DE102010020619A1 - Method for cleaning metallic or non-metallic surfaces of e.g. turbine blade in steam turbine, involves loading flow of compressed air with carbon dioxide pellets, hardened pellets, water ice particles and fragmented pellets - Google Patents
Method for cleaning metallic or non-metallic surfaces of e.g. turbine blade in steam turbine, involves loading flow of compressed air with carbon dioxide pellets, hardened pellets, water ice particles and fragmented pellets Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von metallischen oder nichtmetallischen Oberflächen unter Einsatz von Druckluft, einem kalten Strahlmittel, in Kombination mit einem festen Strahlmittel und/oder einem Strahlmittelgemisch vorzugsweise zur rückstandsarmen bis hin zur rückstandslosen Entfernung von unerwünschten Ablagerungen in Anlagen beispielsweise der Energieerzeugung (Dampfturbinen) und/oder in Anlagen der chemischen Industrie, wobei bei letzteren auch explosionsgefährdete Bereiche berücksichtigt sind.The The invention relates to a method and a device for cleaning of metallic or non-metallic surfaces below Use of compressed air, a cold abrasive, in combination with a solid blasting agent and / or a blasting agent mixture preferably to residue-poor to residue-free Removal of unwanted deposits in facilities such as the Energy production (steam turbines) and / or in chemical plants Industry, with the latter also explosive Areas are taken into account.
Es sind verschiedene Verfahren zum Reinigen von Oberflächen bekannt. Als Strahlmittel finden dabei, neben Hochdruckwasser, auch Sande, Glasperlen, Schlacke oder Salze in einem Strahlmedium wie Wasser oder Druckluft Verwendung.It are various methods for cleaning surfaces known. As blasting agent find it, in addition to high pressure water, too Sands, glass beads, slag or salts in a blasting medium like Water or compressed air use.
Nachteilig bei diesen ist, dass sich Rückstände in der Anlage und der Umgebung ablagern und die Bauteile ausgebaut werden müssen.adversely with these is that residues in the plant and store the environment and the components must be removed.
Bekannt ist auch die Reinigung mit CO2-Pellets, CO2-Partikeln oder CO2-Schnee mit Druckluft.Also known is cleaning with CO 2 pellets, CO 2 particles or CO 2 snow with compressed air.
Vorteilhaft bei diesem Verfahren ist es, dass keine Abrasion an den zu reinigenden Flächen auftritt. Nachteilig ist jedoch, dass nur Verunreinigungen, die unter Einwirkung von Kälte verspröden, entfernt werden. Für den effektiven Einsatz der CO2-Strahltechnik ist jedoch eine Temperaturdifferenz notwenig. Bei beheizten Formen stellt dies kein Problem dar. Turbinen- und Lüfterschaufeln oder einzelne Anlagenelemente, die im Prinzip nicht beheizt sind, besitzen eine relativ geringe Wärmekapazität, die beim Beaufschlagen mit CO2-Pellets oder CO2-Schnee schnell verringert wird. Infolge der Verringerung der Wärmekapazität nimmt die Reinigungsleistung ab und es kommt zu Bildung von Kondensat aus der Umgebungsluft auf der Oberfläche. Da die CO2-Pellets nur eine geringe Härte besitzen wird keine 100%tig saubere Oberfläche erreicht.An advantage of this method is that no abrasion occurs on the surfaces to be cleaned. The disadvantage, however, is that only impurities that become brittle under the influence of cold, are removed. However, for the effective use of CO 2 Strahltechnik a temperature difference is necessary. This is not a problem with heated molds. Turbine and fan blades or individual system elements, which are not heated in principle, have a relatively low heat capacity, which is rapidly reduced when exposed to CO 2 pellets or CO 2 snow. As a result of reducing the heat capacity, the cleaning performance decreases and condensation of ambient air on the surface occurs. Since the CO 2 pellets have only a low hardness no 100% tig clean surface is achieved.
Vorteilhaft bei diesem Verfahren ist, dass keine Abrasion an den zu reinigenden Flächen auftritt. Nachteilig ist jedoch, dass nur Verunreinigungen, die unter Einwirkung von Kälte verspröden, entfernt werden können.Advantageous In this method is that no abrasion to be cleaned Surfaces occurs. The disadvantage, however, is that only impurities, which become brittle when exposed to cold can be.
Für den effektiven Einsatz von CO2-Strahltechnik ist eine Temperaturdifferenz zwischen der zu entfernenden Verunreinigung und dem Bauteil notwendig. Die Verunreinigung wird durch CO2-Pellets oder CO2-Schnee gekühlt und es entsteht die erforderlichen Temperaturdifferenz bzw. die Thermospannung. Bei beheizten Formen stellt dies kein Problem dar. Die Wärmekapazität bleibt annährend konstant. Dünnwandige Bauteile, beispielsweise die Bleche in Plattenwärmetauschern oder die Schaufeln in Turbinen oder Lüftern, die nicht beheizt sind, besitzen eine relativ geringe Wärmekapazität, die beim Beaufschlagen mit CO2-Pellets oder CO2-Schnee schnell verringert wird. Infolge der Verringerung der Wärmekapazität nimmt die Reinigungsleistung ab und es kommt zu Bildung von Kondensat aus der Umgebungsluft auf der Oberfläche. Da die CO2-Pellets nur eine geringe Härte besitzen, wird bei hartnäckigen Verunreinigungen keine 100%tig saubere Oberfläche erreicht. Es sind Verfahren bekannt, bei denen dem CO2-Luftgemisch weitere Strahlmittel zur Erhöhung der Abrasivität beigemischt werden.Effective use of CO 2 jet technology requires a temperature difference between the contaminant to be removed and the component. The impurity is cooled by CO 2 pellets or CO 2 snow and there is the required temperature difference or the thermoelectric voltage. This is not a problem with heated molds. The heat capacity remains nearly constant. Thin-walled components, such as the plates in plate heat exchangers or the blades in turbines or fans, which are not heated, have a relatively low heat capacity, which is rapidly reduced when exposed to CO 2 pellets or CO 2 snow. As a result of reducing the heat capacity, the cleaning performance decreases and condensation of ambient air on the surface occurs. Since the CO 2 pellets have only a low hardness, with stubborn impurities no 100% tig clean surface is reached. There are known methods in which the CO 2 -air mixture further blasting agents are added to increase the abrasiveness.
In
In
In
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Die
Schrift
Neben der für die Reinigung mit CO2-Partikel notwendigen Temperaturdifferenz zwischen dem zu reinigenden Bauteil und der Verunreinigung, kommt es auch in der Strahlanlage zu erheblichen Temperaturunterschieden. Bei Betriebsbeginn besitzt die Strahlanlage Raumtemperatur. Bei längerem Betrieb liegt die Temperatur bei der Dosiereinheit bei ca. –30°C. Dieser Temperaturunterschied muss bei der Fertigung durch Tolerierung berücksichtigt werden. Für die Erzeugung einer sauberen Oberfläche kann zwar die Abrasivität erhöht werden, aber die Oberfläche darf dabei nicht beschädigt werden. Wird Strahlmittel mit einer groben Körnung verwendet, wird die Oberfläche zerkratzt, was als Fehler gewertet werden kann. Eventuelle Risse, beispielsweise bei Reinigung von Turbinenschaufeln könnten nicht erkannt und „zugehämmert” werden.In addition to the necessary for cleaning with CO 2 particles temperature difference between the component to be cleaned and the contamination comes it also in the blasting plant to significant temperature differences. At the beginning of operation, the blasting system has room temperature. During prolonged operation the temperature of the dosing unit is approx. -30 ° C. This temperature difference must be taken into account during manufacturing by tolerating. Although the abrasiveness can be increased to produce a clean surface, the surface must not be damaged. If abrasive with a coarse grain size is used, the surface will be scratched, which can be considered a mistake. Any cracks, for example when cleaning turbine blades, could not be detected and "hammered".
In
Der dargelegte Stand der Technik zeigt, dass es weiterer Überlegungen bedarf, insbesondere metallische Oberflächen in sensiblen Bereichen beispielsweise von Energieerzeugungsanlagen bzw. in Anlagen der chemischen Industrie rückstandslos von Verunreinigungen zu säubern, so dass keine mechanischen Beschädigungen eintreten.Of the State of the art shows that there are further considerations needs, especially metallic surfaces in sensitive Areas of, for example, power generation plants or installations The chemical industry is free of impurities to clean, so no mechanical damage enter.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen, in dem handelsübliche CO2-Pellets in Kombination mit, die mechanische Abrasivität erhöhende mineralische, feinkörnige Partikel, sowie auch durch Wassereispartikel und Wassereis, wobei letztere die CO2-Pellets umhüllen kann, ersetzbar sind, durch Druckluft, die in mehreren Stufen einer thermischen Behandlung unterzogen wird, auf feste Oberflächen, die vorzugsweise metallsicher Natur sind, gestrahlt werden.The invention is therefore based on the object to provide a method and an apparatus for performing the method, in the commercial CO 2 pellets in combination with, the mechanical abrasiveness increasing mineral, fine-grained particles, as well as by water ice particles and water ice, the latter being the CO 2 pellets are replaceable, are blasted by compressed air, which is subjected to a thermal treatment in several stages, on solid surfaces, which are preferably metal-safe nature.
Die
Aufgabe wird wie folgt gelöst, wobei hinsichtlich der erfinderischen
Gedanken grundsätzlich auf die Patentansprüche
1 und 10 verwiesen wird. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung
ergibt sich aus den Patentansprüchen 2 bis 9 und 11 bis
15.The
The problem is solved as follows, with respect to the inventive
Thoughts basically on the
Zur Darlegung der Erfindung sind weitere Hinweise erforderlich.to Disclosure of the invention, further instructions are required.
Den genannten CO2-Pellets wird verfahrensgemäß ein feinkörniges Strahlmittel der Korngröße < 0,16 mm durch getrennt voneinander arbeitende Dosiereinheiten zugegeben, wobei es von einem in mehreren Stufen thermisch behandeltem Druckluftstrom übernommen wird. Die überkritisch getrocknete und erwärmte Druckluft verringert den Temperaturunterschied zwischen Start- und Betriebsphase der Dosiereinheiten und führt damit zu einer Verringerung der Toleranzen und ermöglicht damit den Einsatz eines feinkörnigen Strahlmittels. Weiterhin wird durch die erwärmte Druckluft die Reduzierung der Temperaturdifferenz zwischen Verunreinigung und zu reinigendem Bauteil verhindert. Die überkritisch getrocknete Druckluft wirkt einer Kondensatbildung aus der Umgebungsluft auf der Oberfläche des zu reinigenden Bauteils entgegen.According to the method, a fine-grained blasting abrasive of particle size <0.16 mm is added to the said CO 2 pellets by metering units operating separately from one another, wherein it is taken over by a compressed-air flow thermally treated in several stages. The supercritically dried and heated compressed air reduces the temperature difference between the start and operating phase of the metering units and thus leads to a reduction in tolerances and thus allows the use of a fine-grained blasting abrasive. Furthermore, the heated compressed air prevents the reduction of the temperature difference between the contaminant and the component to be cleaned. The supercritically dried compressed air counteracts condensate formation from the ambient air on the surface of the component to be cleaned.
Die vom Kompressor abgegebene Druckluft hat bei 12 bar das ca. 12-fache an Feuchtigkeit als die Umgebungsluft und besitzt eine Temperatur von ca. 55°C. Die verdichtete Luft wird auf Raumtemperatur abgekühlt. Dabei wird ein Teil der Feuchtigkeit abgegeben. In einem Adsorptionstrockner wird die Luft auf eine Temperatur von –50°C bis –60°C getrocknet. Die Vortrocknung hat sich als notwendig ergeben, da dadurch der Wirkungsgrad des Adsorptionstrockners verbessert wird. Die getrocknete Luft wird anschließend in mehreren Stufen auf 80°C erwärmt. Die Erwärmung erfolgt in einem geschlossenen Leitungssystem. Der Wassergehalt bleibt annährend bei 2% konstant. Diesem trockenen und heißen Druckluftstrom werden die CO2-Pellets und das Zusatzstrahlmittel zugegeben. Die CO2-Pellets werden durch den heißen Druckluftstrom nicht geschädigt, da sie bei der hohen Strömungsgeschwindigkeit und der geringen Entfernung von der CO2-Strahlanlage zum Reinigungsort nur sehr kurze Zeit dieser Temperatur ausgesetzt sind und sich aufgrund des Leydenfrostschen Phänomens eine isolierende Gashülle um die CO2-Pellts bildet.At 12 bar, the compressed air discharged by the compressor has approximately 12 times more moisture than the ambient air and has a temperature of approx. 55 ° C. The compressed air is cooled to room temperature. In this case, a part of the moisture is released. In an adsorption dryer, the air is dried to a temperature of -50 ° C to -60 ° C. Predrying has been found to be necessary because it improves the efficiency of the adsorption dryer. The dried air is then heated to 80 ° C in several stages. The heating takes place in a closed pipe system. The water content remains approximately constant at 2%. The CO 2 pellets and the additional blasting agent are added to this dry and hot compressed air stream. The CO 2 pellets are not damaged by the hot compressed air flow, as they are exposed to the high flow rate and the short distance from the CO 2 jet system to the cleaning only a very short time at this temperature and due to the Leydenfrost phenomenon an insulating gas envelope around the Forms CO 2 -pells.
Der heiße und trockene Druckluftstrom verhindert das Abkühlen der CO2-Strahlanlage und wirkt einer Kondensatbildung entgegen.The hot and dry compressed air stream prevents cooling of the CO 2 jet system and counteracts condensate formation.
Beim Strahlen wird ein Ausgangsluftstrom von ca. 8 m3/min mit 12 bar in die Aufbereitungsanlage geschickt. Werden die Verluste mit 20% angesetzt, so wird eine Schaufeloberfläche mit ca. 6,4 m3/min eines CO2-Luftgemisches mit einer Temperatur von ca. 80°C, das mit einem Zusatzstrahlmittel angereichert ist, beaufschlagt. Der heiße Druckluftstrom heizt das zu reinigende Bauteil, zum Beispiel die Schaufel einer Turbine, auf bzw. führt der Schaufel die durch die CO2-Partikel entzogene Wärme wieder zu. Der extrem trockene Druckluftstrom nimmt nach dem Verlassen der Strahldüse Feuchtigkeit aus der Umgebung auf und verhindert damit eine Kondensatbildung auf der Oberfläche der Schaufel, im Bereich der punktuellen Unterkühlung, durch die CO2-Partikel.When blasting, an outlet air flow of approx. 8 m 3 / min is sent to the treatment plant at 12 bar. If the losses are set at 20%, a blade surface is charged with about 6.4 m 3 / min of a CO 2 air mixture having a temperature of about 80 ° C., which is enriched with an additional blasting agent. The hot compressed air stream heats up the component to be cleaned, for example the blade of a turbine, or leads the blade back to the heat extracted by the CO 2 particles. The extremely dry compressed air stream absorbs moisture from the environment after leaving the blasting nozzle, thus preventing condensation on the surface of the blade, in the area of selective undercooling, by the CO 2 particles.
Im Falle des Einsatzes von CO2-Pellets ohne Beimischung eines feinkörnigen mineralischen Strahlmittels, jedoch in Kombination mit reinem Wassereis und dem Wassereis von CO2-Pellets, wird dieses Gemisch der ebenfalls in mehreren Stufen getrockneten Druckluft zugeführt, wobei die CO2-Pellets und das Wassereis aus von einander getrennten Vorratsbehältern über ein nachgeschaltetes Mahlwerk dieser beigefügt werden. Die CO2-Pellets und/oder das Wassereis werden durch den heißen Druckluftstrom nicht geschädigt, da sie bei der hohen Strömungsgeschwindigkeit und der geringen Entfernung von der CO2-Strahlanlage zum Reinigungsort nur sehr kurze Zeit dieser Temperatur von 80°C ausgesetzt sind und sich aufgrund des Leydenfrostschen Phänomens eine isolierende Gashülle um die CO2-Pellets und das Wassereis bildet.In the case of the use of CO 2 pellets without admixture of a fine-grained mineral blasting agent, but in combination with pure water ice and the water ice of CO 2 pellets, this mixture is also supplied dried in several stages of compressed air, the CO 2 pellets and the water ice from separate reservoirs are attached via a downstream grinder this. The CO 2 pellets and / or the water ice are not damaged by the hot compressed air flow because they are exposed to the high flow rate and the short distance from the CO 2 jet system to the cleaning only a very short time this temperature of 80 ° C and due to the Leydenfrost phenomenon forms an insulating gas envelope around the CO 2 pellets and the water ice.
Der heiße und trockene Druckluftstrom verhindert das Abkühlen der CO2-Strahlanlage und wirkt einer Kondensatbildung entgegen Die einzelnen Strahlmittelkomponenten und das Strahlmittelgemisch haben bedingt durch die Vorfertigung, eine sehr niedrige Temperatur, dadurch kommt es in Verbindung mit der Umgebungstemperatur zu einer sofortigen Bildung von Kondensat. Dieses Kondensat kann zu einer Eisbildung an den Behälterwänden oder in den Leitungen führen. Zur Vermeidung dieser Kondensatbildung ist der gesamte Bereich, vom Deckel der Vorratsbehälter bis zur Einbringung des Strahlmittels in den Druckluft- oder Schutzgasstrom so abgedichtet, dass nur beim Befüllen der Vorratsbehälter ein Zutritt der Umgebungsluft möglich ist. Außerdem wird dieser abgedichtete Bereich mit CO2-Gas befüllt. Das CO2-Gas ist schwerer als Luft und entweicht somit nicht beim Befüllen der Vorratsbehälter. Beim Strahlen wird ein Ausgangsluftstrom von ca. 8 bis 10 m3/min mit 12 bar in die Aufbereitungsanlage geschickt. Werden Verluste mit 20% angesetzt, so wird die Bauteiloberfläche mit einer Druckluftmenge von ca. 6,4 bis 8 m3/min mit einer Temperatur von ca. 80°C beaufschlagt. Diesem Druckluftstrahl werden in der Strahlmaschine die normalen CO2-Pellets und mit Wassereis gehärtete CO2-Pellets zugegeben. Die gehärteten CO2-Pellets und das Wassereis werden in der Strahlanlage auf die gewünschte Größe gebracht. Dies kann mit Hilfe eines gemeinsamen Mahlwerkes oder zweier getrennter Mahlwerke, die mit gleichen oder unterschiedlichen Drehzahlen arbeiten, und somit das Verhältnis von gehärteten CO2-Pellets zu Wassereis beeinflussen, erfolgen. Der heiße Druckluftstrom heizt die zu reinigenden Bauteile auf bzw. führt den Bauteilen die durch die CO2-Partikel entzogene Wärme wieder zu. Der extrem trockene Druckluftstrom nimmt nach dem Verlassen der Strahldüse die Feuchtigkeit aus der Umgebung auf und verhindert damit eine Kondensatbildung auf der Oberfläche des zu reinigenden Bauteils, im Bereich der punktuellen Unterkühlung durch die CO2-Partikel.The hot and dry compressed air stream prevents cooling of the CO 2 jet system and counteracts the formation of condensate. The individual blasting agent components and the blasting agent mixture have a very low temperature due to the prefabrication, as a result of which an immediate formation of condensate occurs in conjunction with the ambient temperature. This condensate can lead to ice formation on the container walls or in the pipes. To avoid this formation of condensation, the entire area, from the lid of the storage container to the introduction of the blasting medium in the compressed air or protective gas stream is sealed so that only when filling the reservoir, an access of the ambient air is possible. In addition, this sealed area is filled with CO 2 gas. The CO 2 gas is heavier than air and thus does not escape when filling the reservoir. When blasting, an outlet air flow of approx. 8 to 10 m 3 / min is sent to the treatment plant at 12 bar. If losses are set at 20%, the component surface is exposed to a compressed air quantity of about 6.4 to 8 m 3 / min with a temperature of about 80 ° C. The normal CO 2 pellets and water ice hardened CO 2 pellets are added to this compressed air jet in the blasting machine. The hardened CO 2 pellets and the water ice are brought to the desired size in the blasting plant. This can be done with the aid of a common grinder or two separate grinders operating at the same or different speeds, thus affecting the ratio of hardened CO 2 pellets to water ice. The hot compressed air stream heats up the components to be cleaned or leads the components back to the heat extracted by the CO 2 particles. The extremely dry compressed air stream absorbs the moisture from the environment after leaving the jet nozzle and thus prevents condensation on the surface of the component to be cleaned, in the area of selective supercooling by the CO 2 particles.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens unter Verwendung eines festen Strahlmittels kann wie folgt beschrieben werden.The Apparatus for carrying out the method using a solid abrasive can be described as follows.
Sie besteht aus einem Halte- und Führungsteil für die, der geometrischen Form von Turbinen- und Lüfterschaufeln angepassten, räumlich ausgebildeten Strahldüse und der Strahldüse selbst. Bedingt durch die geringen Abstände zwischen den Schaufelringen einerseits und den Schaufeln andererseits, müssen die Strahldüsen eine relativ starke Krümmung besitzen. Bei Schaufeln mit einem umlaufenden Haltering beträgt die Krümmung annähernd 180°, um den Bereich hinter dem Haltering reinigen zu können. Infolge der Krümmung kommt es auf dem äußeren Radius der Krümmung zu einer Häufung von CO2-Partikel und festem Strahlmittel. Dieser Erscheinung wird insofern Rechnung getragen, als der Querschnitt von beispielsweise 10 × 10 mm zu Beginn der Krümmung auf 50 mm (in der Senkrechten) × 2 mm verändert wird. Durch die Krümmung werden an der Strahldüse Rückstellkräfte wirksam, die schwer zu beherrschen sind. Diese Rückstellkräfte sollen durch das Halte- und Führungsteil abgefangen werden.It consists of a holding and guiding part for, adapted to the geometric shape of turbine and fan blades, spatially trained jet nozzle and the jet itself. Due to the small distances between the blade rings on the one hand and the blades on the other hand, the jet nozzles have a relatively large curvature have. For blades with a circumferential retaining ring, the curvature is approximately 180 ° to clean the area behind the retaining ring. As a result of the curvature, an accumulation of CO 2 particles and solid blasting agent occurs on the outer radius of the curvature. This phenomenon is taken into account insofar as the cross section is changed from, for example, 10 × 10 mm at the beginning of the curvature to 50 mm (in the vertical direction) × 2 mm. Due to the curvature of the jet nozzle return forces are effective, which are difficult to control. These restoring forces are to be intercepted by the holding and guiding part.
An den Schaufeln mit einem Haltering, wird das Halte- und Führungsteil so am Haltering befestigt, dass es beim Übergang von Schaufel zu Schaufel durch das Lösen einer Andruckrolle auf dem Haltering verschoben werden kann. Bei Schaufeln ohne Haltering wird das Halte- und Führungsteil direkt an der Schaufel befestigt. Die Strahldüse, die in ihrem Abmessungen den geometrischen Bedingungen der zu reinigenden Turbinen- oder Lüfterschaufel angepasst werden muss, das Grundprinzip wird jedoch beibehalten, wird durch das Halte- und Führungsteil so geführt, dass sie in drei Ebenen beweglich ist, in Achsrichtung der Düse, um die Achse und um die Senkrechte zur Achsrichtung.At the blades with a retaining ring, the holding and guiding part so attached to the retaining ring that it is at the transition of scoop to shovel by loosening a pinch roller on the Retaining ring can be moved. For blades without retaining ring is the holding and guiding part attached directly to the blade. The jet nozzle, which in its dimensions the geometric Conditions of the turbine or fan blade to be cleaned needs to be adjusted, but the basic principle is retained, is guided by the holding and guiding part so that it is movable in three planes, in the axial direction of the nozzle, around the axis and around the vertical to the axial direction.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens unter Verwendung von CO2-Pelltes, gehärteten CO2-Pellets und Wassereis besteht aus einem Vorratsbehälter für die gehärteten CO2-Pellets oder aus zwei Vorratsbehältern für normale CO2-Pellets und Wassereis. Jeder Vorratsbehälter hat ein Mahlwerk, das einen eigenen Antrieb besitzt. Dadurch kann die Durchsatzmenge geregelt werden bzw. bei Einsatz eines Strahlmittelgemisches, das Verhältnis der einzelnen Komponenten zueinander geregelt werden. Unter den Mahlwerken befindet sich ein Sammel- oder Mischbehälter, der auch als Puffer dient, wenn die Abnahme durch die Dosiereinheit geringer wird. An dem Sammel- oder Mischbehälter ist die scheibenförmige Dosiereinheit, die aus drei einzelnen Scheiben zusammengesetzt ist, montiert. Die mittlere der drei Scheiben ist die eigentliche Dosierscheibe und wird durch einen regelbaren Motor angetrieben. Die Dosierscheibe besitzt, sich überschneidende Langlöcher, die das Strahlmittel oder das Strahlmittelgemisch, aus dem leicht vibrierenden Sammel- oder Mischbehälter, aufnehmen und durch die Drehbewegung in den Druckluft- oder Schutzgasstrom einbringen.The apparatus for carrying out the process using CO 2 pellets, hardened CO 2 pellets and water ice consists of a reservoir for the hardened CO 2 pellets or two reservoirs for normal CO 2 pellets and water ice. Each hopper has a grinder that has its own drive. Thereby, the flow rate can be controlled or when using a blasting agent mixture, the ratio of the individual components are controlled to each other. Under the grinders is a collection or mixing container, which also serves as a buffer when the decrease by the dosing unit is lower. At the collecting or mixing container, the disc-shaped dosing unit, which is composed of three individual discs, mounted. The middle of the three discs is the actual dosing disc and is driven by a controllable motor. The metering disk has overlap dende long holes that absorb the blasting agent or the blasting agent mixture, from the slightly vibrating collecting or mixing container, and bring by the rotational movement in the compressed air or inert gas stream.
In
einer letzten Variante kann das Reinigungsverfahren in Zusammenhang
mit der Verwendung handelsüblicher CO2-Pellets
weiter verbessert werden. Dazu ist auszuführen:
Die
CO2-Pellets werden aus einem Vorratsbehälter direkt
durch einen Schlitz geführt und durch ein Mahlwerk zerkleinert,
in einen Gefrierbehälter geleitet. Durch den Schlitz wird
die Menge begrenzt und durch das Mahlwerk kann die Menge geregelt
werden. Die linienförmige Anordnung des Schlitzes und des
Mahlwerkes bewirkt, dass die CO2-Pellets
oder die CO2-Partikel in einer Ebene in
den zwangsgekühlten, geschlossenen Gefrierbehälter
fallen. Im rechten Winkel zu dieser Fallebene sind paarweise Zerstäubungsdüsen,
auf einer gemeinsamen Achse, im gleichen Abstand von der CO2-Ebene, angeordnet. Die von den paarweise
angeordneten Zerstäubungsdüsen verdösten
Wasserstrahlen, mit einer Tröpfchengröße
von 10–30 μm treffen sich in der CO2-Ebene und
treffen damit gleichzeitig auf die CO2-Partikel. Durch
die Kälte in dem Gefrierbehälter und durch die geringe
Wärmekapazität der Wassertröpfchen gefrieren
die kleinsten Tröpfchen schon auf dem Weg zur CO2-Ebenee. Damit die Zerstäubung
des Wassers effektiv ist, wird das Wasser erwärmt und mit
warmer Luft verdöst (Nutzung des Memory-Effektes).In a last variant, the cleaning process can be further improved in connection with the use of commercially available CO 2 pellets. To do this:
The CO 2 pellets are fed directly from a reservoir through a slot and crushed by a grinder, passed into a freezer. Through the slot, the amount is limited and through the grinder, the amount can be regulated. The linear arrangement of the slot and the grinder causes the CO 2 pellets or the CO 2 particles fall in a plane in the positively cooled, closed freezing container. At right angles to this Fallebene are arranged in pairs sputtering nozzles, on a common axis, at the same distance from the CO 2 plane. The water jets, which are diluted by the paired spray nozzles, with a droplet size of 10-30 μm, meet in the CO 2 plane and thus hit the CO 2 particles at the same time. Due to the cold in the freezer container and the low heat capacity of the water droplets, the smallest droplets freeze on their way to the CO 2 level. In order for the atomization of the water to be effective, the water is warmed and diluted with warm air (use of the memory effect).
Die CO2-Partikel fallen in der CO2-Ebene nicht als geschlossener glatter Vorhang vom Vorratsbehälter zur Dosiereinheit, sondern wie ein Netz mit unterschiedlicher Maschenweite. Damit kommt es in der CO2-Ebene zum Zusammentreffen und zur Bildung unterschiedlicher Korn- und Tröpfchengrößen.
- – ein kleines, schon gefrorenes Wassertröpfchen trifft ein CO2-Partikel – beide Teile bleiben unverändert
- – ein kleines, schon gefrorenes Wassertröpfchen trifft ein großes, noch nicht gefrorenes Wassertröpfchen – es entsteht ein neuer, größerer Eistropfen
- – ein kleines, schon gefrorenes Wassertröpfchen trifft ein anderes kleines, schon gefrorenes Wassertröpfchen – beide Teile bleiben unverändert
- – ein noch nicht gefrorenes Wassertröpfchen trifft ein CO2-Partikel – das Wassertröpfchen verbindet sich einseitig mit dem CO2-Partikel
- – ein CO2-Partikel wird von beiden Seiten von einem kleinen, noch nicht gefrorenen Wassertröpfchen getroffen – der CO2-Partikel wird von einem Wassereismantel umgeben
- - a small, already frozen water droplet hits a CO 2 particle - both parts remain unchanged
- - a small, already frozen water droplet hits a large, not yet frozen water droplets - it creates a new, larger drop of ice
- - a small, already frozen water droplet meets another small, already frozen water droplet - both parts remain unchanged
- - A not yet frozen water droplets hits a CO 2 particle - the water droplet connects on one side with the CO 2 particle
- - A CO 2 particle is hit from both sides by a small, not yet frozen water droplet - the CO 2 particle is surrounded by a water ice mantle
Diese
Treffervarianten können, da sich die CO2-Ebene
durch einen, sich ebenfalls bewegenden Wasserzylinder bewegt, noch
lange fortgesetzt werden. Es soll damit zum Ausdruck gebracht werden, dass
in der Gefriereinheit die Bildung eines Gemisches von
Wassereispartikeln
mit unterschiedlichen Größen,
handelsüblichen
CO2-Pellets,
handelsüblichen
CO2-Pellets mit einseitigem Wassereis,
handelsüblichen
CO2-Pellets mit geschlossenem Wassereismantel,
zerkleinerten CO2-Partikeln,
CO2-Partikel mit einseitigem Wassereis,
CO2-Partikel mit geschlossenem Wassereismantel
erfolgt.These types of hits can be continued for a long time as the CO 2 plane moves through a water cylinder that is also moving. It is meant to express that in the freezer the formation of a mixture of
Water ice particles of different sizes,
commercially available CO 2 pellets,
commercially available CO 2 pellets with one-sided water ice,
commercially available CO 2 pellets with closed water ice mantle, comminuted CO 2 particles,
CO 2 particles with one-sided water ice,
CO 2 particles with closed water ice mantle
he follows.
Dieses
Gemisch bleibt konstant, solange die Parameter
Temperatur in
der Gefriereinheit,
Wasser- und Luftdruck an den Sprühdüsen,
Wasser-
und Lufttemperatur an den Sprühdüsen,
Menge
der eingebrachten Medien
eingehalten werden.This mixture remains constant as long as the parameters
Temperature in the freezer unit,
Water and air pressure at the spray nozzles,
Water and air temperature at the spray nozzles,
Amount of inserted media
be respected.
Das entstandene Strahlmittelgemisch wird nicht zwischengelagert, sondern direkt über die Dosiereinheit in den Druckluftstrom eingebracht. Der Druckluftstrom wird speziell aufbereitet. Die vom Kompressor kommende Druckluft wird in einem Nachkühler gekühlt. Anschließend wird die gekühlte Druckluft in einem Adsorptionstrockner auf einen Taupunkt von –70°C getrocknet. Diese trockene Luft wird in einer Sonderheizung auf ca. 80°C erwärmt. Dieser erwärmten und trockenen Druckluft wird das Strahlmitteigemisch zugegeben.The resulting blasting agent mixture is not stored, but introduced directly into the compressed air stream via the dosing unit. The compressed air flow is specially prepared. The compressor Coming compressed air is cooled in an aftercooler. Subsequently, the cooled compressed air in a Adsorption dryer to a dew point of -70 ° C dried. This dry air will be in a special heating heated to about 80 ° C. This heated and dry jet of compressed air is added.
Trotz der hohen Temperaturdifferenz zwischen Strahlmittelgemisch und Druckluft kommt es zu keiner Schädigung des Strahlmittelgemisches. Verantwortlich dafür ist das Leydenfrostsche Phänomen, sowie die hohe Geschwindigkeit in der Druckleitung von der Strahlanlage zur Strahlpistole und die geringe Entfernung zwischen der Strahlanlage und der Strahlpistole.In spite of the high temperature difference between abrasive mixture and compressed air there is no damage to the abrasive mixture. Responsible this is the Leydenfrost phenomenon, as well the high speed in the pressure line from the blasting machine to the blasting gun and the small distance between the blasting machine and the blasting gun.
Mit dem Einsatz der extrem trockenen und warmen Druckluft wird ein Unterkühlen, des zu reinigenden Bauteils und damit die Bildung von Kondensat, verhindert. Weiterhin ist die trockene und warme Druckluft bestrebt, die für diese Temperatur mögliche relative Feuchtigkeit zu erreichen und nimmt damit die sich durch die Wassereispartikel bildende Feuchtigkeit auf.With the use of extremely dry and warm compressed air will cause sub-cooling, the component to be cleaned and thus the formation of condensate, prevented. Furthermore, the dry and warm compressed air endeavors the relative humidity possible for this temperature to reach and thus takes the through the water ice particles forming moisture.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht im Wesentlichen aus:
- – dem Vorratsbehälter mit dem Eintragsbereich (Schlitz und Mahlwerk)
- – der Gefriereinheit mit Kältemittelpumpe für den Kühlmittelkreislauf
- – der Sprüheinheit mit Wassertank und Regeleinrichtung
- – der Dosiereinheit mit regelbarem Antrieb
- – dem Strahlschlauch mit Strahlpistole und Strahldüsen
- - the reservoir with the entry area (slot and grinder)
- - The freezer unit with refrigerant pump for the coolant circuit
- - The spray unit with water tank and Regelein direction
- - The dosing unit with controllable drive
- - the blasting hose with blasting gun and blasting nozzles
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The Invention will be described below with reference to embodiments be explained in more detail.
Es zeigen:It demonstrate:
Beispiel 1example 1
Beschrieben
wird der gerätetechnische Aufbau des Verfahrens für
den Zusatz eines festen Strahlmittels gemäß
Beispiel 2 – Hierzu wird Bezug auf die Fig. 1a und Fig. 1b genommen –Example 2 - Reference is made to this Referring to Figs. 1a and 1b,
Zur
Reinigung der Schaufel
Zur
Reinigung der Hinterschnitte
Beispiel 3Example 3
Es
wird der gerätetechnische Aufbau des Verfahrens für
den Einsatz von gehärteten CO2-Pellets
gemäß
Die
im Kompressor
Beispiel 4Example 4
Beschrieben
wird der gerätetechnische Aufbau des Verfahrens bei Einsatz
von Schutzgas entsprechend
Aus
einem Tank
Beispiel 5Example 5
Im
Beispiel 5 wird der prinzipielle Aufbau einer Strahlanlage für
den Einsatz von gehärteten CO2-Pellets
gemäß
Die
gehärteten CO2-Pellets
Beispiel 6Example 6
Im
Beispiel 6 wird der prinzipielle Aufbau einer Strahlanlage für
den Einsatz von CO2-Pellets und Wassereis
gemäß
Die
CO2-Pellets
Um
ungewollte Druckverluste innerhalb des Druckluft- oder Schutzgasstromes
zu vermeiden, wird die untere Scheibe
Beispiel 7Example 7
Hier
wird das Verfahren gemäß der
Der Vorteil der Erfindung besteht einerseits darin, dass durch die Kombination der CO2-Strahlmitteltechnik mit einem feinkörnigen festen Strahlmittel der Einsatzbereich der Kaltstrahltechnik erweitert werden kann. Durch die CO2-Partikel erfolgt das punktuelle Abkühlen und Verspröden der Verunreinigungen, während das feste Strahlmittel die Oberfläche der Verunreinigung zerstört und damit das Eindringen des sich beim Auftreffen der CO2-Partikel bildenden feinen CO2-Grieses in die Risse verbessert. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Dosierung des Zusatzstrahlmittels unabhängig von der Art und Menge der CO2-Partikel erfolgen kann. Vorteilhaft ist weiterhin, dass durch den heißen Druckluftstrom eine Kondensatbildung beim Zugeben der CO2-Partikel, die eine Kühlung des Druckluftstromes bewirken, verhindert wird. Als weiterer Vorteil hat sich, infolge des heißen Druckluftstromes, die geringe Temperaturdifferenz zwischen Betriebsbeginn und Betriebsverlauf bei Strahlanlage und Dosiereinheit erwiesen. Die geringere Temperaturdifferenz ermöglicht feinere Toleranzen und ermöglicht dadurch den Einsatz eines feinkörnigen Zusatzstrahlmittels.On the one hand, the advantage of the invention is that the range of application of the cold blasting technique can be extended by combining the CO 2 blasting medium technology with a fine-grained solid blasting medium. Through the CO 2 particles the selective cooling and embrittlement takes place of the impurities, while the solid blasting agent destroys the surface of the contamination and hence the penetration of the particles forming a 2-on impact of the fine CO CO 2 -Grieses improved in the cracks. Another advantage of the invention is that the metering of the additional blasting agent can be independent of the type and amount of CO 2 particles. A further advantage is that by the hot compressed air flow condensate formation when adding the CO 2 particles, which cause cooling of the compressed air flow, is prevented. As a further advantage, as a result of the hot compressed air flow, the small temperature difference between the start of operation and the course of operation has proved in blasting system and metering unit. The lower temperature difference allows finer tolerances and thereby allows the use of a fine-grained additional abrasive.
Bedingt durch den heißen Druckluftstrom, mit einem sehr geringen Feuchtigkeitsgehalt, ist dieser Luftstrom nach dem Austreten aus der Strahldüse bestrebt, Feuchtigkeit aufzunehmen. Diese Feuchtigkeit wird der unmittelbaren Umgebungsluft entzogen. Damit wird eine Bildung von Kondensat auf der Oberfläche der Schaufel verhindert.conditioned by the hot compressed air flow, with a very low Moisture content, this airflow is after exiting the jet nozzle endeavors to absorb moisture. These Moisture is removed from the immediate ambient air. In order to is a formation of condensate on the surface of the Shovel prevents.
Der Vorteil der Erfindung andererseits besteht darin, dass durch die Kombination der CO2-Strahltechnik mit einem feinkörnigen festen Strahlmittel des Wassereis der Einsatzbereich der Kaltstrahltechnik erweitert werden kann. Durch die CO2-Partikel erfolgt das punktuelle Abkühlen und Verspröden der Verunreinigungen, während das fester Strahlmittel die Oberfläche der Verunreinigungen zerstört und damit das Eindringen des sich beim Auftreten der CO2-Partikel bildenden feinen CO2-Grieses in die Risse verbessert. Durch den Einsatz von gehärteten CO2-Pellets mit und ohne Wassereis wird die Agressivität des Reinigungsstrahles erhöht. Mit einem Mahlwerk in der Strahlanlage kann das Wassereis und die gehärteten CO2-Pellets auf die für das Bauteil und die Verunreinigung günstigste Größe gebracht werden. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, dass mit Einsatz von den gehärteten CO2-Pellets die Abrasivität erhöht wird, aber trotzdem keine Rückstände in der Anlage bzw. im Bereich der Bauteile verbleiben.The advantage of the invention, on the other hand, is that by combining the CO 2 jet technology with a fine-grained solid abrasive of the water ice, the range of application of the cold jet technique can be extended. Through the CO 2 particles the selective cooling and embrittlement of the impurities is carried out, while the solid blasting agent destroys the surface of impurities and the penetration of the particles is 2 forming the occurrence of the CO fine improved CO 2 -Grieses in the cracks. The use of hardened CO 2 pellets with and without water ice increases the aggressiveness of the cleaning jet. With a grinder in the blasting system, the water ice and hardened CO 2 pellets can be brought to the most favorable size for the component and the impurity. A significant advantage of the invention is that with the use of the cured CO 2 pellets the abrasiveness is increased, but nevertheless no residues remain in the system or in the area of the components.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kompressorcompressor
- 22
- Druckleitungpressure line
- 33
- Kühlercooler
- 44
- Kondensatsammlercondensate collector
- 55
- Leitungmanagement
- 66
- Adsorptionstrockneradsorption
- 77
-
Heizer
1
stoker 1 - 88th
-
Heizer
2
stoker 2 - 99
-
Heizer
3
stoker 3 - 1010
- Verteilerdistributor
- 1111
- Dosiereinheitdosing
- 1212
- festes Strahlmittelsolid blasting agent
- 1313
- Vorratsbehälterreservoir
- 1414
- Dosierscheibemetering
- 1515
- CO2-StrahlanlageCO2 blasting plant
- 1616
- CO2-PelletsCO2 pellets
- 1717
- Druckschlauchpressure hose
- 1818
- CO2-SchlauchCO2 hose
- 1919
- Strahlpistoleblasting gun
- 2020
- Strahldüsejet
- 2121
- Schaufelshovel
- 2222
- Halteringretaining ring
- 2323
- Hinterschnittundercut
- 2424
- Halteteilholding part
- 2525
- feste Rollefirm role
- 2626
- lose Rolleloose role
- 2727
- Handradhandwheel
- 2828
- Spindelspindle
- 2929
- Schraubescrew
- 3030
- Führungsbuchseguide bush
- 3131
- GewindestiftSet screw
- 3232
- Achseaxis
- 3333
- Düsenachsenozzle axis
- 3434
- Düsenrohrnozzle tube
- 3535
- Krümmungcurvature
- 3636
- Düsenkopfnozzle head
- 3737
- Leitungmanagement
- 3838
- Strahlanlageblasting Machine
- 3939
- Vorratsbehälterreservoir
- 4040
- CO2-Pellets, gehärtetCO2 pellets, hardened
- 4141
- Strahlschlauchray tube
- 4242
- Strahlpistoleblasting gun
- 4343
- Tanktank
- 4444
- Regeleinheitcontrol unit
- 4545
- VentilValve
- 4646
- Heizeinheitheating unit
- 4747
- Druckleitungpressure line
- 4848
- Strahlanlageblasting Machine
- 4949
- Mahlwerkgrinder
- 5050
- Gasdosierunggas metering
- 5151
- Strahlschlauchray tube
- 5252
- Strahlpistoleblasting gun
- 5353
- Vorratsbehälterreservoir
- 5454
- Strahlanlageblasting Machine
- 5555
- Mahlwerkgrinder
- 5656
- Bohrungdrilling
- 5757
- Sammelraumplenum
- 5858
- CO2-Pellets, zerkleinertCO2 pellets, crushed
- 5959
- obere Scheibeupper disc
- 6060
- Durchbruchbreakthrough
- 6161
- Luft- oder SchutzgasanschlussAir- or inert gas connection
- 6262
- untere Scheibelower disc
- 6363
- Gewindebolzenthreaded bolt
- 6464
- Ausgangsbohrungexit bore
- 6565
- drehbare Dosierscheiberotatable metering
- 6666
- Transportbohrungconveying hole
- 6767
- Deckelcover
- 6868
- Federfeather
- 6969
- Muttermother
- 7070
- Vorratsbehälterreservoir
- 7171
- Strahlanlageblasting Machine
- 7272
- Wassereis-PartikelWater ice particles
- 7373
- Vorratsbehälterreservoir
- 7474
- Mahlwerkgrinder
- 7575
- Mahlwerkgrinder
- 7676
- StrahlmittelgemischBlasting agent mixture
- 7777
- Sammelbehälter, trichterförmigtanks, funnel-shaped
- 7878
- Bohrungdrilling
- 7979
- Deckelcover
- 8080
- Deckelcover
- 8181
- Einfüllbehälterhopper
- 8282
- Deckelcover
- 8383
- Einfüllöffnungfill opening
- 8484
- Klappe, schwenkbarFlap, swiveling
- 8585
- Einzelsegmenteindividual segments
- 8686
- Gefrierbehälterfreezing container
- 8787
- Schlitzslot
- 8888
- innerer Behälterinternal container
- 8989
- äußerer Behälterouter container
- 9090
- Kühlmittelcoolant
- 9191
- Pumpepump
- 9292
- Kälteteilcold part
- 9393
- Leitungmanagement
- 9494
- Mahlwerkgrinder
- 9595
- Motor, regelbarEngine, adjustable
- 9696
- CO2-EbeneCO2 level
- 9797
- Wasserdüsenwater jets
- 9898
- Leitungmanagement
- 9999
- Leitungmanagement
- 100100
- Wasser-CO2-StrahlmittelgemischWater CO2 blasting agent mixture
- 101101
- trichterfömiger Bereichtrichterfömiger Area
- 102102
- Bohrungdrilling
- 103103
- Motorengine
- 104104
- Anschlussstutzenspigot
- 105105
- Druckschlauchpressure hose
- 106106
- Ausgangsstutzenoutlet connection
- 107107
- Strahlschlauchray tube
- 108108
- Distanzringspacer
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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Effective date: 20120220 |
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R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: HECHT, JAN-DAVID, DIPL.-PHYS. DR. RER. NAT., DE |
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