DE102007014857A1

DE102007014857A1 - Düse für die Vorbehandlung und Reinigung von Oberflächen mittels Kohlendioxidschnee

Info

Publication number: DE102007014857A1
Application number: DE200710014857
Authority: DE
Inventors: Peter Fode; Josef Gentischer
Original assignee: ACP ADVANCED CLEAN PRODUCTION; ACP-ADVANCED CLEAN PRODUCTION GmbH
Current assignee: ACP ADVANCED CLEAN PRODUCTION; ACP-ADVANCED CLEAN PRODUCTION GmbH
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2008-09-25

Abstract

Ziel der Erfindung ist die Herstellung von miniaturisierbaren CO2-Schneestrahldüsen, bei denen eine homogene Verteilung des CO2-Schnees gewährleistet ist und aufwendige und zudem mit hohem Geräuschpegel behaftete Überschalldüsen, wie sie nach dem Stand der Technik dargestellt sind, vermeidet. Zur Erreichung der erfinderischen Ziele wird ein Treibgas - in der Regel Luft - mit hohem Druck durch eine normale Düse geführt, durch eine Kammer geleitet und gelangt über eine plötzlich erweiterte Auslassdüse ins Freie. Der dabei entstehende Unterdruck in der Kammer saugt das seitlich zugeführte CO2 in flüssiger Form an, welches in der Kammer expandiert und innig durch einen über den Treibgasstrahl induzierten Ringwirbel homogen mit dem Treibgas vermischt und mitgerissen wird. Die Düse zur Schneestrahlreinigung eignet sich durch die Möglichkeit zur extremen Miniaturisierung für die Reinigung besonders empfindlicher Teile.

Description

CO₂-Schneestrahlen hat sich weltweit als Verfahren zur schonenden, trockenen und rückstandsfreien Vorbehandlung und Reinigung von Oberflächen etabliert. In der Regel werden dazu Überschall-Düsen eingesetzt, mit denen der erzeugte CO₂-Schnee einem Treibgas – in der Regel Luft – auf unterschiedliche Weise zugemischt wird und mit Überschallgeschwindigkeit die Düse verlässt und auf die zu behandelnde Oberfläche auftrifft. Die abrassive Wirkung und der Kälteschock auf die Verschmutzung ergeben den Reinigungseffekt. Zu diesem Verfahren gibt es viele Ausführungsformen, die in Veröffentlichungen und Patentschriften dargestellt sind, wie zum Beispiel in den Patentschriften DE 199 26 119 C2 , US 5,681,206 oder WO 2006/000 274 A1 . Bei allen Verfahren sind die Gestaltung der Strahldüse und die Art der Vermischung des CO₂ mit dem Treibgas die bestimmenden Faktoren für die Wirksamkeit des Verfahrens. Sie zeugen davon, wie schwierig es ist, eine homogene Verteilung des CO₂-Schnees im austretenden Strahl zu erzielen.
Die dargestellte Düse soll erfindungsgemäß folgende Aufgaben erfüllen:

• einfache Miniaturisierbarkeit
• homogene CO₂-Schneeverteilung
• Verwendung eines hohen Massestroms anstelle einer Überschallströmung

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass anstelle einer Überschall-Düse eine normale Versorgungsdüse verwendet wird. Von dort aus durchquert das Treibgas eine Kammer und mündet in eine plötzlich erweiterte Auslassdüse. Durch diese Anordnung entsteht in der Kammer ein Unterdruck durch den Ejektor-Effekt, d. h. das von der Seite in die Kammer zugeführte CO₂ umschließt den Versorgungsdüsenstrahl und wird gleichmäßig mit dem expandierenden Treibgas-Strahl vermischt und durch die plötzlich erweiterte Austrittsdüse mitgerissen. Der Vorteil dieses Verfahrens ist die einfache und homogene Erzeugung eines CO₂-Schnee-Strahls, seine extreme Miniaturisierbarkeit, und die Verminderung des im Gegensatz zur Laval-Düse hohen Geräuschpegels, da nur bei annährender Schallgeschwindigkeit gearbeitet wird. Anstelle der hohen Austrittsgeschwindigkeit wird die Impulsenergie des CO₂-Schnees durch einen erhöhten Druck und damit einer erhöhten Dichte des Treibgasstromes erzeugt. Mit der beschriebenen Düse hat man zu den physikalischen Vorteilen auch einen erheblichen Kostenvorteil gegenüber den nach dem heutigen Stand der Technik ausgeführten Anordnungen.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe sind bei der beschriebenen Düse die Merkmale nach Anspruch 1 vorgesehen. Mit den Ansprüchen 2 und 3 sind die unterschiedlichen Ausführungsformen der Düse dargestellt. In den Ansprüchen 4 bis 6 sind die unterschiedlichen Anschlussmöglichkeiten für die CO₂-Zufuhr ausgeführt. Die Einzelheiten der Erfindung sind der weiteren Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben wird und erläutert ist.
Es zeigen
1 in einem schematischen Längsschnitt durch die Düsenanordnung den Übergang vom Treibgasanschluss (3) in die Versorgungsdüse (5), die in die Kammer (6) mündet, von der aus die Auslassdüse (9) ins Freie führt und die seitliche Einspeisung des CO₂ (8) in die Kammer (6)
2 in einem schematischen Schnitt quer durch die runde Kammer (6) mit radialer Zufuhr des CO₂ (8) und runder Austrittsdüse (9)
3 in einem schematischen Schnitt quer durch die runde Kammer (6) mit tangentialer Zufuhr des CO₂ (8) und runder Austrittsdüse (9)
4 in einem schematischen Schnitt quer durch die ovale Kammer (6.1) mit radialer Zufuhr des CO₂ (8) und schlitzförmiger Austrittsdüse (9.1)
5 in einem schematischen Schnitt quer durch die ovale Kammer (6.1) mit tangentialer Zufuhr des CO₂ (8) und schlitzförmiger Austrittsdüse (9.1)
Bei der erfindungsgemäß beschriebenen Düse (1) wird in das Gehäuse (2) über den Anschluss (3) das Treibgas (4) unter hohem Druck der Düse (5) zugeführt und durchquert die Kammer (6, 6.1). Der Treibgasstrahl wird dabei plötzlich erweitert und verlässt so die erweiterte Auslassdüse (9, 9.1). In der Kammer (6) wird so durch den bekannten Ejektor-Effekt ein Unterdruck erzeugt, was in der Kammer ringwirbelartig in axialer Richtung einen Rückstrom bewirkt, der wiederum das seitlich über den Kanal (7, 7.1) zugeführte CO₂ ansaugt und mit dem Treibgasstrahl innig vermischt. Das CO₂ kann dabei, wie in den 2 bis 4 gezeigt, sowohl radial als auch tangential zugeführt werden. Die Form der Kammer (6, 6.1) ist sowohl rund als auch oval ausführbar und die Auslassdüse lässt sich als Runddüse (9) oder als Schlitzdüse gestalten, je nach dem, ob eine punktuelle oder eine flächige Reinigung vorgenommen werden soll.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19926119 C2 [0001]
- US 5681206 [0001]
- WO 2006/000274 A1 [0001]

Claims

1 Düse für die Vorbehandlung und Reinigung von Oberflächen mittels Kohlendioxidschnee, dadurch gekennzeichnet, dass ein Treibgasstrom (4) über eine Versorgungs-Düse (5) eine Kammer (6) durchquert und in eine plötzlich erweiterte Auslassdüse (9) mündet, wobei gleichzeitig das Kohlendioxid (8) über den Versorgungsanschluss (7) in der Kammer (6) dem Treibgasstrom (4) zugemischt wird.

Düse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsdüse (5), die Kammer (6) und die Auslass-Düse (9) rund und konzentrisch ausgeführt sind.

Düse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein zylindrischer Treibgasanschluss (3) in eine schlitzförmige Versorgungs-Düse (5) mündet, die in eine ovale Kammer (6.1) führt, an die eine plötzlich erweiterte, schlitzförmige Auslass-Düse (9.1) angeschlossen ist.

Düse nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass auch mehrere Kohlendioxid-Anschlüsse (7) an der Kammer (6) angebracht sein können.

Düse nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlendioxid-Anschlüsse (7) radial in die Kammer (6) münden.

Düse nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlendioxid-Anschlüsse (7) tangential in die Kammer (6) münden.