DE10163230A1

DE10163230A1 - Methods for cleaning, roughening and removing surfaces

Info

Publication number: DE10163230A1
Application number: DE2001163230
Authority: DE
Inventors: Thomas Piller; Rolf Wankmueller
Original assignee: Piller Entgrattechnik GmbH
Current assignee: Piller Entgrattechnik GmbH
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2003-07-10
Also published as: WO2003053601A1

Abstract

The invention relates to a method for cleaning, roughening and stripping surfaces by means of an accelerated jet of medium. The aim of the invention is to provide a versatile application of the method with a favourable energy balance and a high degree of efficiency. To achieve this, liquid with a high kinetic energy is supplied as the medium to the surface to be treated, by the explosion of a gaseous mixture or by the continuous combustion of said mixture.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen, Aufrauhen und Abtragen von Oberflächen mittels eines beschleunigten Mediumstrahles. The invention relates to a method for cleaning, roughening and removing Surfaces using an accelerated medium jet.

Ein derartiges Verfahren wird mit unterschiedlichen Medien und unterschiedlichen Betriebsparametern für die verschiedensten Anwendungen eingesetzt. Es sei nur an das Abtragen von Oberflächen, insbesondere beim Entlacken, Entzundern, Entrosten, Entspanen und Entgraten von Bauteilen oder Werkstücken erinnert. Schon das Säubern und Aufrauhen von Oberflächen werden mit einem derartigen Verfahren durchgeführt. Such a method is used with different media and different operating parameters for a wide variety of applications. It be only on the removal of surfaces, especially when stripping paint, Descaling, rust removal, chip removal and deburring of components or workpieces remind. The cleaning and roughening of surfaces becomes one with performed such procedures.

Ein allgemein bekanntes Verfahren verwendet einen Flüssigkeitsstrahl, insbesondere Wasserstrahl, der mittels einer angetriebenen Hochdruckpumpe das Medium Düsen zuführt, aus denen das Medium fein verteilt und mit hoher Geschwindigkeit austritt und beim Auftreffen auf die behandelte Oberfläche zu der Reinigungs-, Entlackungs-, Entzunderungs-, Entrostungs-, Entspanungs- oder Entgratungswirkung führt. Diese bekannten Hochdruckanlagen erfordern zur Erzeugung des Flüssigkeitsstrahles eine sehr hohe, elektrische Leistung und resultieren im Ergebnis in einem schlechten Wirkungsgrad bei der Energieumsetzung. A well known method uses a liquid jet, in particular water jet, which by means of a driven high pressure pump Medium feeds nozzles from which the medium is distributed finely and with high Speed emerges and when hitting the treated surface to the Cleaning, paint stripping, descaling, rust removal, stress relief or Deburring effect leads. These known high pressure systems require Generation of the liquid jet a very high electrical power and result in poor efficiency in the Energy conversion.

Es ist auch bekannt, feste Partikel beim Auftragen von Schichten auf Oberflächen mittels Detonation eines Gases im sogenannten Detonationsspritzen oder mittels kontinuierlicher Gasverbrennung im sogenannten Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen zu beschleunigen, die dann beim Auftreffen auf die Oberfläche sich fest mit dieser verbinden. Dabei ist im Gegensatz zu den Hochdruckanlagen der Materialtransport gerade von der Oberfläche weg gerichtet. It is also known to apply solid particles when applying layers Surfaces by detonating a gas in so-called detonation spraying or by means of continuous gas combustion in the so-called Accelerate high speed flame spraying, which then hits the Connect the surface firmly to it. In contrast to the High pressure equipment the material transport directed straight away from the surface.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Reinigen, Aufrauhen und Abtragen von Oberflächen mittels eines beschleunigten Mediumstrahles zu schaffen, das bei wesentlich günstigerer Energiebilanz einen effektiveren Mediumstrahl aufweist und für die verschiedensten Anwendungsfälle eingesetzt werden kann. It is an object of the invention to provide a method for cleaning, roughening and Removal of surfaces using an accelerated medium jet create that with a much cheaper energy balance a more effective Has medium jet and used for a wide variety of applications can be.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass Flüssigkeit als Medium durch Explosion eines Gasgemisches oder kontinuierlicher Verbrennung desselben mit hoher kinetischer Energie auf die zu bearbeitende Oberfläche geleitet wird. This object is achieved according to the invention in that liquid as Medium due to the explosion of a gas mixture or continuous combustion the same with high kinetic energy on the surface to be machined is directed.

Die Verwendung von Flüssigkeit als Medium hat schon den Vorteil, dass das Verfahren für die unterschiedlichsten Bearbeitungsvorgänge, wie Reinigen von Oberflächen, Aufrauhen zur Vergrößerung der Oberfläche, Ablösen von Lackschichten, Rostschichten oder anderen Schichten von zu bearbeitenden Oberflächen, Entgraten, Entspanen und Entzundern der Oberfläche und dgl. eingesetzt werden kann. Mit dem Zünden des Gasgemisches wird die Flüssigkeit explosionsartig zerstäubt und extrem beschleunigt, so dass die Flüssigkeitsteilchen beim Auftreffen auf der zu bearbeitenden Oberfläche eine hohe kinetische Energie besitzen, die zu einem ausgezeichneten Bearbeitungsergebnis führt. Das Verfahren kann mit relativ einfachem Vorrichtungsaufwand realisiert werden, was den Einsatz für weitere Anwendungsfälle begünstigt und dies auch aus Kostengründen. Dieselbe Wirkung wird auch durch kontinuierliche Verbrennung des Gasgemisches erreicht. The use of liquid as a medium already has the advantage that Procedures for a wide variety of processing operations, such as cleaning Surfaces, roughening to enlarge the surface, peeling off Lacquer layers, rust layers or other layers of to be processed Surfaces, deburring, chip removal and descaling of the surface and the like. can be used. With the ignition of the gas mixture, the liquid atomized explosively and extremely accelerated, so that the liquid particles a high kinetic when striking the surface to be machined Possess energy that leads to an excellent machining result. The The method can be implemented with a relatively simple outlay on equipment, which favors the use for other applications and this also Cost reasons. The same effect is achieved through continuous combustion of the gas mixture reached.

Als Gasgemisch mit gutem Zünd- und Explosionsverhalten hat sich Sauerstoff und Brenngas als geeignet erwiesen. Dabei wird vorzugsweise ein elektrisch betätigbarer Zünder eingesetzt. Oxygen is a gas mixture with good ignition and explosion behavior and fuel gas proved to be suitable. It is preferably an electric actuatable igniter used.

Als Medium hat sich vorzugsweise Wasser erwiesen, das einfach zu handhaben und im Einsatz sehr preisgünstig ist. Water, which is easy to handle, has proven to be the preferred medium and is very inexpensive to use.

Der Betrieb ist nach einer Ausgestaltung vorzugsweise so ausführbar, dass die Flüssigkeit und das Gasgemisch wiederholt einem einseitig offenen Gehäuse zugeführt werden und das Gasgemisch gezündet wird, wobei die Flüssigkeit der offenen Seite des Gehäuses zugekehrt vor dem Gasgemisch in das Gehäuse eingeleitet wird. Die Bearbeitung der Oberfläche erfolgt dann in vielen aufeinanderfolgenden gleichen Verfahrensschritten. Damit Rückstände der Explosion die Wirkung des Verfahrens nicht nachteilig beeinflussen, ist nach einer Weiterbildung vorgesehen, dass nach jeder Explosion des Gasgemisches dem Gehäuse zur Reinigung Stickstoff zugeführt wird. Die Frequenz der Zündvorgänge kann dabei so hoch gewählt werden, dass eine Art Dauerbearbeitung der Oberfläche entsteht. According to one embodiment, the operation can preferably be carried out in such a way that the Liquid and the gas mixture are repeated in a housing that is open on one side are fed and the gas mixture is ignited, the liquid of the open side of the housing facing the gas mixture in the housing is initiated. The surface is then processed in many successive same procedural steps. So that residues of the explosion The effect of the method does not adversely affect one Further training provided that after each explosion of the gas mixture Housing is supplied for cleaning nitrogen. The frequency of the ignition processes can be chosen so high that a kind of permanent processing of the Surface arises.

Das Verfahren nach der Erfindung ist mit einem konstruktiven Gehäuseaufbau dadurch einfach realisierbar, dass dem Gehäuse die Form eines Reagenzglases gegeben wird, dass im Bereich des geschlossenen Bodens über Zuleitungen quer zur Längsachse des Gehäuses die Bestandteile des Gasgemisches zugeführt werden, dass den Zuleitungen gegenüberliegend der Zünder in das Gehäuse eingeführt wird und dass im Abstand vor den Zuleitungen Wasser über eine Einleitung mit Strömungskomponente in Richtung der offenen Gehäuseseite zugeführt wird. The method according to the invention has a constructive housing structure easily realizable by giving the housing the shape of a test tube is given that in the area of the closed floor via supply lines the components of the gas mixture transverse to the longitudinal axis of the housing be supplied that the feeder opposite the igniter in the Housing is inserted and that in the distance in front of the supply water over an introduction with flow component towards the open Housing side is fed.

Ist dabei vorgesehen, dass die Einleitung für das Wasser im Gehäuse mit einem in Richtung zur offenen Seite des Gehäuses gerichteten Endabschnitt versehen wird, dann wird für die Strömungsrichtung des Mediumstrahles schon der Weg vorgegeben, so dass keine schädlichen Wirbel im Gehäuse entstehen. It is provided that the inlet for the water in the housing with a provided towards the open side of the housing end portion then the path for the flow direction of the medium jet already becomes specified so that no harmful eddies arise in the housing.

Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: The invention is illustrated in the drawing Embodiments explained in more detail. Show it:

Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem durch explosionsartige Verbrennung eines Gasgemisches beschleunigten Flüssigkeitsstrahles, bei dem nach jeder Explosion von Brenngas und Sauerstoff eine Reinigung der Vorrichtung mit Stickstoff erfolgt und Fig. 1 shows schematically a device for performing the method according to the invention with a liquid jet accelerated by explosive combustion of a gas mixture, in which after each explosion of fuel gas and oxygen, the device is cleaned with nitrogen and

Fig. 2 eine Vorrichtung mit kontinuierlicher Verbrennung des Gasgemisches zur Beschleunigung des Flüssigkeitsstrahles. Fig. 2 shows a device with continuous combustion of the gas mixture to accelerate the liquid jet.

In einem reganzglasähnlichen Gehäuse 10 wird in der Nähe des geschlossenen Bodens 11 über Zuleitungen 15 und 16 Sauerstoff O₂ und Brenngas BG zugeführt. Die Zuleitungen 15 und 16 sind dabei senkrecht zur Längsachse des Gehäuses 10 eingeführt. Auf der den Zuleitungen 15 und 16 gegenüberliegenden Seite ist ein Zünder 20 angeordnet, der vorzugsweise elektrisch betätigbar ist. Im Bereich 18 wird das eingeleitete Gasgemisch explosionsartig gezündet. Das dabei entstehende Verbrennungsgas treibt mit hoher Geschwindigkeit einen Flüssigkeitsstrahl aus Wasser H₂O aus der offenen Seite 12 des Gehäuses 10. Die Zuleitung des Wassers H₂O erfolgt über eine Einführung 13, die vor den Zuleitungen 15 und 16 in das Gehäuse 10 einmündet und innerhalb des Gehäuses 10 mit einem gebogenen Endabschnitt 14 in Richtung zur offenen Seite 12 gerichtet ist. Bei der Explosion des Gasgemisches wird ein Flüssigkeitsstrahl 19 kleinster Flüssigkeitsteilchen mit hoher kinetischer Energie auf die zu bearbeitende Oberfläche geleitet und führt die beabsichtigte Reinigung, Aufrauhung, Abtragung, Entgratung usw. durch. Die Zufuhr von Sauerstoff O₂ und Brenngas BG wird mit der Zündung wiederholt und so ein intermittierender Bearbeitunngsvorgang durchgeführt. Nach jeder Zündung kann über eine Zuleitung 17 dem Gehäuse 10 Stickstoff N₂ zugeführt werden, der die Vorrichtung reinigt und schädlichen Einfluss der Verbrennungs-Rückstände auf den folgenden Verfahrensschritt vermeidet. Oxygen O ₂ and fuel gas BG are supplied in a housing 10 similar to a glass near the closed bottom 11 via feed lines 15 and 16 . The leads 15 and 16 are inserted perpendicular to the longitudinal axis of the housing 10 . An igniter 20 , which is preferably electrically actuated, is arranged on the side opposite the supply lines 15 and 16 . In area 18 , the gas mixture introduced is ignited explosively. The resulting combustion gas drives a liquid jet of water H ₂ O out of the open side 12 of the housing 10 at high speed. The water H ₂ O is fed in via an inlet 13 , which opens into the housing 10 in front of the feed lines 15 and 16 and is directed inside the housing 10 with a bent end section 14 in the direction of the open side 12. When the gas mixture explodes, a liquid jet 19 of the smallest liquid particles with high kinetic energy is directed onto the surface to be processed and carries out the intended cleaning, roughening, removal, deburring, etc. The supply of oxygen O ₂ and fuel gas BG is repeated with the ignition and so an intermittent machining process is carried out. After each ignition, nitrogen N _{2 can be} supplied to the housing 10 via a feed line 17 , which cleans the device and avoids the harmful influence of the combustion residues on the subsequent process step.

Je nach Anwendungsfall können die Parameter für das Wasser, den Sauerstoff und das Brenngas an den gewünschten Bearbeitungsprozess angepasst werden. Depending on the application, the parameters for the water, the oxygen and the fuel gas can be adapted to the desired machining process.

Wie Fig. 2 zeigt, kann das Verfahren auch ohne die Reinigungsschritte mit Stickstoff N₂ realisiert werden. Die Zufuhr von Stickstoff N₂ in das Gehäuse 10 erübrigt sich dann und die Zufuhr von Sauerstoff O₂ und Brenngas BG sowie von Wasser H₂O mit der Zündung über den Zünder 20 erfolgt kontinuierlich, wie beim Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen. Die kinetische Energie der zerstäubten und beschleunigten Flüssigkeitsteilchen, vorzugsweise Wasserteilchen, ist dabei jedoch etwas geringer als bei der explosionsartigen, intermittierenden Verbrennung. Bei vielen Anwendungsfällen reicht die erzeugte Abtragung der Oberfläche aus. As shown in FIG. 2, the method can also be implemented with nitrogen N ₂ without the cleaning steps. The supply of nitrogen N ₂ into the housing 10 is then superfluous and the supply of oxygen O ₂ and fuel gas BG and of water H ₂ O with the ignition via the igniter 20 takes place continuously, as in high-speed flame spraying. However, the kinetic energy of the atomized and accelerated liquid particles, preferably water particles, is somewhat lower than in the case of explosive, intermittent combustion. The ablation of the surface is sufficient for many applications.

Claims

1. A method for cleaning, roughening and removing surfaces by means of an accelerated medium jet, characterized in that liquid as a medium is passed onto the surface to be processed by explosion of a gas mixture (GS, O ₂ ) or continuous combustion of the same with high kinetic energy.

2. The method according to claim 1, characterized in that oxygen (O ₂ ) and fuel gas (BG) is used as the gas mixture, which is ignited by means of an igniter ( 20 ).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that water (H ₂ O) is used as the liquid.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that. that the liquid and the gas mixture (O ₂ , BG) are repeatedly fed to a housing ( 10 ) which is open on one side and the gas mixture (O ₂ , BG) is ignited, the liquid (H ₂ O) being on the open side (12) of the housing ( 10 ) facing the gas mixture (O ₂ , BG) is introduced into the housing ( 10 ).

5. The method according to claim 4, characterized in that after each explosion of the gas mixture (O ₂ , BG) the housing ( 10 ) for cleaning nitrogen (N ₂ ) is supplied.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that
that the housing ( 10 ) is given the shape of a test tube,
that the components of the gas mixture (O ₂ , BG, N ₂ ) are supplied in the area of the closed base ( 11 ) via feed lines ( 15 , 16 , 17 ) transversely to the longitudinal axis of the housing ( 10 ),
that the leads ( 15 , 16 , 17 ) opposite the igniter ( 20 ) is inserted into the housing ( 10 ) and
that water is supplied at a distance in front of the feed lines ( 15 , 16 , 17 ) via an inlet ( 13 ) with flow component in the direction of the open housing side ( 12 ).

7. The method according to claim 6, characterized in that the inlet ( 13 ) for the water (H ₂ O) in the housing ( 10 ) with an towards the open side (12) of the housing ( 10 ) directed end portion ( 14 ) becomes.

8. The method according to claim 2, characterized in that an electrically actuable igniter ( 20 ) is inserted into the housing ( 10 ).