei der Reinigung solcher empfindlichen Oberflächen soll in der Regel nur die Schmutzschicht entfernt werden, während die darunterliegende, durch atmosphärische Verunreinigungen angegriffene Materialschicht erhalton bleiben soll.

Wichtig ist also, daß so wenig Material wie möglich abgehoben wird, Insbesondere darf das unter der Schmutzschicht liegende Stein- oder Metallmaterial nicht abgetragen werden. Bei Bronze-Figuren darf nicht einmal die oft vorhandene, natürliche Patina abgetragen werden.

Eine Vorrichtung zum Reinigen von Stein- oder Metalloberflächen der angegebenen Gattung, die diese Anforderungen erfüllt, geht aus der EP-PSO 1 71 448 hervor und weist eine rotationssymmetrische Kammer, einen ersten Einlaß für die Zuführung von Wasser in Achsrichtung der Kammer, eine auf der Achse der Kammer liegende Zerstäubungsdüse für das zugeführte Wasser, einen zweiten, exzentrisch zur Achse der Kammer angeordneten Einlaß für die Zuführung von mit scharfkantigem Granulat versetzter Luft zu der Kammer, einen sich an die rotationssymmetrischo Kammer anschließenden, sich konisch verjüngenden Teil sowie eine sich nach außen hin konisch erweiternde Auslaßdüse zum Ausstoßen eines sich um die Achse von Kammer und Auslaßdüse drehenden Kegels aus dem Reinigungsgemisch auf.

Bei dieser Reinigungsvoi richtung enthält das austretende Reinigungsgemisch einen hohen Anteil an Luft und bekommt damit den Charakter einer Wasser-in-Luft-Dispersion. Da der Kegel aus dem Reinigungsgemisch sich um die Achse "on Kammer und Auslaßdüse dreht, legen die Strahlgutpartikel eine sich wendelförmig und ebenspiralig erstreckende Bahnkurve zurück, in deren Verlauf sie auf die zu reinigenden Flächen nahezu tangential, jedoch mit hoher Geschwindigkeit, auftreffen. Dadurch wird die Schmutzschicht „abgewischt", ohne daß die darunter befindliche, gegebenenfalls sehr empfindliche Materialschicht abgetragen wird.

Noch nicht optimal gelöst ist bei der bekannten Vorrichtung nah der EP-PS0171 448 die Erzeugung des erforderlichen, sehr turbulenten Reinigungsgemisches aus dem hochzerstäubten Wasser einerseits und der Kombination Luft/Granulat andererseits. Dies gilt insbesondere für sehr kleine Düsen mit entsprechend kleiner, rotationssymmetrischer Kammer, da hierbei die Mischstrecken entsprechend kurz sind und sich deshalb nicht das erforderliche Reinigungsgemisch bilden kann, das sich um die Achse von Kammer und Auslaßdüse dreht.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Steigerung des Wirkungsgrades des Reinigungsprozesses, insbesondere wenn der Einsatz kleinerer Reinigungsdüsen notwendig ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Aufbereitung des Reinigungsgemisches vorrangig bei Reinigungsvorrichtungen/ Reinigungsdüsen mit sehr kleinen Abmessungen zu verbessern und Mittel anzugeben, die dem zwangsweise erhöhten Verschleiß im Bereich der Auslaßdüse entgegenwirken.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß durch die Verengung des Strömungsquerschnittes des zweiten Einlasses im Bereich seiner Einmündung in die rotationssymmetrische Kammer das Gemisch Luft/scharfkantiges Granulat stark beschleunigt wird; dieses Gemisch tritt also mit einem hohen Strömungsimpuls in die rotationssymmetrische Kammer ein und versetzt das dort befindliche, hochzerstäubte Wasser in eine Drehbewegung um die Achse von Kammer und Auslaßdüse, wie sie für den angestrebten „Wischeffekt" erforderlich ist.

D. ' jrch läßt sich auch bei sehr kleiner und insbesondere kurzer rotationssymmetrischer Kammer, wie sie für die sog.

„Minidüsen" verwendet wird, eine ausreichende Turbulenz erzeugen.

Gute Ergebnisse werden erzielt, wenn der Durchmesser des freien Strömungsquerschnittes des zweiten Einlasses, ausgehend von seinem Anfangswert, etwa auf die Hälfte reduziert wird, so beispielsweise ein Anfangsdurchmesser von etwa 10mm auf einen Enddurchmesser von etwa 5mm.

Um die stark beschleunigte Strömung zu stabilisieren, sollte diese Beschleunigungsstrecke eine Länge von mindestens 5mm haben; gute Ergebnisse werden mit einer Länge der Beschleunigungsstrecke von etwa 15mm erreicht.

Es ist prinzipiell möglich, den Übergang von dem großen Durchmesser auf den kleinen Durchmesser des Strömungsquercchnittes des zweiten Einlasses kontinuierlich auszugestalten, beispielsweise durch ein sich konisch verjüngendes Übergangsstück. Insbesondere aus fertigungstechnischen Gründen werden jedoch zwei Bohrungen mit en'i sprechend unterschiedlichen Durchmessern in dem zweiten Einlaß hergestellt, wodurch sich ein schulterartiger Absatz ergibt, der jedoch nur eine sehr geringe Auswirkung auf das Strömungsverhalten hat.

Da das hochbeschleunigte Gemisch Luft/scharfkantiges Granulat mit hoher Geschwindigkeit in die rotationssymmetrische Kammer eintritt und dann mit entsprechend hoher Geschwindigkeit auf die gegenüberliegende Wand der Kammer auftrifft, kommt es dort zu einem starken Verschleiß. Aus diesem Grunde wird bei einer bevorzugten Ausführungsform in die rotationssymmetrische Kammer eine zusätzliche Hülse aus keramischem Werkstoff, insbesondere Sinterkeramik, eingesetzt, die gegebenenfalls ausgetauscht werden kann.

Um den Austausch dieser „Verschleißhülse" zu vereinfachen, wird nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der konischeTeil mit der Auslaßhülse über eine Überwurfmutter mit der rotationssymmetrischen Kammer verbunden. Durch Lösen dieser Mutter kann also der konische Teil mit der Auslaßdüse von der rotationssymmetrischen Kammer getrennt und dann die „Verschleißhülse" aus der rotationssymmetrischen Kammer herausgezogen und durch eine neue Hülse ersetzt werden.

Da das Gemisch zerstäubtes Wasser/Luft/scharfkantiges Granulat mit hoher Geschwindigkeit aus der rotationssymmetrischen Kammer in den anschließenden, sich konisch verjüngenden Teil eintritt, kann es insbesondere im Mündungsbereich der Bohrung dieses konischen Teils ι benfalls zu starken Verschleißerscheinungen kommen; aus diesem Grunde wird in den Mündungsbereich des konischen Teils ein Ring aus einem verschleißfesten Material, insbesondere einem keramischen

Werkstoff, eingesetzt, der gegebenenfalls zusammen mit der Verschleißhülse ausgetauscht werden kann.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischr.n Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1: einen senkrechten Schnitt durch eine erste Ausführungsform des Mischkopfes einer Vorrichtung zum Reinigen von

Oberflächen und Fig. 2: eine Fig. 1 entsprechende Darstellung bei einer zweiten Ausführungsform eines solchen Mischkopfes.

Daraus Fig. 1 ersichtliche, allgemein durch das Bezugszeichen 10 angedeutete Mischkopf besteht aus mehreren Einzelteilen, die

fest miteinander verbunden, etwa verschraubt, verlötet, verschweißt oder verklebt, sind.

Im einzelnen weist der Mischkopf 10 zwei Hauptteile auf, und zwar eine im wesentlichen kreiszylindrische, hülsenförmige Kammer 16 und einen an diese dicht angesetzten, sich im wesentlichen konisch verjüngenden Teil 20 mit einer Auslaßdüse 22, der im folgenden auch als „Düsenkörper" bezeichnet werden soll.

Die hülsenförmige Kammer 16 und der Düsenkörper 20 sind jeweils rotationssymmetrisch zu einer gemeinsamen

Hauptachse 24 ausgebildet. Die hülsenförmige Kammer 16 weist einen ersten Abschnitt mit einer zur Hauptachse 24 koaxialen

Bohrung auf, in der dichtend ein Rohrstutzen 12 eingeschraubt oder eingesetzt ist. Dieser Rohrstutzen 12 erstreckt sich, vom Ende der hülsenförmigen Kammer 16 ausgehend, nur über weniger als die erste Hälfte der Bohrung.

Der zweite Teil der hülsenförmigen Kammer 16 weist eine ebenfalls zur Hauptachse 24 koaxiale Bohrung auf, deren Innenraum die eigentliche Mischkammer M bildet. Hierbei ist der Durchmesser der Mischkammer M größer als der Durchmesser der Bohrung, von der aus ein kegelstumpfförmig abgeschrägter Übergang in die Mischkammer M führt.

In das in die Mischkammer M mündende Ende der Bohrung ist von der Mischkammer M herein Düsenstück 18 eingesetzt oder eingeschraubt. Dieses Düsenstück 18 besteht aus einem hochverschleißfesten, insbesondere keramischen, Werkstoff und ist als verhältnismäßig dünnwandiger Hohlkörper mit einer auf der Hauptachse 24 liegenden Zerstäubungsdüse 19 ausgebildet.

Der Rohrstutzen 12 ist an eine Druckwasserzuleitung mit einer Druckwasserquelle (nicht dargestellt) angeschlossen.

Eine Seitenwand der Mischkammer M wird etwa in ihrem mittleren Bereich von einer Bohrung 26 eines Strahlgut·

Zuleitungsstutzens 14 durchbrochen, der im wesentlichen zylindrisch ausgebildet sowie koaxial zu seiner Bohrung 26

angeordnet ist und eine gemeinsame Mittelachse 28 mit der Bohrung 26 hat. Die Mittelachse 28 verläuft unter einem Winkel zur Hauptachse 24 und kreuzt die Hauptachse an einem Punkt, der von dem von dem Düsenkörper 20 abgewandten Ende der Mischkammer M einen Abstand hat, der etwa einem Viertel der Gesamtlänge der Mischkammer M entspricht.

Die Einmündung des Strahlgut-Zuleitungsstutzens 14 in die Mischkammer M befindet sich etwa in der Mitte der Mischkammer M.

Die Mittelachse 28 des Zuleitungsstutzens 14 verläuft hinter der Hauptachse 24 und ist somit in Blickrichtung der Fig. 1

gegenüber diesem ein gewisses Maß versetzt.

Der Strahlgut-Zuleitungsstutzen 14 ist an seinem von der Mischkammer M abgewandten Ende abgesetzt, so daß ein Strahlgut/ Luft-Zuleitungsschlauch (nicht dargestellt) auf das abgesetzte Ende aufgeklemmt werden kann.

Der Düsenkörper 20 weist einen ersten, kurzen Abschnitt mit kreiszylindrischer Umfangsfläche und an diesen anschließend einen wesentlich längeren Abschnitt mit sich kegelstumpfförmig verjüngender Außenfläche auf. Der zylindrische Abschnitt ist von seinem Ende her so ausgebohrt, daß dieser Abschnitt über das zugewandte Ende der rotationssymmetrischen Kammer 16 unter Zwischenschaltung einer ringförmigen Abdichtung 20 befestigt werden kann; diese Abdichtung kann auch durch eine Lötoder Schweißstelle gebildet werden.

Der Düsenkörper 3 weist eine sich zunächst verjüngende und dann wieder erweiternde, die eigentliche Auslaßdüse 22 bildende Düsenbohrung auf.

Somit wird, ausgehend von der Zerstäubungsdüse 19, bis zum Auslaßende des Düsenkörpers 20, ein in bezug auf die Hauptachse 24 rotationssymmetrischer Innenraum gebildet, der sich zunächst kreiszylindrisch über dia Länge der Mischkammer M erstreckt, in der Nähe von deren Ende sich dann konisch erweitert, sich im anschließenden Düsenkörper 20 dann allmählich bis zu einer Engstelle konisch verengt und von dort aus wieder konisch bis zur Auslaßdüse 22 erweitert. Der bisher beschriebene Mischkopf 10 hat den herkömmlichen, beispielsweise aus der EP-PS0171448 bekannten Aufbau und erzeugt bei den entsprechenden Betriebsbedingungen in der Mischkammer M ein turbulentes Gemisch aus hochzerstäubtem Wasser/Luft/scharfkantigem Granulat, bei dem die aus der Auslaßdüse 22 austretenden Strahlpartikel eine wendeiförmige und ebenspiralige Bahnkurve zurücklegen, in deren Verlauf sie nahezu tangential mit hoher Geschwindigkeit auf die zu reinigende Fläche auftreffen und dadurch die Schmutzteilchen „abwischen".

Während jedoch in der EP -PS0171448 davon gesprochen wird, daß sich die Bohrung 26 in dem Zuführstutzen 14 vom Einlaß bis zur Mündung in die Mischkammer M kegelig erweitert, wird bei der aus Fig. 1 ersichtlichen Ausführungsform dieses Mischkopfes 10 eine Bohrung 26 in dem Zuführstutzen 14 vorgesehen, die aus zwei diskreten Bereichen besteht, nämlich einem ersten Bereich26a mit einem größeren Durchmesser, beispielsweise von etwa 10mm, und einem zweiten Bereich 26b mit einem kleineren Durchmesser, beispielsweise von etwa 5mm, der sich an den ersten Bereich26a anschließt und bis zur Einmündung der Bohrung 26 in die Mischkammer M erstreckt. Die Länge dieses zweiten Bereiches mit verringertem Durchmesser26b sollte mindestens 10mm betragen und liegt bei der dargestellten Ausführungstorm bei etwa 15mm. In dem zweiten Bereich 26b mit verringertem Durchmesser wird das Gemisch Luft/scharfkantiges Granulat stark beschleunigt und tritt deshalb mit entsprechend hoher Geschwindigkeit und damit hohem Impuls in die Mischkammer M ein, wo es auf das zerstäubte Wasser trifft und diesem die gewünschte Drall-Komponente gibt, um den rotierenden Reinigungskegel zu erzeugen. Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Mischkopfes 10', die in ihren wesentlichen Teilen der Ausführungsform 10 nach Fig. 1 entspricht. Es werden deshalb die entsprechenden Bezugszeichen, jeweils mit einem Apostroph versehen, verwendet. Die identischen Teile werden nicht nochmals beschrieben.

Bei dem Mischkopf 10' nach Fig. 2 ist in der rotationssymmetrischen Kammer 16' eine rohrförmige Hülse 30' aus einem verschleißfesten Material, insbesondere einem keramischen Werkstoff, angeordnet, deren lnnen^raum die Mischkammer M bildet.

Bei der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die Hülse 30' von der Zerstäubungsdüse 18' zum Düsenkörper 20', wird also zwischen diesen beiden Teilen gehalten.

Als Alternative hierzu ist es auch möglich, die Innenwand der rotationssymmetrischen Kammer 16' mit einem umlaufenden, ringförmigen Steg zu versehen, der als Anschlag und damit als Fixierung für die Hülse 30' dient.

Die gemäß der Darstellung in Fig.2 linke Stirnfläche des Düsenkörpers 20' liegt an der rechten, ringförmigen Stirnfläche der

rotationssymmetrischen Kammer 16' an; die Verbindung zwischen diesen beiden Teilen wird durch eine Überwurfmutter 32' hergestellt, die die Ränder der beiden Teile übergreift. Die Ränder sind mit entsprechenden Gewinden versehen, so daß die Kammer 16' und der Düsenkörper 20' mittels der Überwurfmutter 32' miteinander verschraubt werden können.

Die der Kammer 16' zugewandte Mündung des Düsenkörpers 20' ist mit einer umlaufenden ringförmigen Nut versehen, in der ein „Verschleißring" 34' aus einem verschleißfesten Material, insbesondere einem keramischen Werkstoff, zum Beispiel Sinterkeramik, angeordnet ist.

Durch Abschrauben der Überwurfmutter 32' kann abo der Düsenkörper 20' von der rotationssymmetrischen Kammer 16' getrennt und dann die Hülse 30' bzw. der Ring 34' ausgetauscht werden.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Reinigen von Oberflächen

(a) mit einer rotationssymmetrischen Kammer

(b) mit einem ersten Einlaß für die Zuführung von Wasser in Achsrichtung der Kammer

(c) mit einer auf der Achse der Kammer liegenden Zerstäubungsdüse für das zugeführte Wasser

(d) mit einem zweiten, exzentrisch zur Achse der Kammer angeordneten Einlaß für die Zuführung . von mit scharfkantigem Granulat versetzter Luft zu der Kammer,

(e) mit einem sich an die rotationssymmetrische Kammer anschließenden, sich konisch

verjüngenden Düsenkörper und

(f) mit einer sich nach außen konisch erweiternden Auslaßdüse in dem Düsenkörper, dadurch gekennzeichnet, daß

(g) der freie Strömungsquerschnitt des zweiten Einlasses (14,14') im Bereich seiner Einmündung in die rotationssymmetrische Kammer (16,16') einen verringerten Durchmesser hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (26b, 26b') mit verringertem Durchmesser des zweiten Einlasses (14,14') eine Länge von mindestens 5 mm, im besonderen mindestens 10mr.i, hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (26b, 26b''. mit

verringertem Durchmesser des zweiten Einlasses (14,14') eine Länge von 12 bis 18mm, im besonderen von 15mm, hat.

4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Bereiches (26b, 26b') mit verringertem Durchmesser des zweiten Einlasses (14,14') etwa halb so groß wie der normale Durchmesser des freien Strömungsquerschnittes des zweiten Einlasses (14, 14') ist.

5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Bereiches (26b, 26b') mit verringertem Durchmesser dos zweiten Einlasses (14,14') im Bereich von 2,5 bis 7,5 mm, insbesondere bei etwa 5 mm, liegt.

6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der rotationssymmetrischen Kammer (16') eine rohrförmige Hülse (30') aus einem verschleißfesten Material, insbesondere aus einem keramischen Werkstoff, angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (20') über eine Schraubverbindung an der rotationssymmetrischen Kammer (16') angebracht ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (20') durch eine Überwurfmutter (32') mit der rotationssymmetrischen Kammer (16') verbundsn ist.

9. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die der rotationssymmetrischen Kammer (16') zugewandte Einmündung des Düsenkörpers (20') mit einer umlaufenden Ringnut ausgebildet ist, und daß in der Ringnut ein Verschleißring (34') aus einem verschleißfesten Material, insbesondere aus einem keramischen Werkstoff, angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswechslung des Verschleißringes (34') die Ringnut im Querschnitt L-Form hat, so daß der Verschleißring (34') auf einer Seite durch die Stirnwand der rotationssymmetrischen Kammer (16') fixiert ist.