DE10102924C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Strahlbearbeiten, insbesondere formgenauen Abtragen und/oder Verdichten und/oder Beschichten, von festen Flächen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Strahlbearbeiten, insbesondere formgenauen Abtragen und/oder Verdichten und/oder Beschichten, von festen Flächen

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Strahlbearbeiten, insbesondere formgenauen Abtragen und/oder Verdichten und/oder Beschichten, von festen Flächen, beispielsweise Entfernen von Lackfehlstellen aus Lackierungen, Glätten von Löt- und Schweißnähten, Abtragen von kontaminierten Betonschichten oder Rostschichten, Härten, Einebnen oder Beschichten von Metallflächen, bei dem ein Strahlmittel in einen durch Unterdruck erzeugten Trägerluftstrom mittels Schwerkraft und/oder Injektorwirkung zudosiert, in einem Schlauchleitungssystem zu einer Strahllanze befördert und auf durch eine Strahlkammer unter Unterdruck gesetzte Bearbeitungsfläche gelenkt, von dort in den Luftstrom zurückbefördert, gereinigt und im Kreislauf gefahren wird, wobei die Beschleunigung des Strahlmittels durch den Unterdruck erzeugt und die Strahlkammer von Bearbeitungsfläche zu Bearbeitungsfläche verschoben wird. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strahlgeschwindigkeit signifikant zu erhöhen und trotzdem die mit dem Strahlmittel in die Bearbeitungsfläche eingetragene Energiemenge für unterschiedlichste Anwendungsgebiete in weiten Grenzen bei geringem Energieeinsatz, hoher Flexibilität und umweltgerechter Zurückgewinnung und Wiederverwendung des Strahlmittels wirtschaftlich einzustellen. DOLLAR A Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass dem Strahlmittel mindestens ein zusätzlicher Energieimpuls durch mindestens einen weiteren vom Unterdruck angesaugten, mindestens unter ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Strahlbearbeiten, insbesondere formgenauen Abtragen und/oder Verdichten und/oder Beschichten, von festen Flächen, beispielsweise Entfernen von Lackfehlstellen aus Lackierungen, Glätten von Löt- und Schweißnähten, Abtragen von kontaminierten Betonschichten oder Rostschichten, Härten oder Einebnen von Metallflächen, bei dem ein Strahlmittel in einen durch Unterdruck erzeugten Trägerluftstrom mittels Schwerkraft und/oder Injektorwirkung zudosiert, in einem Schlauchleitungssystem zu einer Strahllanze befördert und auf eine durch eine Strahlkammer unter Unterdruck gesetzte Bearbeitungsfläche gelenkt, von dort in den Luftstrom zurückbefördert, gereinigt und ggf. im Kreislauf gefahren wird, wobei die Beschleunigung des Strahlmittels durch den Unterdruck erzeugt und die Strahlkammer von Bearbeitungsfläche zu Bearbeitungsfläche verschoben wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit mindestens einen Behälter für die Bevorratung eines Strahlmittels, einer an den Behälter angeschlossenen Dosier- und/oder Injektoreinrichtung zum Dosieren des Strahlmittels in einen von einem Saugaggregat erzeugten Unterdruckluftstrom, einer mit der Dosier- und/oder Injektoreinrichtung verbundenen Schlauchzuleitung zum Transport des Strahlmittels-Luftstromes in eine zu einer unter Unterduck gesetzten Strahlkammer geführten Strahllanze mit Düse zum Bestrahlen der Bearbeitungsfläche und einer an die Strahlkammer angeschlossenen Schlauchableitung zum Absaugen des Strahlmittels und der abgetragenen Teilchen aus der Strahlkammer in einen Abscheidebehälter und einen Filter, der mit dem Saugaggregat verbunden ist.
Aus der DE 197 47 838 A1 ist ein gattungsbildendes Verfahren zum trockenen Entfernen von Beschichtungen, Graffiti oder sonstigen oberflächlichen Verunreinigungen auf ebenen oder gekrümmten Flächen bekannt. Ein abrasives oder sanftes Strahlmittel wird in einen in einem Schlauchleitungssystem geführten Tragluftstrom eingebracht, durch diesen befördert, beschleunigt und gegen die zu behandelnde Fläche geschleudert. Das Strahlmittel wird dann durch den erzeugten Unterdruck von 50 bis 300 mbar in den Tragluftstrom zurückbefördert, in einer Reinigungsvorrichtung gereinigt und dem Tragluftstrom erneut zudosiert, so dass eine Kreislauffahrweise realisiert wird. Das Strahlmittel-Luftgemisch wird vor seinem Auftreffen auf der zu behandelnden Fläche in einer geradlinig verlaufenden Beschleunigungsbewegung auf eine Strahlgeschwindigkeit von 20 bis 80 m/s beschleunigt, wobei die Beschleunigung durch eine Durchmesserverringerung von der Zuleitungsstrecke auf die Beschleunigungsstrecke erreicht wird.
Die mittels dieser Durchmesserverringerung erzielbare Strahlgeschwindigkeit reicht zwar aus, um eine abrasive Wirkung gegenüber Graffiti oder anderen oberflächlichen Verunreinigungen zu erzielen. Für das Abtragen oder Einebnen harter Oberflächen wie beispielsweise Löt- und Schweißnähte sind die erzielbaren Strahlgeschwindigkeiten zu gering, so dass das bekannte Verfahren unwirtschaftlich ist. Dies trifft auch auf die Entrostung von metallischen Flächen oder den Abtrag kontaminierter Betonschichten zu.
Der nach der DE 197 47 838 A1 erreichte Energieeintrag ist andererseits viel zu hoch, wenn punktuelle Einschlüsse in Lackschichten entfernt werden sollen. Mehrschichtige Lackschichten sind bekanntlich bis zu 150 µm dick und bestehen von außen nach innen gesehen aus einer Klarlack- und einer Basislackschicht, einem Füller und einer Grundierungsschicht. Insbesondere bei Metallic-Lackierungen von Autokarosserieteilen, treten Fehlstellen in der Lackierung auf, die vor allem durch punktuelle oder auch flächige Einschlüsse in der Klarlack- oder Basislackschicht verursacht werden. Diese Fehlstellen führen zu aufwendigen und teuren Nacharbeiten, weil die Durchmesserverringerung nur eine begrenzte Regulierung der Strahlgeschwindigkeit ermöglicht, so dass einerseits bei zu hoch gewählter Auftreffenergie der Strahlteilchen, die gesamte Lackierschicht zerstört bzw. beeinträchtigt oder bei zu geringer Auftreffenergie die Nacharbeit unwirtschaftlich wird.
Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die Strahlgeschwindigkeit signifikant erhöht und trotzdem die mit dem Strahlmittel in die Bearbeitungsfläche eingetragene Energiemenge für unterschiedlichste Anwendungsgebiete in weiten Grenzen bei geringem Energieeinsatz, hoher Flexibilität und umweltgerechter Zurückgewinnung und Wiederverwendung des Strahlmittels wirtschaftlich einstellbar bleibt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 12 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass die Geschwindigkeit der Strahlmittel in Abhängigkeit von der Art und Form der Bearbeitungsfläche und des Strahlmittels, vom Beladungsgrad des Trägerluftstromes mit Strahlmittel, vom Unterdruck im Trägerluftstrom, von der Strahlzeit und der Strahltemperatur in weiten Grenzen, beispielsweise zwischen < 80 und 1000 m/s, regulierbar ist. So kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Entfernen von Fehlstellen aus Lackierungen, zum Glätten und Einebnen von Lötnähten oder beispielsweise zum Abtragen von kontaminierten Betonschichten bzw. zum Verdichten oder Beschichten von Oberflächen gleichermaßen eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist einfach, aber zugleich robust im Aufbau. Sie arbeitet mit einem Tragluftstrom von 0,1 m3/h bis 5000 m3/h.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Die Erfindung soll nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Funktionsschema des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch den Injektor in der Schlauchzuleitung,
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Entfernen punktueller Fehlstellen in Lackschichten,
Fig. 4 eine Ansicht der Strahlkammer, Strahllanze, Strahlblende und Magnetfolie nach Fig. 3,
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Glätten von Lötnähten,
Fig. 6 eine Ansicht der Strahlkammer, Strahllanze und Maske nach Fig. 5 und
Fig. 7 einen Schnitt durch eine zwei Blechteile verbindende Lötnaht mit aufgesetzter Strahlkammer.
Die Fig. 1 zeigt ein prinzipielles Funktionsschema des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Strahlbehandeln einer senkrechten ebenen Bearbeitungsfläche 1 mit einem Strahlmittel 2. Als Strahlmittel 2 wird Glasbruch, Korund, Zirkonsand, feinkörnige Schlacke oder Stahlpartikel verwendet.
Mit einem Saugaggregat 3 wird ein Tragluftstrom 4 mit einer Luftleistung von 0,1 m3/h bis 5000 m3/h erzeugt. Der Saugstutzen 5 des Saugaggregates 3 ist mit einer Schlauchableitung 6 verbunden, die zu einer Strahlkammer 7 führt. Mit dem Saugaggregat 3 wird ein Unterdruck von < 150 bis zu 1000 mbar erzeugt. Im Behälter 8 befinden sich zwei senkrecht übereinander angeordnete Schütt-Trichter 9 und 10, die pneumatisch voneinander getrennt sind. Das Strahlmittel 2 gelangt durch die Schwerkraft aus dem Schütt-Trichter 9 in den Schütt-Trichter 10 und von dort in eine Dosiereinrichtung 11 mit horizontal liegendem Dosierinjektor 12, der mit der Schlauchzuleitung 13 verbunden ist. Durch den anliegenden Unterdruck wird das Strahlmittel 2 angesaugt, das zusammen mit dem Tragluftstrom in der flexiblen Schlauchzuleitung 13 einer Strahllanze 14 zuströmt, die in die Strahlkammer 7 führt. Aus der Strahlkammer 7 wird das Strahlmittel-Luft-Abtragteilchen- Gemisch durch die Schlauchableitung 6 einem Abscheider bzw. Zyklon 22 zugeführt, in dem eine Abtrennung des Strahlmittels vom Tragluftstrom durchgeführt wird, bevor durch einen Filter die Abtragteilchen aus dem Tragluftstrom abgetrennt werden und letzterer dem Saugaggregat 3 zugeführt wird.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den in die Schlauchzuleitung 13 eingesetzten Injektor 15, dessen Mischrohr 16 in die Strahlkammer 7 führt. Der Injektor 15 besteht aus einem Düsenkörper 17 mit einer konisch sich verengenden in das Mischrohr 16 führenden Eintrittöffnung 18. Das Ende 19 der Schlauchzuleitung 13 ist mittig auf der Düsenkörperachse A-A angeordnet und endet im Bereich der größten Querschnittsverengung des Düsenkörpers 17. Koaxial zur Schlauchzuleitung 13 sind Ansaugöffnungen als Ansaugring 20 zum Ansaugen von Atmosphärenluft angeordnet. Das Mischrohr 16 hat etwa einen 2fach größeren Durchmesser D2 gegenüber dem Durchmesser d3 des Endes 19 der Schlauchzuleitung 13, so dass der über den Ansaugring 20 geförderte Luftstrom LVZ einen Unterdruck PUI erzeugt, der das Tragluft-Strahlmittel-Gemisch aus der Schlauchleitung 13 zusätzlich durch die Ansaugöffnungen 20 ansaugt und beschleunigt.
Der Luftstrom LVZ wirkt auf das Tragluft-Strahlmittel-Gemisch wie ein Energieimpuls geschwindigkeitserhöhend. Dadurch werden Strahlgeschwindigkeiten von bis zu 1000 m/s erreicht.
Je nach den in Abhängigkeit des Materials der Bearbeitungsfläche und der Art und Form des Strahlmittels lassen sich durch Regulierung der Luftmenge LVZ die Variation des anliegenden Unterdruckes, der Strahlzeit, der Strahltemperatur und den geometrischen Verhältnissen am Injektor 15 die Strahlgeschwindigkeiten entsprechend den vorliegenden Bearbeitungsaufgaben einstellen. Alle wesentlichen Bauteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich entsprechend den Anwendungsfällen baukastenmäßig zusammensetzen.
Beispiel 1
Aus einer Lackierung eines Autokarosserieteiles sollen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Fehlstellen beseitigt werden.
Fig. 3 zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden soll. Die Vorrichtung nach Fig. 3 besteht im wesentlichen aus einer Strahlkammer 7 mit darin angeordneter Strahllanze 14, einer Dosierschnecke 11, die über die Schlauchzuleitung 13 mit der Strahllanze 14 in Verbindung steht, einem Bevorratungsbehälter 44 für Strahlmittel 2, welcher mit der Dosierschnecke 11 über eine Beschickungsleitung 45 verbunden ist, einem Absaugstutzen 21, der einerends in die Strahlkammer 7 und anderenends über die Schlauchableitung 6 in einen Abscheider 22 führt und aus dem mit diesem saugseitig verbundenen Saugaggregat 3.
Die Strahlkammer 7 ist - wie Fig. 4 zeigt - aus einem zylindrischen Hülsenkörper 23 gebildet, der einen inneren Aufnahmeraum 24 aufweist. In den inneren Aufnahmeraum 24 ist die dünne Strahllanze 14 entlang der Hülsenachse B-B durch eine Bohrung 25 in der oberen Hülsenwandung 26 eingeschoben und in dieser Bohrung mittels einer Schraube klemmend gehalten.
Das der oberen Hülsenwandung 26 gegenüberliegenden Ende des Hülsenkörpers 23 ist offen und weist eine in der Hülsenwandung 27 eingearbeitete Ausnehmung 28 auf, in die ein Blendenkörper 29 eingesetzt ist. Der Blendenkörper 29 verschließt den Aufnahmeraum 24 des Hülsenkörpers 23. Im Blendenkörper 29 ist eine kreisförmige Öffnung 30 eingearbeitet, welche sich nach innen trichterförmig (konisch) erweitert. Der Blendenkörper 29 besteht aus verschleißfestem Werkstoff, der außenseitig mit einer Magnetfolie 31 versehen ist. Zweckmäßig ist die Magnetfolie 31 auf dem Blendenkörper 29 aufgeklebt und weist ebenso eine Öffnung 32 auf, welche in ihrer Lage mit der Öffnung 30 des Blendenkörpers 29 übereinstimmt.
Die Strahllanze 14 ist soweit in den Aufnahmeraum 24 hineingeschoben, dass die Austrittsöffnung 33 der Strahllanze 14 bis in die Nähe der Öffnung 30 des Blendenkörpers 29 reicht.
Der Absaugstutzen 21 mündet etwas unterhalb der oberen Hülsenwandung 26 mit ausreichendem Abstand zur Austrittsöffnung 33 der Strahllanze 14 in den Hülsenkörper 23. Der Antrieb der Dosierschnecke 11 ist über ein Zeitrelais 34 ausschaltbar. Die Dosierschnecke 11 fördert daher nur solange Strahlmittel aus dem Behälter 44 bis das Zeitrelais 34 den Antrieb wieder ausschaltet.
Das erfindungsgemäße Verfahren läuft wie folgt ab. An mehreren lackierten Blechproben wird nach einer Schichtdickenbestimmung diejenige Strahldauer und Strahlmenge an Strahlmittel als Maß für den erforderlichen Energieeintrag in die Fehlstelle bestimmt, die notwendig ist, um beispielsweise die Klarlackschicht und die Basislackschicht bis zum Füller abzutragen. Die Schaltzeit des Zeitrelais 34 der Dosierschnecke 11 wird auf diese bestimmte Zeit eingestellt und die zuvor bestimmte Strahlmenge an Strahlmittel in den Tragluftstrom eingeschleust.
Bei einer Metallic-Lackierung, bestehend aus etwa 18 µm Grundierungsschicht, 25 µm Füller, 12 µm Basislack und 35 µm Klarlack, hat sich eine Schaltzeit von 14 sec und eine Strahlmittelmenge von 7 g mit einer Körnung von 80 µm als vorteilhaft erwiesen.
Nach Ablauf der Schaltzeit schaltet das Zeitrelais 34 die Dosierschnecke 11 ab. Es erfolgt keine Einschleusung des Strahlmittels in den vom Saugaggregat 3 erzeugten Tragluftstrom, der während der stillstehenden Dosierschnecke 11 aufrechterhalten wird und das verbrauchte Strahlmittel durch die Absaugleitung 46 in den Abscheider 22 fördert. Im Abscheider 22 trennt ein Zyklon 47 das Strahlmittel 2 von dem abgetragenen Lack, der vom Saugaggregat 3 in einen Filter 35 entsorgt wird.
Anschließend wird das Strahlergebnis visuell begutachtet und dadurch ermittelt, ob der Einschluss aus der Lackschicht entfernt wurde. Ist dies nicht der Fall, wird die Dosierschnecke 11 wieder eingeschaltet. Die Dosierschnecke fördert sodann wiederum Strahlmittel in den Tragluftstrom solange bis das Zeitrelais 34 die Dosierschnecke 11 abschaltet.
Durch die Änderung von Strahlgut, Strahlzeit und Strahlgutmenge lässt sich der für das Herauslösen des Einschlusses aus der Lackschicht notwendige Energieeintrag sehr genau einstellen und auch dosieren.
Beispiel 2
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren soll eine zwei gebogene Bleche 48 verbindende Lötnaht 36 eingeebnet und geglättet werden. Lötnähte weisen bedingt durch den Erstarrungsvorgang der Metallschmelze im Nahtbereich immer gewisse Unebenheiten auf, die bei einer nachfolgenden Lackierung zu einer Beeinträchtigung der Gleichmäßigkeit des Lackauftrags im Bereich der Lötnaht führen.
Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Glätten von derartigen Lötnähten, die in ihrer Konstruktion dem bereits beschriebenen Systemaufbau entspricht.
In der Fig. 6 ist die Strahlkammer 7 dargestellt, die aus einem auf die zu bearbeitende Fläche der Lötnaht 36 aufsetzbaren Körper 37, einer in den Körper 37 bis nahe der Lötnaht 36 unter einem Winkel α zur Flächennormalen N der Lötnaht 36 eintauchende Strahllanze 14, einer Abdeckmaske 38, die den Körper 37 verschließt und eine der Lötnaht entsprechende spaltförmige Austrittsöffnung 39 für das Strahlmittel besitzt, sowie einen trichterförmig erweiternden Absaugstutzen 40 gebildet ist. Die Strahllanze 14 hat ein spaltförmig ausgebildetes Ende 41, dessen Längsausdehnung in etwa der Längsausdehnung der Bearbeitungsfläche der Lötnaht 36 entspricht. Dadurch ist gewährleistet, dass die gesamte Bearbeitungsfläche der Lötnaht 36 gleichmäßig mit Strahlmittel beaufschlagt werden kann. Die Strahllanze 14 ist wie bereits zuvor beschrieben mit der Schlauchzuleitung 13 verbunden, in der der eingangs näher beschriebene zusätzliche Injektor 15 angeordnet ist.
Die Abdeckmaske 38 liegt auf einer Schaumgummilage 42 fixiert auf, welche in diesem Beispiel zweigeteilt ist, um die Höhenunterschiede bei im Stoßbereich von Blechkanten verlaufenden Lötnähten 36 ausgleichen zu können (s. Fig. 7). Dazu haben die beiden Teile 42a und 42b der Schaumgummilage 42 eine unterschiedliche Dicke. Die Schaumgummilage 42 ist beispielsweise an den Blechteilen durch eine Magnetfolie fixiert, so dass ein problemloses Versetzen entlang der zu bearbeitenden Lötnaht möglich ist. Natürlich kann das Fixieren auch durch mechanisch aufgebrachte Kräfte, durch ein Vakuum oder Adhäsion erfolgen.
Die Schaumgummilage 42 als Verschleißlage sichert den weitgehend luftdichten Abschluss der Strahlkammer 7, wobei Unebenheiten abgedeckt werden.
In diesem Beispiel arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren mit einem Unterdruck von 320 mbar, einem Tragluftstrom von 180 m3/h und mit einer Strahlmittelgeschwindigkeit von etwa 180 m/s.
Beispiel 3
Es soll eine kontaminierte Betonschicht von einer Betonfläche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren abgetragen werden. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht der zuvor beschriebenen Prinzipdarstellung. Der vom Saugaggregat 3 erzeugte Tragluftstrom von etwa 3000 bis 5000 m3/h wird aufgeteilt und mehreren fächerartig zueinander ausgerichteten Strahllanzen 14 durch jeweils separate Schlauchzuleitungen 13 zugeführt. Jede der Schlauchzuleitungen 13 ist mit einem Injektor 15 versehen, der dem Tragluftstrom-Strahlmittel- Gemisch einen zusätzlichen Energieschub zur signifikanten Erhöhung der Strahlgeschwindigkeit versetzt. Alle Strahllanzen 14 führen in eine gemeinsame Strahlkammer 7, die auf der Betonfläche verschiebbar ist. Das Saugaggregat 3 erzeugt einen Unterdruck von 400 bis 500 mbar und es werden Strahlgeschwindigkeiten von etwa 300 m/s erreicht.
Das Strahlmittel-Betonteilchen-Gemisch gelangt über die Schlauchableitung 6 in den Abscheider 22, wo das Strahlmittel abgeschieden, gefiltert und dem geschlossenen Kreislauf wieder zugeführt wird.
In einem Feinfilter wird das Strahlmittel von dem abgestrahlten Betonteilchen getrennt. Der Tragluftstrom tritt gereinigt in das Saugaggregat 3 ein.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können problemlos Flächenabtragsleistungen von 4,6 m2/h bei einer Abtragsstärke von 10 mm erreicht werden.
Die Abtragstärke kann durch das erfindungsgemäße Verfahren so eingestellt werden, dass bei kontaminierten Betonschichten nur eine den Erfordernissen gerechte Betonmenge abgetragen wird.
Damit wird gesichert, dass nur geringe Betonmassen entsorgt werden müssen bzw. als Sondermüll anfallen.
Beispiel 4
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren soll die Oberfläche einer Fläche verdichtet werden. Hierzu läuft das erfindungsgemäße Verfahren wie vordem beschrieben ab. Es wird ein Strahlmittel aus Stahl eingesetzt, das bei seinem Auftreffen die Oberfläche verdichtet und damit oberflächlich härtet.
Das Strahlmittel besteht je nach Art des zu verdichtenden Untergrundes beispielsweise aus kugelförmigen Stahlpartikeln mit Durchmessern zwischen 50 µm und 5000 µm. Die Strahlgeschwindigkeiten liegen oberhalb von 250 m/s.
Beispiel 5
Es soll auf eine zuvor nach Beispiel 4 verdichtete Oberfläche eine Zinkbeschichtung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebracht werden. Als Strahlmittel werden Zinkpartikel mit einer Korngröße von 20 µm verwendet. Diese Partikel werden durch den Injektor 15 auf eine Geschwindigkeit von 180 m/s beschleunigt. Beim Auftreffen der Zinkpartikel auf die Oberfläche wird die Bewegungsenergie in Wärmeenergie umgewandelt, die ausreicht, eine Zinkschicht auf der Oberfläche auszubilden.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1
Bearbeitungsfläche
2
Strahlmittel
3
Saugaggregat
4
Tragluftstrom
5
Saugstutzen
6
Schlauchableitung
7
Strahlkammer
8
Behälter
9
,
10
Schütt-Trichter in
8
11
Dosiereinrichtung, Dosierschnecke
12
Dosierinjektor
13
Schlauchzuleitung
14
Strahllanze
15
Injektor
16
Mischrohr
17
Düsenkörper von
15
18
Eintrittsöffnung
19
Ende der Schlauchzuleitung
13
20
Ansaugring mit Ansaugöffnungen
21
Absaugstutzen
22
Abscheider, Zyklon
23
Zylindrischer Hülsenkörper
24
Innerer Aufnahmeraum von
23
25
Obere Hülsenwandung
26
Bohrung
27
Hülsenwandung
28
Ausnehmung
29
Blendenkörper
30
Öffnung
31
Magnetfolie
32
Öffnung in
31
33
Austrittsöffnung von
14
34
Zeitrelais
35
Filter
36
Lötnaht
37
Körper von
7
38
Abdeckmaske
39
Austrittsöffnung in
38
40
Absaugstutzen
41
Ende von
14
42
Verschleißlage, Schaumgummilage
42
a,
42
b Teile von
42
43
Geteilte Magnetfolie
44
Bevorratungsbehälter für Strahlmittel
45
Beschickungsleitung
46
Absaugleitung
47
Zyklon im Abscheider
A-A Düsenkörperachse
B-B Hülsenkörperachse
d2
;Durchmesser des Mischrohrs
d3 Durchmesser des Endes der Schlauchzuleitung
N Flächennormale der Bearbeitungsfläche
PUI
Zusätzlicher Unterdruck im Injektor
15
a Winkel der Strahllanze

Claims (30)

1. Verfahren zum Strahlbearbeiten, insbesondere formgenauen Abtragen und/oder Verdichten und/oder Beschichten, von festen Flächen, beispielsweise Entfernen von Lackfehlstellen aus Lackierungen, Glätten von Löt- und Schweißnähten, Abtragen von kontaminierten Betonschichten oder Rostschichten, Härten, Einebnen oder Beschichten von Metallflächen, bei dem ein Strahlmittel in einen durch Unterdruck erzeugten Trägerluftstrom mittels Schwerkraft und/oder Injektorwirkung zudosiert, in einem Schlauchleitungssystem zu einer Strahllanze befördert und auf durch eine Strahlkammer unter Unterdruck gesetzte Bearbeitungsfläche gelenkt, von dort in den Luftstrom zurückbefördert, gereinigt und ggf. im Kreislauf gefahren wird, wobei die Beschleunigung des Strahlmittels durch den Unterdruck erzeugt und die Strahlkammer von Bearbeitungsfläche zu Bearbeitungsfläche verschoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Strahlmittel mindestens ein zusätzlicher Energieimpuls durch mindestens einen weiteren vom Unterdruck angesaugten, mindestens unter Atmosphärendruck stehenden Gasstrom zum Erreichen einer deutlich über der Strömungsgeschwindigkeit des Trägerluftstromes liegenden Endgeschwindigkeit stromaufwärts vom Dosierort erteilt wird, mit der der Energieeintrag in die zu bearbeitende Fläche in Abhängigkeit der Parameter Art und Form der Bearbeitungsfläche und des Strahlmittels, Beladungsgrad des Trägerluftstromes mit Strahlmittel, Unterdruck im Trägerluftstrom, Strahlzeit und Strahltemperatur eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Gasstrom in einzelne Teilströme zerlegt und koaxial zur Strömungsrichtung nach einer Verengung des Strömungsquerschnitts in der Strahllanze dem Tragluftstrom zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck auf < 150 bis 1000 mbar, vorzugsweise 400 bis 700 mbar, und das Strahlmittel auf eine Endgeschwindigkeit von < 80 bis 1000 m/s, vorzugsweise 150 bis 330 m/s, eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Gasstrom atmosphärische Luft oder Schutzgas, vorzugsweise Inertgas, verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragluftstrom 0,1 m3/h bis 5000 m3/h beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis, 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Energieeintrag in die Bearbeitungsfläche zusätzlich durch einen getakteten Impulsbetrieb von Dosierung und Strahlzeit gesteuert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierung und die Strahlzeit durch eine Dosiereinrichtung mit einem Zeitrelais gesteuert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Strahlmittel beladene Tragluftstrom vor Erreichen der Bearbeitungsfläche in separate Teilströme aufgeteilt, jedem dieser Teilströme ein Energieimpuls zugeführt und alle Teilströme simultan über die Bearbeitungsfläche fächerartig geführt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlmittel Glasbruch, Korund, Zirkonsand, feinkörnige Schlacke bzw. Stahlpartikel oder deren Gemische zum Abtragen verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlmittel ein kugelförmiges Granulat aus Glas, Stahl, Stahlguss, Keramik, Korund oder deren Gemische mit einer Partikelgröße von 5 bis 5000 µm zum Verdichten verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, das als Strahlmittel Metallpartikel, vorzugsweise Zink-Blei-Zinn-, Aluminium-, Magnesiumpartikel oder deren Legierungen, verwendet werden.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit mindestens einen Behälter für die Bevorratung eines Strahlmittels, einer an den Behälter angeschlossenen Dosier- und/oder Injektoreinrichtung zum Dosieren des Strahlmittels in einen von einem Saugaggregat erzeugten Unterdruckluftstrom, einer mit der Dosier- und/oder Injektoreinrichtung verbundenen Schlauchzuleitung zum Transport des Strahlmittels-Luftstromes in eine zu einer unter Unterduck gesetzten Strahlkammer geführten Strahllanze mit Düse zum Bestrahlen der Bearbeitungsfläche und einer an die Strahlkammer angeschlossenen Schlauchableitung zum Absaugen des Strahlmittels und der abgetragenen Teilchen aus der Strahlkammer in einen Abscheidebehälter und einen Filter, der mit dem Saugaggregat verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahllanze (15) vor ihrem Eintritt in die Strahlkammer (7) stromaufwärts von der Dosier- und/oder Injektoreinrichtung (11) mit der Schlauchzuleitung (13) mindestens einen weiteren Injektor (15) zum Erzeugen und Einleiten eines zusätzlichen Energieimpulses durch Ansaugen mindestens eines mindestens unter Atmosphärendruck stehenden Gasstromes auf das Strahlmittel bildet.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahllanze (14) mit einem koaxial zur Schlauchzuleitung (13) angeordneten, Ansaugöffnungen aufweisenden Ansaugring (20) und einem innenliegenden, eine Querschnittsverengung aufweisenden Düsenkörper (17) mit Mischrohr (16) versehen ist, in den das Ende (19) der Schlauchzuleitung (13) mittig auf der Düsenkörperachse (A-A) bis in den Bereich der maximalsten Querschnittsverengung des Düsenkörpers (17) geführt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der inneren Durchmesser von Schlauchzuleitung (13) und Düsenkörper (17) < 1 bis 1000 beträgt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlkammer (7) aus einem Hülsenkörper (23) gebildet ist, in dem die Strahllanze (14) in Hülsenachsrichtung (B-B) bis nahe eines den Hülsenkörper (23) endseitig verschließenden Blendenkörpers (29) angeordnet ist, in der eine sich in Flucht der Strahllanze (14) in das Innere des Hülsenkörpers (23) erweiternde Austrittsöffnung (30) mit einem geringen Querschnitt vorgesehen ist, wobei der Blendenkörper (29) so auf der Bearbeitungsfläche (1) gehalten ist, dass die Austrittsöffnung (30) mit der Position des Bearbeitungspunktes übereinstimmt und dass die Schlauchableitung (6) senkrecht zur Hülsenachsrichtung (B-B) oberhalb der Austrittsöffnung (30) angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (30) im Blendenkörper (29) einen Querschnitt von 1 bis 20 mm2 aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Austrittsöffnung (30) nach innen trichterförmig erweitert.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der Austrittsöffnung (30) im Blendenkörper (29) 90° beträgt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Blendenkörper (29) aus verschleißfestem Werkstoff, wie Keramik oder Stahl, besteht.
20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Blendenkörper (29) in der endseitigen Öffnung (32) lösbar eingesetzt ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Blendenkörper (29) mit einer Magnetfolie (31) an der zu behandelnden Fläche gehalten ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Blendenkörper (29) durch Vakuum oder mechanische Kräfte an der zu behandelnden Fläche gehalten ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Blendenkörper (29) durch Adhäsion, vorzugsweise Klebung, um die zu behandelnde Fläche gehalten ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 12 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung (11) eine Schnecke ist, welche mit einem Zeitrelais (34) zum Zu- und Abschalten der Dosiereinrichtung verbunden ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlkammer (7) aus einem quaderförmigen, auf die Bearbeitungsfläche aufsetzbaren Körper (37) gebildet ist, in dem die Strahllanze (14) unter einem Winkel von 5 bis 179° zur Normalen (N) der Bearbeitungsfläche (1) bis nahe einer die Bearbeitungsfläche abdeckenden Maske (38) mit einer der Bearbeitungsfläche entsprechenden schlitzförmigen Öffnung (39) geführt ist und eine Austrittsöffnung (33) aufweist, der die Öffnung (39) überdeckt, und dass die Absaugöffnung der Schlauchableitung (6) in der Flächennormalen (N) oberhalb der Bearbeitungsfläche angeordnet ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (38) auf einer Verschleißlage (42) angeordnet ist, die ihrerseits durch Vakuum, mechanisch wirkende Kräfte, Magnetkräfte oder Adhäsion auf der Bearbeitungsfläche (1) gehalten ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißlage (42) den Strahlbereich abgrenzt.
28. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißlage (42) zweigeteilt ist, wobei deren Teile entlang dar Öffnung (39) angeordnet sind.
29. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile der Verschleißlage (42) eine unterschiedliche Dicke aufweisen.
30. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißlage (42) aus Gummi, beispielsweise Schaumgummi, besteht.
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