DE102009016116A1 - Reinigung von Oberflächen mittels aus flüssigem CO2 gewonnenen Trockenschnee bei vorheriger Kühlung des flüssigen CO2 - Google Patents

Abstract

Reinigung von Oberflächen mittels aus flüssigem CO2 gewonnenen Trockenschnee bei vorheriger Kühlung des flüssigen CO2.

Description

• Es ist z. B. aus EP 1 501 655 B1 bekannt, Oberflächen mit Vorrichtungen zu reinigen, die in einer Expansionskammer aus flüssigem CO2 Trockenschnee erzeugen, der anschließend in eine ein Trägergas führende Strahlleitung eingegeben und anschließend durch eine Düse mit hoher Geschwindigkeit auf Oberflächen abgestrahlt wird.
• Es ist weiter bekannt, dass das flüssige CO2 bei Entspannung zu ca. 40% in festen und zu ca. 60% in gasförmigen Zustand übergeht. Strahlwirkung durch den Aufprall auf die zu reinigenden Oberflächen erzielt das CO2 dabei fast ausschließlich im Festzustand als Trockenschnee.
• Es ist weiter bekannt, dass sich der Anteil der entstehenden Festpartikel erhöht, wenn das flüssige CO2 zuvor gekühlt wird. CO2 ist auf dem Markt erhältlich in Flaschen, Flaschenbündeln, Mitteldrucktanks, Hochdrucktanks. Diese Behältnisse sind im Allgemeinen nicht isoliert, die Temperatur des CO2 entspricht dann der jeweiligen Umgebungstemperatur. Damit verändert sich auch der Druck des CO2 jeweils entsprechend und kann auf bis zu 80bar und mehr ansteigen. Für die Lagerung vor allem größerer Mengen von flüssigen CO2 werden jedoch vorwiegend Niederdrucktanks eingesetzt.
• Ein Niederdrucktank ist im Allgemeinen doppelwandig und vakuumisoliert ausgebildet, die Temperatur des CO2 wird durch die Isolierung und bei Erfordernis durch zusätzliche Kühlung ständig auf annähernd gleichem Niveau gehalten. Das CO2 in diesem Niederdrucktank weist z. B. eine Temperatur von ca. –20° bei einem Druck von ca. 20 bar auf. Das CO2 liegt damit immer nahe der Siedelinie, bei der es teilweise in einen gasförmigen Zustand übergeht. Da nur aus flüssigen CO2 feste Trockenschneepartikel entstehen können, ist das unerwünscht.
• Bei Versuchen hat sich bestätigt, dass bei gleich bleibendem Tankdruck und einer zusätzlichen Kühlung des CO2 nach der Entnahme aus einem Niederdrucktank und vor Einführung in die Strahlvorrichtung nahezu ausschließlich flüssiges CO2 zu der Strahlquelle, hier zu einem Trockenschneestrahlgerät, gelangt. Das senkt zunächst den CO2-Verbrauch, da kein CO2 mehr durch Übertritt in die Gasphase mehr verloren geht.
• Überraschend hat sich jedoch bei Versuchen zusätzlich gezeigt, dass die durch Entspannung in der Expansionskammer entstehenden Trockenschneepartikel bei vorheriger Kühlung des zugeführten flüssigen CO2 auf eine Temperatur kälter als –33°, vorzugsweise kälter als –40° auch härter und größer ausgebildet werden. Das trifft überraschenderweise vor allem dann zu, wenn in oder vor der Expansionskammer Verengungen angebracht sind, die die Geschwindigkeit der in der Expansionskammer entstehenden Trockenschneepartikel zunächst verlangsamen und danach vorzugsweise zu einem beschleunigten Austritt führen. Diese Verengungen können durch zusätzliche Rundstäbe oder andere Verdrängungskörper ausgebildet werden, jedoch auch durch eine entsprechende Geometrie der Expansionskammer.
• Durch die vorgenannte zusätzliche Abkühlung des flüssigen CO2 wird durch die härtere und größere Ausbildung der Festpartikel – bei innerhalb der Strahlvorrichtung gleich bleibender Strömungsgeschwindigkeit –, auf den zu reinigenden Oberflächen dadurch eine erheblich bessere Reinigungsleistung erreicht, die ein Mehrfaches der Leistung betragen kann, die ohne zusätzliche Abkühlung des CO2 erreicht wird.

1

Expansionskammer

2

CO₂-Zuführung

3

Strahlleitung

4

Druckluftzuführung

5

Strahldüse

6

Verdrängungskörper

7

Kühlaggregat

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• - EP 1501655 B1 [0001]

Claims (7)

1. Verfahren zur Reinigung von Oberflächen mittels einer Strahlvorrichtung, in der aus flüssigem CO2 2 in einer in oder an der Strahlvorrichtung angebrachten Expansionskammer 1 Trockenschneepartikel hergestellt werden, die dann einer ein Trägergas führenden Strahlleitung 3 zugeführt und durch eine Strahldüse 5 auf hohe Geschwindigkeit, zumindest annähernd Schallgeschwindigkeit beschleunigt werden, gekennzeichnet dadurch, dass das flüssige CO2 vor der Einführung in die Expansionskammer 1 der Strahlvorrichtung auf eine Temperatur zumindest kälter als –33°, vorzugsweise kälter als –40° gekühlt wird
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige CO2 auf eine Temperatur nahe der Übergangsphase in den Festzustand gekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1–2, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionskammer der Strahlvorrichtung innerhalb der Expansionskammer 1, am Ausgang der Expansionskammer 1 oder vor der Expansionskammer 1 ein oder mehrere Verengungen aufweist, die durch zusätzliche Verdrängungskörper 6 oder durch die Geometrie der Expansionskammer 1 gebildet werden, wobei die Einengung(en) an der engsten Stelle zumindest 20% der größten Querschnittsfläche der Expansionskammer 1 betragen
4. Verfahren nach Anspruch 1–2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Verdrängungskörper durch Rundstäbe bzw. keilförmige Stäbe mit stromaufwärts stehender Spitze ausgebildet sind
5. Verfahren nach Anspruch 1–2, dadurch gekennzeichnet, dass das der oder die Verdrängungskörper 6 kegelartig oder pyramidenartig mit stromaufwärts stehender Spitze ausgebildet sind
6. Verfahren nach Anspruch 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahldüse 5 konvergent-divergent, vorzugsweise als Lavaldüse ausgebildet ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Kühlung des CO2 erforderliche Kühlaggregat 7 eine Vorrichtung zur Regulierung und Einstellung der Kühltemperatur aufweist