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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Strahlkopf für eine Hochdruck-Sprühvorrichtung
zum Versprühen
von abrasiven Partikeln und/oder einem Reinigungsmittel und auf
ein Verfahren zum Versprühen von
abrasiven Partikeln und/oder einem Reinigungsmittel mittels einer
Hochdruck-Sprühvorrichtung.
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Im
Stand der Technik sind Sandstrahlgeräte und Verfahren bekannt, bei
denen feine abrasive Strahlpartikel mit Druckluft beaufschlagt und über eine
Lanze auf eine zu bearbeitende Objektoberfläche aufgebracht werden, um
diese abrasiv zu bearbeiten.
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Ferner
sind, z.B. aus der
DE
295 17 853 U1 auch sogenannte Naß-Sandstrahler in Form von Sprühköpfen bekannt,
bei denen ein Wasserstahl durch eine Hochdruck-Sprühvorrichtung
erzeugt wird und dieser Wasserstrahl in einen Venturi-Verengungseinlauf
gerichtet wird, so dass sich in einer Strahlkammer ein Unterdruck
bildet, durch den Sand in den Wasserstrahl angesaugt und durch diesen
beschleunigt und als Wasser-Sand-Gemisch aus einer Düsenöffnung ausgestossen
wird.
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Ein
genereller Nachteil dieser Geräte
und Verfahren besteht darin, dass die abrasiven Partikel (z.B. der
Sand) nur schlecht mit dem Wasserstrahl vermischt werden kann und
es häufig
zu unhomogenen Gemischen sowie zu Verklumpungen und Verstopfungen
der Düsen
und Strahlkammern kommt.
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Ferner
sind Hochdruckreiniger bekannt, bei denen ein Reinigungsmittel aus
einem separaten Behälter
optional vor der Druckbeaufschlagung in einem Kompressor oder vor
der Druckerhöhung
in einer Sprühlanze
dem Wasser zugeführt
wird. Diese Lösung
hat den Nachteil, dass ein bestehender Hochdruckreiniger ohne diese
Funktion kaum nachgerüstet
werden kann und dass Reinigungsmittel häufig korrosiv wirken und einen
schädlichen
Einfluss auf die internen Komponenten des Reinigers haben, die alternativ
aus korrosionsbeständigen
Materialien gefertigt werden müssten
und damit teuer in der Herstellung sind. Ferner ist es bei dieser
Lösung oft
nicht möglich
eine zufriedenstellende Schaumbildung am Austritt der Sprühlanze zu
erreichen.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin einen verbesserten Strahlkopf
für eine
Hochdruck-Sprühvorrichtung
sowie ein verbessertes Verfahren bereitzustellen, mit denen abrasive
Partikel und/oder ein Reinigungsmittel ohne die genannten Störungen versprüht werden
können.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch einen Strahlkopf für eine Hochdruck-Sprühvorrichtung
gemäß Anspruch
1 und ein Verfahren zum Versprühen von
abrasiven Partikeln und/oder einem Reinigungsmittel mittels einer
Hochdruck-Sprühvorrichtung
gemäß Anspruch
10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Strahlkopfes und des Verfahrens
sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Indem
bei dem Verfahren die abrasiven Partikel in Form einer Strahlmittelaufschlämmung dem Sprühkopf zugeführt werden
können
bzw. in dieser Form in einen Hochdruckstrahl einer Hochdruck-Sprühvorrichtung
eingebracht werden, wird zum einen eine kontinuierliche Zufuhr von
Strahlmittel in den Strahlkopf und darin eine gleichmäßige Vermischung
des Strahlmittels in Form der abrasiven Partikel mit dem Hochdruckstrahl
erreicht, ohne dass es zu Verklumpungen oder Unterbrechungen der
Zufuhr kommt.
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Der
gleichmäßige Transport
wird auch dann erreicht, wenn keine ausgeprägter Unterdruck im Strahlkopf
aufgrund des Venturieffekt und/oder ein Überdruck auf die Aufschlämmung erzeugt
wird.
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Alternativ
oder zusammen mit der Aufschlämmung
kann auch ein Reinigungsmittel in den Hochdruckstrahl der Hochdruck-Sprühvorrichtung eingebracht
werden. Hierbei wird die Vermischung mit dem Strahlmittel gegenüber bisherigen
Lösungen deutlich
verbessert.
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Der
erfindungsgemäße Strahlkopf
kann in einfacher Weise als Zusatzteil für eine bestehende Sprühlanze eines
Hochdruckreinigers ausgeführt sein.
Dadurch ist es möglich,
einen bestehenden Hochdruckreiniger nachträglich um die Funktionalität des Versprühens eines
abrasiven Strahlmittels und/oder eines Reinigungsmittels zu erweiteren, ohne
dass es konstruktiver Änderungen
am Hochdruckreiniger oder der Lanze bedarf.
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Besonders
ausgeprägt
ist diese vorteilhafte Wirkung, wenn als Hochdruckstrahl ein Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl
eingesetzt wird.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen
beispielhaft erläutert. In
der beigefügten
Zeichnung zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
eines Strahlkopfes zum Aufstecken auf einen Sprühkopf einer Sprühlanze,
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2 einen
Strahlkopf gemäß der ersten Ausführungsform,
aufgesteckt auf den Sprühkopf
der Sprühlanze,
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3 eine
zweite Ausführungsform
eines Strahlkopfes zum Aufstecken auf einen Sprühkopf einer Sprühlanze,
und
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4 eine
dritte Ausführungsform
eines Strahlkopfes zum Aufstecken auf einen Sprühkopf einer Sprühlanze mit
Verwirbelungselementen.
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Der
Strahlkopf gemäß der in
den 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform
besitzt einen Düsenkörper 4,
der in der dargestellten Variante als separates Teil zum Aufstecken
auf einen Sprühkopf 9 einer
Sprühlanze 8,
z.B. eines an sich bekannten Hochdruckstrahlers, ausgebildet ist.
In dem Düsenkörper 4 ist
ein Mischraum 6 ausgebildet, mit dem eine Einlassöffnung 7 für ein Fluid,
ein Einlass 3 für ein
Strahlmittel in Form der abrasiven Partikel und/oder für ein Reinigungsmittel,
sowie eine Strahlaustrittsöffnung 5 für den aus
dem Fluid unter Druck und den abrasiven Partikeln und/oder dem Reinigungsmittel
gebildeten Strahl kommunizieren.
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Die
Einlassöffnung 7 für das Fluid
ist hier so ausgebildet, dass sie auf den Sprühkopf 9 der Sprühlanze aufgesteckt
und/oder ggf. über
eine (nicht dargestellte), beispielsweise form- und/oder kraftschlüssige Befestigungsvorrichtung
wie eine Klemme oder eine Schraubverbindung an diesem lösbar angebracht
werden kann.
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Das
Fluid wird in dem Mischraum als Hochdruckfluid mit dem über den
Einlass 3 zugeführten Strahlmittel
in Form der abrasiven Partikel vermischt. Deshalb kommt als Fluid
ein Hochdruckfluid, als Flüssigkeitsstrahl
oder als Luftstrahl oder als eine Mischung davon, in Frage, wie
er z.B. durch die Düse am
Ende einer Lanze eines Hochdruckstrahlers erzeugt wird. Bevorzugt
ist ein Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl
wie er durch einen an sich bekannten Hochdruckreiniger erzeugt wird.
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Die
Düse zum
Erzeugen des Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls
kann, wie gezeigt, Teil der Lanze des Hochdruckstrahlers sein, wenn
der Strahlkopf als Zusatzteil konzipiert ist. Die Düse zum Erzeugen
des Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls
kann aber auch in den Strahlkopf selbst vor dem Mischraum 6 integriert
sein. In diesem Fall wäre
der so gebildete Strahlkopf unmittelbar am Ende einer Lanze oder
eines Schlauches für
das durch die Hochdruckvorrichtung vorkomprimierte Fluid anzubringen.
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Der
Mischraum 6 hat eine im wesentlichen konische Form, die
sich zu der Strahlöffnung 5 hin verjüngt. Die
Form ist so dimensioniert, dass nach dem Aufstecken auf den Sprühkopf 9 der
Sprühlanze 8,
wie 2 zeigt, ein ausreichender Freiraum verbleibt,
in den eine (später
noch zu beschreibende) Strahlmittelaufschlämmung und/oder ein Reinigungsmittel
einfließen
und sich mit dem Fluidstrahl vermischen kann. In einem Bereich 6' des Mischraumes
stromauf des Einlasses 3 für die Strahlmittelaufschlämmung bzw.
das Reinigungsmittel können
eine oder mehrere Luftzuführöffnungen
um den Umfang des Düsenkörpers verteilt
münden
(nicht dargestellt), über
die zusätzliche
Umgebungsluft in den Mischraum 6 angesaugt werden kann.
Diese Belüftungsöffnung(en)
verbessert bzw. verbessern die Einströmung der Strahlmittelaufschlämmung und/oder
des Reinigungsmittels und die Vermischung mit dem Hochdruckfluid.
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Erfindungsgemäß wird das
Strahlmittel in Form der abrasiven Partikel in Form einer Aufschlämmung bzw.
Suspension in den Mischraum 6 des Düsenkörpers 4 eingebracht
und dort mit dem Hochdruckstrahl aus der Hochdruck-Sprühvorrichtung
vermischt und zusammen mit diesem durch die Strahlaustrittsöffnung 5 versprüht. Die
Aufschlämmung wird
aus den abrasiven Partikeln und einer Trägerflüssigkeit, beispielsweise Wasser
und beispielsweise aus annähernd
gleichen Volumenteilen hiervon hergestellt. Dieser Aufschlämmung können weitere Zusätze, beispielsweise
Reinigungsmittel zugesetzt werden. Die Konsistenz der Aufschlämmung und
die Abmessung des Einlasses 3 ist so zu bestimmen, dass
die Aufschlämmung
gleichmäßig und
kontinuierlich durch den Einlass 3 in den Mischraum 6 fließen kann.
Diese Strömung
kann allein durch die Schwerkraft oder durch einen externen Überdruck bewirkt
werden. Der ggf. durch das Eintreten des Hochdruckstrahls in den
Mischraum aufgrund des Venturieffekts erzeugte Unterdruck ist hilfreich
aber für
den Transport nicht unbedingt erforderlich.
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Das
Reinigungsmittel kann aber auch anstelle der Aufschlämmung durch
den Einlass in den Mischraum eingebracht werden. Alternativ ist
es möglich
mehrere Einlässe
für unterschiedliche
zu versprühende
Zusätze
am Düsenkörper vorzusehen. Für den oder
die Einlässe
können
Abdeckungen vorgesehen sein, mit denen nicht benötigte Einlässe verschlossen werden können.
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Zur
Aufnahme der Strahlmittelaufschlämmung
und/oder des Reinigungsmittels ist ein Behälter 2 vorgesehen,
der in der ersten Ausführungsform von 1 mit
dem Düsenkörper und
dem Einlass 3 verbunden ist oder aber daran lösbar anbringbar
ist. Er kann wie in der zweiten Ausführungsform gemäß 3 gezeigt
auch als ein von dem Düsenkörper getrennter
Behälter 2' ausgeführt sein,
der mit dem Einlass 3 über
eine Verbindungsleitung 6 in Form einer Rohr- oder Schlauchleitung
verbunden oder verbindbar ist. Bei dieser Ausführungsform kann der Behälter 2' an einem externen
Gestell aufgehängt
oder an der Sprühlanze
der Hochdruck-Sprühvorrichtung
angebracht sein. Es können
auch mehrere Behälter oder
ein in mehrere Kammern unterteilter Behälter vorgesehen werden, sofern
unterschiedliche Substanzen zugeführt werden sollen.
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Um
die Menge der von dem oder den Behälter(n) 2, 2' oder Kammern
eines Behälters
in den Mischraum 6 strömenden
Strahlmittelaufschlämmung
(bzw. des Reinigungsmittel oder anderer Substanzen) zu steuern und
ggf. zu unterbrechen kann jeweils eine (nicht dargestellte) Ventileinrichtung
zwischen dem jeweiligen Behälter 2 und
dem Mischraum 6, beispielsweise an dem Düsenkörper 4 oder
dem Behälter 2, 2' oder an der
Verbindungsleitung 6 vorgesehen sein.
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Der
erfindungsgemäße Strahlkopf
bzw. das Verfahren eignet sich zum Versprühen aller abrasiven, losen
Partikel, z.B. Quarzsand oder dergleichen, sofern aus diesen Teilchen
eine fließfähige Aufschlämmung hergestellt
werden kann.
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In
einer weiteren Ausführungsform,
die in 4 nur schematisch angedeutet ist und die sich besonders
zum Versprühen
eines Reinigungsmittels eignet aber hierauf nicht beschränkt ist,
ist in dem Mischraum 6 und/oder der Strahlaustrittsöffnung 5 des
Düsenkörpers, vorzugsweise
stromab des Einlasses 3 für die Strahlmittelaufschlämmung und/oder das
Reinigungsmittel, eine Verwirbelungseinrichtung 11', 11'' vorgesehen. Die Verwirbelungseinrichtung kann
in Form von in die Strömung
ragenden Nuten und/oder Vorsprüngen
ausgebildet sein, so dass beim Durchtritt des Hochdruckfluids die
jeweils gewünschte
Verwirbelung und Vermischung mit der durch den Einlass 3 zugeführten Substanz
erreicht wird. Bei einem Einsatz der Verwirbelungseinrichtung mit
einem Reinigungsmittel kann auf einfache Weise eine ausgeprägte Schaumbildung
im Mischraum und am Austritt erzeugt werden. Sie dient aber auch
einer verbesserten Vermischung von Hochdruckfluidstrahl und abrasiven
Partikeln beim Einsatz mit dem Strahlmittel.
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Die
Verwirbelungseinrichtung kann direkt in dem Düsenkörper oder auch als ein von
Außen,
beispielsweise von der Seite der Einlassöffnung 7 für das Hochdruckfluid
her entfernbar in den Düsenkörper 4 einbringbarer
Einsatz ausgebildet sein, so dass der Sprühkopf selektiv mit der Verwirbelungsfunktion versehen
werden kann.