DE102020000018A1 - Method and device for manufacturing a cryogenically-acting blasting agent, as well as method and device for cleaning components with the cryogenically-mechanically acting blasting agent - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines rückstandsarmen/rückstandsfreiem Strahlmittels auf der Basis von tiefkaltem Wassereis, mit unterschiedlicher Größe und unterschiedlicher geometrischer Form der Wassereis-Partikel, und eine Vorrichtung zum Herstellen der tiefkalten Wassereis-Partikel sowie ein Verfahren und Vorrichtungen zum mechanischen Reinigen von Flächen und Bauteilen mit den tiefkalten Wassereis-Partikeln oder zum kryogen-mechanischen Reinigen mit einem Gemisch aus tiefkalten Wassereis-Partiken mit CO2-Trockeneis/CO2-Schnee, indem das tiefkalte Wassereis und das CO2-Trockeneis getrennt gefertigt und anschließend, in Abhängigkeit vom Einsatzfall, in der Strahlanlage gemischt werden, wobei ein Strahlmittelgemisch entsteht, dass über besondere kryogene und mechanische Eigenschaften verfügt und bei Einsatz keine oder nur geringe Rückstände hinterlässt.The invention relates to a method for producing a low-residue / residue-free blasting agent on the basis of cryogenic water ice, with different sizes and different geometrical shapes of the water ice particles, and a device for producing the cryogenic water ice particles and a method and devices for mechanical cleaning of Surfaces and components with the cryogenic water ice particles or for cryogenic mechanical cleaning with a mixture of cryogenic water ice particles with CO2 dry ice / CO2 snow, by producing the cryogenic water ice and the CO2 dry ice separately and then, depending on the application , are mixed in the blasting machine, creating a blasting agent mixture that has special cryogenic and mechanical properties and leaves little or no residue when used.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines rückstandsarmen/rückstandsfreiem Strahlmittels auf der Basis von tiefkaltem Wassereis, mit unterschiedlicher Größe und unterschiedlicher geometrischer Form der Wassereis-Partikel, sowie eine Vorrichtung zum Herstellen der tiefkalten Wassereis-Partikel und ein Verfahren, sowie Vorrichtungen zur Anwendung des Verfahrens, zum mechanischen Reinigen von Flächen und Bauteilen mit den tiefkalten Wassereis-Partikeln oder zum kryogen-mechanischen Reinigen mit einem Gemisch aus tiefkalten Wassereis-Partiken mit CO2-Trockeneis/CO2-Schnee, indem das tiefkalte Wassereis und das CO2-Trockeneis getrennt gefertigt und anschließend, in Abhängigkeit vom Einsatzfall, gemischt werden, wobei ein Strahlmittelgemisch entsteht, dass über kryogene und mechanische Eigenschaften verfügt und bei Einsatz keine oder nur geringe Rückstände hinterlässt.The invention relates to a method for producing a low-residue / residue-free blasting agent on the basis of cryogenic water ice, with different sizes and different geometrical shapes of the water ice particles, and a device for producing the cryogenic water ice particles and a method and devices for using the Process for the mechanical cleaning of surfaces and components with the cryogenic water ice particles or for cryogenic mechanical cleaning with a mixture of cryogenic water ice particles with CO 2 dry ice / CO 2 snow by removing the deep cold water ice and the CO 2 dry ice manufactured separately and then mixed, depending on the application, resulting in a blasting agent mixture that has cryogenic and mechanical properties and leaves little or no residue when used.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines rückstandsarmen/rückstandsfreien Strahlmittels sowie eines Strahlmittelgemisches, auf der Basis von Wassereis, mit unterschiedlicher Größe und unterschiedlicher geometrischer Form und Wassereis in Verbinbindung mit CO2-Trockeneis/CO2-Schnee, indem das Wassereis und das CO2-Trockeneis getrennt gefertigt und anschließend, in Abhängigkeit vom Einsatzfall, gemischt werden können, wobei ein Strahlmittelgemisch entsteht, dass über kryogene und mechanische Eigenschaften verfügt und bei Einsatz keine oder nur geringe Rückstände hinterlässt.The invention relates to a method for producing a low-residue / residue-free blasting agent and a blasting agent mixture, based on water ice, with different sizes and different geometrical shapes and water ice in connection with CO 2 dry ice / CO 2 snow by the water ice and the CO 2 - Dry ice can be produced separately and then mixed, depending on the application, creating a blasting agent mixture that has cryogenic and mechanical properties and leaves little or no residue when used.
Es sind verschiedene Verfahren zum Reinigen durch Strahlen bekannt. Für diese größtenteils mechanisch wirkenden Verfahren, werden unterschiedliche Strahlmittel, wie Glasperlen, Schlacke, Sande oder Salze eingesetzt, die mit Wasser oder Druckluft auf die zu reinigende Fläche geblasen werden. Nachteilig ist bei diesen Reinigungstechnologien, dass sich die Rückstände des Strahlmittels in der Umgebung und in der zu reinigenden Anlage ablagern.Various methods of blast cleaning are known. For these largely mechanical processes, different blasting media such as glass beads, slag, sand or salts are used, which are blown onto the surface to be cleaned with water or compressed air. The disadvantage of these cleaning technologies is that the residues of the blasting agent are deposited in the environment and in the system to be cleaned.
Neben den rein mechanisch wirkenden Verfahren kommen auch thermisch wirkende Verfahren zum Einsatz, die als Kaltstrahlverfahren bezeichnet werden. Dabei wird als Strahlmittel, vorrangig CO2-Trockeneis, das sich nach dem Strahlen als Gas verflüchtigt, verwendet. Nachteilig ist die geringe Aggressivität dieser Verfahren.In addition to the purely mechanical processes, thermal processes are also used, which are referred to as cold blasting processes. The blasting agent used is primarily CO 2 dry ice, which evaporates as a gas after blasting. The disadvantage of this method is the low level of aggressiveness.
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Für einen effektiven Einsatz der CO2-Strahltechnik ist eine Temperaturdifferenz zwischen der zu entfernenden Verunreinigung und dem Untergrund erforderlich. Die Verunreinigung wird durch die CO2-Pellets gekühlt und es entsteht die erforderliche Temperaturdifferenz bzw. die Thermospannung. Bei beheizten Bauteilen stellt dies kein Problem dar. Die Wärmekapazität und somit auch die Temperaturdifferenz, bleibt annähernd konstant. Bei dünnwandigen oder unbeheizte Bauteile nimmt die Wärmekapazität und damit die Temperaturdifferenz, ab.For an effective use of the CO 2 jet technology, a temperature difference is required between the contamination to be removed and the subsurface. The pollution is caused by the CO 2 Pellets are cooled and the required temperature difference or thermal voltage is created. This is not a problem with heated components. The heat capacity and thus also the temperature difference remains almost constant. With thin-walled or unheated components, the heat capacity and thus the temperature difference decrease.
Als ein weiterer Nachteil der CO2-Strahltechnik hat sich die geringe Abrasivität der CO2-Pellets herausgestellt.Another disadvantage of CO 2 blasting technology has been found to be the low abrasiveness of the CO 2 pellets.
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Die Analyse des Standes der Technik hat gezeigt, dass das normale CO2-Trockeneisstrahlen für Veunreinigungen, die durch die Kälte des Strahlmittels verspröden, bestens geeignet ist. Durch eine Zerkleinerung der handelsüblichen CO2-Pellets kann die Leistungsfähigkeit der CO2-Strahlanlagen erhöht und der Strahlmittelverbrauch reduziert werden. Eine Erhöhung der Aggressivität wird damit jedoch nicht erreicht.The analysis of the prior art has shown that normal CO 2 dry ice blasting is ideally suited for contaminants that become brittle due to the coldness of the blasting agent. By shredding the commercially available CO 2 pellets, the efficiency of the CO 2 blasting systems can be increased and the consumption of blasting media can be reduced. However, this does not increase the aggressiveness.
Die Zugabe von festen Strahlmitteln wie in
Aus (3) A. Momber „Handbuch zur Oberflächenbearbeitung von Beton“ und (4) B. Karpuschewski et al., „Grundlegende Betrachtungen zum Entgraten als ein neuartiges Verfahren zum Entgraten komplexer Bauteile“ ist bekannt, dass die Härte des Wassereises temperaturabhängig ist. Die Härte des Wassereises ist dabei umgekehrt proportional zu seiner Temperatur. Dies bedeutet, dass mit abnehmender Temperatur die Härte des Wassereises ansteigt. So weist Wassereis mit einer Temperatur von -10°C eine Mohs-Härte von 2 auf, vergleichbar mit Gips. Im Vergleich dazu, besitzt Wassereis bei einer Temperatur von -100°C eine Mohs-Härte von 6 - 7.It is known from (3) A. Momber "Handbook for Surface Processing of Concrete" and (4) B. Karpuschewski et al., "Fundamental considerations on deburring as a novel method for deburring complex components" that the hardness of the water ice is temperature-dependent. The hardness of the water ice is inversely proportional to its temperature. This means that as the temperature decreases, the hardness of the water ice increases. For example, water ice with a temperature of -10 ° C has a Mohs hardness of 2, comparable to plaster of paris. In comparison, water ice has a Mohs hardness of 6 - 7 at a temperature of -100 ° C.
Es ist naheliegend, Wassereis mit einer Härte von ca. 6 Mohs als Strahlmittel einzusetzen. In den dargestellten Lösungen wurde der Nachweis erbracht, dass Wassereis mit tiefen Temperaturen prinzipiell herstellbar ist. Diese Lösungen z. B. in
Es sind verschiedene Technologien zur Fertigung von Wassereis bekannt, (z.. B. (5) Firmenschriften der Fa. ZIEGRA," oder (6) Firmenschriften der Fa.Kälte Berlin) Das erzeugte Wassereis wird hauptsächlich zur Kühlung in der Lebensmittelindustrie eingesetzt und hat eine Temperatur bis - 15 °C. Das Wassereis wird im Block, als Scheiben, als Nuggats in unterschiedlichen Größen oder als Crasheis gefertigt und vertrieben. Der Erfinder hat bei Versuchen erkannt, dass die weitere Bearbeitung von handelsüblichen Wassereis, mit Ausgangstemperaturen bis -15 °C, zum Beispiel durch weiteres Abkühlen und Zerkleinern, nicht den erhofften Erfolg brachte, da beim Zerkleinern, durch den aufzubringenden Druck eine dünne Wasserschicht (Schlittschuheffekt) entsteht, die ein sofortiges Zusammenfrieren der zerkleinerten Eis-Partikel bewirkt.Various technologies are known for the production of water ice, (e.g. (5) company publications from ZIEGRA, "or (6) company documents from Kälte Berlin). The water ice produced is and has mainly been used for cooling in the food industry a temperature down to - 15 ° C. The water ice is manufactured and sold in blocks, as slices, as nuggats in different sizes or as crash ice. During experiments, the inventor has recognized that the further processing of commercial water ice with starting temperatures down to -15 ° C, for example by further cooling and crushing, did not bring the hoped-for success, because when crushing, the pressure to be applied creates a thin layer of water (ice-skate effect), which causes the crushed ice particles to freeze together immediately.
Als ein weiterer Nachteil hat sich der Kontakt des Wassereises mit der Umgebungsluft beim Abfüllen nach der Fertigung und beim Umfüllen in die Strahlvorrichtung erwiesen. Bei Kontakt mit der Umgebungsluft entsteht sofort ein Kondensat, das zum erneuten Zusammenfrieren führt.The contact of the water ice with the ambient air during filling after production and when transferring to the blasting device has proven to be a further disadvantage. When it comes into contact with the surrounding air, condensate forms immediately, which leads to it freezing again.
Nachdem der aufgezeigte Stand der Technik keine zufrieden stellende Lösung zur kontinuierlichen Herstellung von Wassereis als Strahlmittel, sowie Verfahren und Vorrichtungen zum rückstandsarmen bzw. rückstandslosen Entfernen von festen Verunreinigungen, mit dem zu findenden Strahlmittel, aufgezeigt hat, besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Strahlmittel, das aggressiver als CO2-Partikel ist und ein Verfahren zur Herstellung, sowie Vorrichtungen zum Reinigen mit dem Strahlmittel zu finden.Since the prior art has not shown a satisfactory solution for the continuous production of water ice as a blasting agent, as well as methods and devices for the low-residue or residue-free removal of solid contaminants with the blasting agent to be found, the object of the present invention is to provide a Blasting media that is more aggressive than CO2 particles and a method for producing it, as well as devices for cleaning with the blasting media.
Das zu findende Strahlmittel soll neben der thermischen Wirkung auch über eine hohe und bevorzugt regelbare Aggressivität verfügen, damit Verunreinigungen auf Oberflächen an Bauteilen möglichst rückstandsfrei entfernt werden können. Insbesondere soll das Bauteil nicht beschädigt werden oder ausgebaut werden müssen.In addition to the thermal effect, the blasting agent to be found should also have a high and preferably controllable aggressiveness so that impurities on the surfaces of components can be removed as residue-free as possible. In particular, the component should not be damaged or have to be removed.
Weiterhin besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zur Lagerung und zum schonenden Transport des Strahlmittels zu finden.Another object of the invention is to find a device for storing and gently transporting the blasting agent.
Die Vorrichtungen zum Verarbeiten des Strahlmittels, sowie die Transport- und Lagerbehälter müssn so konstruiert sein, dass eine Kontakt des Strahlmittels mit der Umgebungsluft verhindert und kein Kontakt mit warmen Teilen, die zum Auftauen oder Anschmelzen des Wassereises führen können, möglich istThe devices for processing the abrasive, as well as the transport and storage containers, must be designed in such a way that contact of the abrasive with the ambient air is prevented and no contact with warm parts that can thaw or melt the water ice is possible
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Herstellungsverfahren für Strahlmittel auf der Grundlage von Wassereis nach Anspruch 1, und einer Vorrichtung zur Herstellung dieses Strahlmittels nach Anspruch 6, einem Verfahren zum Strahlen nach Anspruch 9 einer Vorrichtung zum Strahlen und Reinigen von Flächen und Bauteilen mit dem Strahlmittel nach Anspruch 10. Vorteilhafte Weiterbildungen sind beschrieben bzw. in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved with a production method for blasting media based on water ice according to
Die Form und Größe der gefertigten Wassereispartikel wird vom Einsatzbereich bzw. dem Anwendungsfall bestimmt. Wenn die Wassereis-Partikel zur Verdichtung der Oberfläche eingesetzt werden sollen, werden große kugelförmige Partikel bevorzugt, die senkrecht und mit hoher Geschwindigkeit auf die zu bearbeitende Fläche aufgebracht werden. Zur Reinigung wird kantiges Wassereis bevorzugt.The shape and size of the water ice particles produced is determined by the area of application or the application. If the water ice particles are to be used to compact the surface, large spherical particles are preferred, which are applied vertically and at high speed to the surface to be processed. Edged water ice is preferred for cleaning.
Bei Versuchen hat der Erfinder erkannt, dass bei der Zerkleinerung von Wassereis in Mahl- oder Brecherwerken, durch den mechanischen Druck, Wasser anfällt, das zum sofortigen Zusammenfrieren des Mahlgutes führt. Der gleiche Effekt tritt in Dosiereinheiten auf, wenn auf das, aus dem Vorratsbehälter in die Dosiereinheit gelangende Wassereis, ein Druck z. B. durch das Zusammendrücken in der Dosierscheibe oder durch Abscheren durch die Drehbewegung, ausgeübt wird.During experiments, the inventor has recognized that when water ice is crushed in grinding or crushing works, the mechanical pressure causes water to accumulate, which leads to the immediate freezing of the material to be ground. The same effect occurs in metering units when, on the water ice coming from the storage container into the metering unit, a pressure z. B. by pressing together in the metering disc or by shearing off due to the rotary movement.
Der Erfinder hat erkannt, daß die Einwirkzeit der Kälte, durch die Addition von Fall- und Einsprühgeschwindigkeit reduziert wird. Weiterhin hat der Erfinder erkannt, daß mit einer kalten Gegenströmung die Fallgeschwindigkeit abgebremst werden kann. Der Erfinder hat darauf aufbauend erkannt, daß die gestellte Aufgabe in überraschender Weise dadurch gelöst werden kann, in dem das Wasser mit unterschiedlicher Tropfengröße, die vorrangig durch die Gestaltung und Rauhigkeit der Düsenaustrittsfläche und der Wirkung der Adhäsionskräfte und der Oberflächenspannung beeinflußt werden, in eine konische Kühlröhre, in einen kalten, gegenläufig pulsierenden Gasstrom, der unterschiedliche Geschwindigkeiten besitzen kann, eingeleitet wird und somit die einzelnen Tropfen mit unterschiedlicher Größe bestimmten Ebenen, in denen sich die Gegenströmung und die masseabhängige Fallgeschwindigkeit aufheben, durchfrieren. Der Öffnungswinkel und die Höhe der konischen Kühlröhre sind frei wählbar, beinflussen aber damit das Strömungsverhalten..The inventor has recognized that the exposure time to the cold is reduced by adding the falling and spraying speeds. Furthermore, the inventor has recognized that the rate of fall can be slowed down with a cold countercurrent. Building on this, the inventor has recognized that the problem set can be achieved in a surprising manner in which the water with different droplet sizes, which are primarily influenced by the design and roughness of the nozzle outlet surface and the effect of the adhesive forces and the surface tension, into a conical Cooling tube, is introduced into a cold, countercurrent pulsating gas flow, which can have different speeds, and thus the individual drops of different sizes in certain planes in which the countercurrent and the mass-dependent fall speed cancel each other, freeze through. The opening angle and the height of the conical cooling tube can be freely selected, but they influence the flow behavior.
In Versuchen wurde ermittelt, daß es einen Zeitpunkt gibt, ab dem die den Wassertropfen einhüllende Eisschicht so stabil ist, daß sie beim Auftreffen am Boden oder bei Kontakt mit anderen Tropfen nicht mehr zerbricht. Bedingt durch die Vielzahl von Einflußgrößen fällt es sehr schwer, den Zeitpunkt genau zu bestimmen. Der Erfinder hat durch zahlreiche Versuche erkannt, dass der Freie Fall der Wassertröpfchen durch einen kalten Gegenströmung, in Abhängigkeit von deren Geschwindigkeit, verlangsamt und damit die zum Einfrieren und zur Bildung einer stabilen Eishülle zur Verfügung stehende Zeit verlängert werden kann Beim Auftreffen der großen, nur teilweise durchgefrorenen, Tröpfchen, auf das sich am Boden der Cryo-Röhre sammelnde Wassereis, sowie bei Kollisionen mit anderen teilgefrorenen Wassertröpfchen oder den Prallblechen, können diese Tröpfchen aufplatzen und die bereits gefrorene Hülle zerfällt in einzelne kantige Bruchstücke.Tests have shown that there is a point in time at which the layer of ice enveloping the water droplets is so stable that it no longer breaks when it hits the ground or when it comes into contact with other droplets. Due to the large number of influencing factors, it is very difficult to determine the exact point in time. The inventor has recognized through numerous experiments that the free fall of the water droplets is slowed down by a cold countercurrent, depending on their speed, and thus the time available for freezing and for the formation of a stable ice shell can be extended Partially frozen droplets, on the water ice that collects at the bottom of the cryo-tube, as well as collisions with other partially frozen water droplets or the baffle plates, these droplets can burst and the already frozen shell disintegrates into individual angular fragments.
Ist die kalte Gegenströmung in ihrer Intensität nicht konstant, werden die Wassereis-Partikel in Bewegung und in verschiedenen Ebenen der konischen Kühlröhre gehalten und die Möglichkeit eines Kontaktes mit anderen Tropfen, deutlich erhöht. Durch einschiebbare Prallbleche, die die relativ gleichmäßige Strömung stören, wird die Wahrscheinlichkeit einer Bruchkollision gewollt erhöht.If the intensity of the cold countercurrent is not constant, the water ice particles are kept in motion and in different levels of the conical cooling tube and the possibility of contact with other drops is significantly increased. Retractable baffle plates, which disrupt the relatively even flow, intentionally increase the likelihood of a breakage collision.
Es ist bekannt, dass ein Wassertropfen von außen nach innen gefriert. In Vesuchen wurde erkannt, dass ein aufgesprühter Wasserfilm deutlich schneller gefriert, da ihm von innen und von außen, wenn auch mit unterschiedlicher Intensität, die Wärme entzogen wird. Diese Erkenntnis ermöglicht den schichtweise Aufbau des Wassereis-Partikels und beeinflußt damit das Bruchverhalten positiv. Diese Erkenntnis führte zur Entwicklung eines Verteilerkopfes der das gleichzeitige Eintropfen und Einsprühen mit unterschiedlichen Parametern ermöglicht.It is known that a drop of water freezes from the outside in. In tests it was found that a sprayed film of water freezes much faster because the heat is withdrawn from inside and outside, albeit with different intensity. This knowledge enables the water ice particle to build up in layers and thus has a positive effect on the fracture behavior. This knowledge led to the development of a distributor head that enables simultaneous dropping and spraying with different parameters.
Die Tropfenbildung ist wird von verschiedenen Größen, beispielsweise Oberflächenspannung, Reinheitsgrad, Sprüh- und Tropfparameter und Adhäsionskräften beeinflußt. Unter Nutzung der Adhäsionskräfte und der Oberflächenspannung einerseits und der unterschiedlichen Form und Rauhigkeit der Düsenaustrittsfläche andererseits, werden Tropfen mit unterschiedlicher Größe, bei gleichen Eintropfparametern erreicht.The droplet formation is influenced by various variables, for example surface tension, degree of purity, spray and drip parameters and adhesion forces. Using the adhesive forces and the surface tension on the one hand and the different shape and roughness of the nozzle exit surface on the other hand, drops of different sizes are achieved with the same dropping parameters.
Bei den Strahlversuchen mit dem gefertigten Wassereis hat der Erfinder erkannt, dass sich auf dem Wassereis, bei Kontakt mit der Umgebungsluft und durch die in der Strahlluft enthaltene Feuchtigkeit, ein Kondensatfilm auf den Wassereis-Partikeln bildet, und dass bei Kontakt der Wassereis-Partikel mit einem warmen Bauteil der Strahlanlage sofort ein Wasserfilm im Kontaktbereich entsteht. Dieser Wasserfilm verhindert beim Reinigungsvorgang als Gleitschicht zwischen Wassereis und Verunreinigung eine mechanisch Bearbeitung und führt bei Stillstand der Strahlanlage zu einem Zusammenfrieren der Wassereis-Partikel in der Strahlanlage.During the blasting tests with the manufactured water ice, the inventor recognized that a condensate film forms on the water ice when it comes into contact with the ambient air and due to the moisture contained in the blasting air, and that when the water ice particles come into contact with a warm component of the blasting system immediately creates a film of water in the contact area. During the cleaning process, this film of water acts as a sliding layer between the water ice and the contamination and prevents mechanical processing and, when the blasting system comes to a standstill, causes the water ice particles to freeze together in the blasting system.
Als Schlußfolgerung aus diesen Erkenntnissen entstand die Forderung, dass das Wassereis bei der Fertigung, der Lagerung, dem Transport und bei der Verarbeitung nicht mit der Umgebungsluft oder warmen Bauteilen in Kontakt kommen darf und dass auf das Wassereis keine mechanischen Kräfte wirken dürfen.As a conclusion from these findings, the requirement arose that the water ice must not come into contact with the ambient air or warm components during production, storage, transport and processing and that no mechanical forces must act on the water ice.
Als Arbeitstemperatur für die Bildung von Wassereis wurde in Versuchen eine Temperatur von < - 120 °C ermittelt. Um beispielsweise 1l Wasser von Raumtemperatur auf - 120 °C abzukühlen, müssen ca. 600 kJ abgeführt werden. Um den Stickstoff von - 195 °C auf - 120 °C zu erwärmen, sind ca. 250 kJ erforderlich. Für die Bildung von 1 kg Wassereis ist somit theoretisch eine Mindestmenge von 2,4 I Stickstoff notwendig.The working temperature for the formation of water ice in experiments was a temperature of <- 120 ° C determined. For example, to cool 1l of water from room temperature to - 120 ° C, approx. 600 kJ have to be dissipated. Approx. 250 kJ are required to heat the nitrogen from - 195 ° C to - 120 ° C. For the formation of 1 kg of water ice, a minimum amount of 2.4 liters of nitrogen is theoretically necessary.
Die Abkühlgeschwindigkeit wird hauptsächlich von der Temperaturdifferenz dT zwischen den eingesprühten Wassertropfen und der Gastemperatur im Inneren der Cryo-Röhre bestimmt. Herrscht im Inneren der Cryo-Röhre eine Temperatur von - 120 °C ist die Abkühlung relativ hoch, da aber keine große Gasbewegung vorhanden ist, wird das erwärmte Gas direkt um den Wassertropfen nicht abgeführt und die Abkühlgeschwindigkeit nimmt ab. Eine erzwungene Strömung, wie sie die vorliegende Erfindung vorsieht, führt zu einer Erhöhung der Abkühlgeschwindigkeit. Wird der Stickstoff, wie in
Die Größe und die Form der Wassertropfen werden wesentlich durch die Konstruktion der Sprüh- und Tropfdüse und die Sprühparameter wie Differenzdruck und Wasservolumen, sowie die Adhäsionskräfte und Oberflächenspannung bestimmt. Die Wassertropfen bewegen sich durch den Sprühdruck und das Eigengewicht nach unten. Wird in der konischen Kühlröhre eine nach oben gerichtete Strömung aufgebaut, wie in der Erfindung vorgesehen, wirkt diese der Fallgeschwindigkeit entgegen und verlängert somit die Fallzeit und damit die Kühlwirkung. Wird diese Strömung in ihrer Intensität wechselweise verändert, so kann es zu Kollisionen zwischen den durch die Strömungsintensität wieder nach oben bewegten Wassereispartikeln und den eingesprühten Wassertröpfchen bzw. den bereits teilgefrorenen Wassertröpfchen kommenThe size and shape of the water droplets are essentially determined by the design of the spray and drip nozzle and the spray parameters such as differential pressure and water volume, as well as the adhesive forces and surface tension. The water droplets move downwards due to the spray pressure and their own weight. If an upward flow is built up in the conical cooling tube, as provided in the invention, this counteracts the falling speed and thus extends the falling time and thus the cooling effect. If this flow is alternately changed in its intensity, collisions can occur between the water ice particles, which are moved upwards again by the flow intensity, and the sprayed water droplets or the already partially frozen water droplets
Der kalte Gasstrom wird von unten eingeblasen und hält damit die durchgefrorenen Wassereis-Partikel in Bewegung und verhindert dadurch das Zusammenfrieren der teilgefrorenen Wassereis-Partikel durch das bei der Tropfenkollision eventuell frei werdende Wasser.The cold gas flow is blown in from below and thus keeps the frozen water ice particles in motion and thus prevents the partially frozen water ice particles from freezing together by the water that may be released during the drop collision.
Bei konstanter Gegenströmung bilden sich in der konischen Kühlröhre Wassereisebenen mit gleicher Masse und Größe.With constant countercurrent flow, water ice planes with the same mass and size form in the conical cooling tube.
Wird die Gegenströmung erhöht, werden die Ebenen nach oben verschoben, gleichzeitig wird auf die teilweise gefrorenen Tropfen eine neue Wasserschicht aufgesprüht. Damit bildet sich eine neue Eisschicht, die Masse nimmt zu und die Teilchen sinken nach unten. Die neue Eisschicht legt sich wie eine Zwiebelschicht um den ersten Wassertropfen. Diese 2. Schicht wird, im Gegensatz zum ersten Wassertropfen, von Innen und Außen gekühlt.If the countercurrent is increased, the levels are shifted upwards, while a new layer of water is sprayed onto the partially frozen droplets. This creates a new layer of ice, the mass increases and the particles sink to the bottom. The new layer of ice wraps around the first drop of water like an onion layer. In contrast to the first drop of water, this second layer is cooled from the inside and outside.
Bei den Versuchen zur Fertigung des Wassereises durch Erzeugung einer erzwungenen Strömung in einer konischen Kühlröhre wurde erkannt, daß auch die eingesprühten Wassertröpfchen durch die Strömung beeinflußt und in den Bereich zwischen der konischen Kühlröhre und der Behälterinnenwand gedrückt werden können. Um dies zu verhindern, muß die die Einsprühgeschwindigkeit so groß sein, dass sie erst in der konischen Kühlröhre, durch die Strömungsgeschwindigkeit abgebremst wird.In the attempts to produce the water ice by generating a forced flow in a conical cooling tube, it was found that the sprayed water droplets can also be influenced by the flow and pressed into the area between the conical cooling tube and the inner wall of the container. To prevent this, the injection speed must be so great that it is only slowed down in the conical cooling tube by the flow speed.
Ein spezieller Sprühkopf, der so konstruiert ist, dass beheiztes Wasser aus mehreren Düsen, in gleicher oder unterschiedlicher Größe, konstant oder in Intervallen, in Form von Tropfen, deren Größe im wesentlichen durch die Adhäsionskräfte und die Oberflächenspannung an der Austrittsfläche bestimmt wird, in den kalten Gasraum der Cryo-Röhre gedrückt werden kann, ermöglicht, durch das Variieren des Gasdrucks im Gasraum, das Bilden von Wassertropfen in unterschiedlichen Größen. Diese Wassertropfen lösen sich, in Abhängigkeit von den Adhäsionskräften und der Oberflächenspannung am Düsenaustritt, von der Düse und fallen senkrecht nach unten. Die Adhäsionskräfte können durch die Form und Rauhigkeit der Düsenaustrittsfläche so beeinflusst werden, dass trotz gleicher Düsenabmessungen Tropfen unterschiedlicher Größe gebildet werden können.A special spray head that is designed in such a way that heated water from several nozzles, of the same or different size, constant or at intervals, in the form of drops, the size of which is essentially determined by the adhesive forces and the surface tension at the exit surface, into the cold gas space of the cryo-tube can be pressed, allows, by varying the gas pressure in the gas space, the formation of water droplets of different sizes. Depending on the adhesive forces and the surface tension at the nozzle outlet, these water droplets detach from the nozzle and fall vertically downwards. The adhesive forces can be influenced by the shape and roughness of the nozzle outlet surface in such a way that drops of different sizes can be formed despite the nozzle dimensions being the same.
Der Erfinder hat durch die Versuche erkannt, daß bei Temperaturen unter - 120 °C und glatter Oberfläche der Innenwand keine Eisbildung an der Oberfläche zu verzeichnen ist. Dies ist darauf zurück zu führen, dass dem kleinen Wassertropfen, durch die hohe Temperaturdifferenz zwischen Wassertropfen und Gasatmosphäre in der Cryo-Röhre die Wärme so schnell entzogen wird, dass der Wassertropfen bei Kontakt mit der Innenwand der Cryo-Röhre oder dem konischen Kühlrohr, bereits eine stabile Eishülle besitzt Unter Berücksichtigung dieser Erkenntnis und der Tatsache, dass die Tropfen geradlinig nach unten fallen und somit eine Kollision kaum möglich ist, können in das konische Kühlrohr Prallbleche eingefügt werden, die den Strömungsverlauf stören sollen, und damit die Möglichkeit einer Kollision deutlich erhöhen.The inventor has recognized through the experiments that at temperatures below -120 ° C. and with a smooth surface on the inner wall, no ice formation can be recorded on the surface. This is due to the fact that the heat is withdrawn so quickly from the small water droplet due to the high temperature difference between the water droplet and the gas atmosphere in the cryo-tube that the water droplets come into contact with the inner wall of the cryo-tube or the conical cooling tube, already has a stable ice envelope. Taking into account this knowledge and the fact that the drops fall in a straight line and a collision is hardly possible, baffle plates can be inserted into the conical cooling tube, which are intended to disrupt the flow, and thus the Significantly increase the possibility of a collision.
Eine andere Variante sieht den zusätzlichen Einsatz einer Sprühdüse mit kegelförmigen Sprühbild vor. Damit wird der teilweise gefrorene Wassertropfen mit einer weiteren Wasserschicht versehen und ein schichtweiser Aufbau ermöglicht. Der äußere Durchmesser des Sprühkegels muß so abgestimmt werden, daß er beim Ausbreiten in der konische Kühlröhre im Durchmesser mindestens 10 % kleiner ist als der Innendurchmesser der konischen Kühlröhre in diesem Bereich.Another variant provides for the additional use of a spray nozzle with a conical spray pattern. In this way, the partially frozen water drop is provided with a further layer of water and a layer-by-layer structure is made possible. The outer diameter of the spray cone must be adjusted so that it is at least 10% smaller in diameter when it spreads out in the conical cooling tube than the inner diameter of the conical cooling tube in this area.
Das zur Erzeugung bzw. zur Aufrechterhaltung der Strömungsgeschwindigkeit erforderliche kalte Gas wird der Cryo-Röhre im oberen Bereich entnommen und mit Hilfe eines Gebläses im Fuß der konischen Kühlröhre wieder eingeblasen, also im Kreislauf gefördert.The cold gas required to generate or maintain the flow rate is taken from the cryo-tube in the upper area and blown back in with the aid of a blower in the base of the conical cooling tube, i.e. circulated.
Wird die Zufuhr des kalten Gasstroms unterbrochen, gelangen die Wassereis-Partikel, durch den Transportkanal in den darunter liegenden Sammelbehälter. Damit ist eine kontinuierliche Fertigung möglich. Vom Sammelbehälter gelangen die Wassereis-Partikel entweder in einen Transportbehälter oder in einen Mischbehälter, indem sie mit CO2-Pellets oder CO2-Schnee gemischt werden können. Auf diese Art kann ein Strahlmittel-Gemische hergestellt werden, das die kryogenen Vorteile der CO2-Partikel und und die mechanischen Eigenschaften eines festen Strahlmittels in sich vereint.If the supply of the cold gas flow is interrupted, the water ice particles pass through the transport channel into the collecting container below. This enables continuous production. From the collecting container, the water ice particles get either into a transport container or into a mixing container in which they can be mixed with CO 2 pellets or CO 2 snow. In this way, a blasting agent mixture can be produced which combines the cryogenic advantages of the CO 2 particles and the mechanical properties of a solid blasting agent.
Vorteilhaft dabei ist, dass die Aggressivität des Strahlmittel-Gemisches durch die Fahrweise der Wassereis-Fertigung bestimmt werden kann.The advantage here is that the aggressiveness of the blasting agent mixture can be determined by the way in which the water ice production is operated.
Der gesamte Fertigungsablauf, also die Beaufschlagung der Sprühdüsen, die Sprühparameter, die Temperatur des eingesprühten Wassers, die Zufuhr des kalten Gasstromes und somit die Strömungsgeschwindigkeit, die Temperaturregelung in der Cryo-Röhre sowie seiner Parameter erfolgt durch eine zentrale Steuerung nach vorgegebenen Programmen, die aufgrund der Vielzahl von Einflußgrößen experimentell ermittelt und aufgestellt werden müssen. Das nach einem vorgegebenen Programm gefertigte Wassereis gelangt durch das Entnahmesystem in bestimmter Menge in den Misch- oder Sammelbehälter. Hier werden bei Bedarf CO2- Partikel zugegeben.The entire production process, i.e. the application of the spray nozzles, the spray parameters, the temperature of the sprayed water, the supply of the cold gas flow and thus the flow rate, the temperature control in the cryo-tube and its parameters is carried out by a central control according to predetermined programs that are based on the multitude of influencing factors must be determined and set up experimentally. The water ice produced according to a specified program passes through the extraction system in a certain amount into the mixing or collecting container. If necessary, CO2 particles are added here.
In Weiterführung der erfinderischen Lösung ist eine Aufteilung des Innenraumes der Cryo-Röhre in mehrere Strömungssegmente und Strömungskanäle vorgesehen. In Abhängigkeit von der Anzahl der Strömungssegmente sind die Tropfdüsen im Verteilerkopf geichmäßig zu Gruppen, mit gleichen oder unterschiedlichen Tropfdüsen, zusammengefasst.In a continuation of the inventive solution, a division of the interior of the cryo-tube into several flow segments and flow channels is provided. Depending on the number of flow segments, the drip nozzles in the distributor head are combined into groups with the same or different drip nozzles.
Diese Konstruktion ermöglicht, in Verbindung mit der Mehrfacheindüsung von Wasser und Stickstoff und unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten in den einzelnen Strömungssegmenten, eine deutlich bessere Einflußnahmen auf die Bildung von tiefkalten Wassereispartikel.In connection with the multiple injection of water and nitrogen and different flow velocities in the individual flow segments, this construction enables a significantly better influence on the formation of cryogenic water ice particles.
Für die Anwendung des gibt es zwei Hauptrichtungen:
- 1. Strahlanlage für den universellen Einsatz
- 2. Sonderanlage für spezielle Einsätze
- 1. Blasting machine for universal use
- 2. Special system for special applications
Beim Strahlen im universellen Einsatz gelangt das Strahlmittel, als reines Wassereis mit Hilfe eines speziellen Transport- und Lagerbehälters zur Strahlanlage. Der Transport- und Lagerbehälter ist einseitig konisch ausgeführt und mit einem Adapter versehen, der das Anschließen an die Cryo-Röhre und die Srahlanlage rmöglicht. Die Strahlanlage ist als Zweikammer-Strahlanlage ausgebildet und ermöglicht somit wahlweise das Reinigen mit reinem Wassereis, oder mit reinem Trockeneis oder mit einem Gemisch aus Wasser- und Trockeneis. Das Strahlmittelgemisch kann, in Abhängigkeit von der Art der Verunreinigung, in der Strahlanlage eingestellt werden. Die Strahlanlage ist so konstruiert, dass das Wassereis nicht mit der Umgebungsluft in Kontakt kommt und dass durch eine Kühlung der Kontakt mit warmen Bauteilen verhindert wird.When blasting in universal use, the abrasive reaches the blasting system as pure water ice with the help of a special transport and storage container. The transport and storage container has a conical design on one side and is provided with an adapter that enables connection to the cryo-tube and the blasting system. The blasting system is designed as a two-chamber blasting system and thus enables cleaning with pure water ice, or with pure dry ice or with a mixture of water and dry ice. The mix of blasting media can be adjusted in the blasting system depending on the type of contamination. The blasting system is designed in such a way that the water ice does not come into contact with the ambient air and that contact with warm components is prevented by cooling.
Für spezielle Einsätze, zum Beispiel zum Reinigen von Strahltriebwerken auf dem Gate, zum Entfernen der Beläge an Dampfturbinenläufern im Kraftwerk, oder zum Reinigen von Mischbehältern und Rührwerken wird, um effektiv zu arbeiten, eine angepasste Strahlanlage benötigt. Diese Anlage unterscheidet sich von einer universellen Strahlanlage durch begrenzte Einsatzzeit, gleiche Aufgabenstellungen, geringen Bedarf an Strahlluft, relativ hohen Strahlmitteldurchsatz in kurzer Zeit und Nutzung der Strömungsverhältnisse.For special applications, e.g. cleaning jet engines on the gate, removing the deposits on steam turbine rotors in the power plant, or cleaning mixing containers and agitators, an adapted blasting system is required in order to work effectively. This system differs from a universal blasting system in that it has a limited operating time, the same tasks, a low requirement for blasting air, a relatively high throughput of blasting media in a short time and use of the flow conditions.
Der Transport- und Lagerbehälter für tiefkaltes Wassereis wird mit der für einen Einsatz benötigtem Strahlmittelmenge und Zusammensetzung, Gemisch aus tiefkaltem Wassereis und CO2-Trockeneis, befüllt und um 180° um seine Achse gedreht auf den Adapter in der Strahlanlage gesetzt. An den Adater ist die Dosierung und der Injektor angeschlossen. Nach Anliegen der Strahlluft und Öffnen des Dosierhahnes beginnt der Strahlvorgang. Der Strahlmittelaustrag nach dem Injektorprinzip kann durch den, durch die Sublimation der CO2-Partikel im Transportbehälter entstandenen Druck oder durch einen gesonderten Druckanschluß am Transportbehälter unterstützt werden.The transport and storage container for deep-cold water ice is filled with the amount and composition of blasting media required for an application, a mixture of deep-cold water ice and CO 2 dry ice, and rotated by 180 ° on the adapter in the blasting system. The dosage and the injector are connected to the adapter. The blasting process begins after the blasting air has been applied and the metering tap has been opened. The Blasting media discharge according to the injector principle can be supported by the pressure created by the sublimation of the CO2 particles in the transport container or by a separate pressure connection on the transport container.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein aggressives, aber trotzdem schonend arbeitendes Strahlmittel gezielt, in einem Arbeitsgang, erzeugt werden kann, das kryogene und mechanische Eigenschaften vereint und deren Partikelgröße, -form und -aufbau schon bei der Fertigung festgelegt werden kann und damit neue Einsatzbereiche, beispielsweise bei der Strahlturbinenreinigung, bei der Turbinenreinigung sowie in der chemischen Industrie, ermöglicht.The main advantage of the invention is that an aggressive, but nonetheless gently working blasting agent can be produced in a targeted manner in one operation, which combines cryogenic and mechanical properties and whose particle size, shape and structure can be determined during manufacture and thus enabling new areas of application, for example in jet turbine cleaning, in turbine cleaning and in the chemical industry.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein Strahlmittel zur Verfügung steht, dass die turnusmäßige Reinigung von Bauteilen, die einer hohen thermischen oder mechanischen Belastung ausgesetzt sind, ermöglicht, ohne die eventuell vorhandenen Mikrorisse „zuzuhämmern“ oder ohne die Oberflächen zu zerkratzen und die Krsatzer als Fehlstellen gedeutet werden.Another essential advantage of the invention is that a blasting agent is available that enables the regular cleaning of components that are exposed to high thermal or mechanical loads without “hammering” the microcracks or without scratching the surfaces the scratches are interpreted as defects.
Vorteilhaft ist weiterhin, daß die Fertigung des Wassereises, nach einem bestimmten Programm, mit einstellbaren Parametern, kontinuierlich in einem Arbeitsgang erfolgen und die Qualität dadurch konstant gehalten werden kann.It is also advantageous that the water ice can be produced continuously in one operation according to a specific program, with adjustable parameters, and the quality can thereby be kept constant.
Vorteilhaft ist weiterhin, daß das Strahlmittel durch Anpassung von Gegenströmung und Einsprühparameter schichtweise aufgebaut wird.It is also advantageous that the blasting agent is built up in layers by adapting the counterflow and the injection parameters.
Vorteilhaft ist weiterhin, daß die eingesprühten Wassertropfen durch die Gegenströmung abgebremst, die Einfrierzeit verlängert und durch die Kollision mit nachfolgenden Wassertropfen oder durch Beschichten mit, durch den Sprühnebel der Sprühdüse erzeugten Wassertröpfchen vergrößert werden können.It is also advantageous that the sprayed water droplets are slowed down by the countercurrent, the freezing time is extended and can be increased by colliding with subsequent water droplets or by coating with water droplets generated by the spray mist of the spray nozzle.
Vorteilhaft ist weiterhin, dass die Wassereis-Partikel in unterschiedlichen geometrischen Formen, von kleinen fast kugelförmigen Partikeln, über kantige Bruchstücke, mit glatten oder kantigen Flächen, bis zu großen kugelförmigen Partikeln in einem Fertigungsablauf hergestellt werden können.It is also advantageous that the water ice particles can be produced in different geometric shapes, from small, almost spherical particles, through angular fragments, with smooth or angular surfaces, to large spherical particles in one production process.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Wassereis ohne Unterbrechung des Fertigungsablaufes entnommen werden kann.Another advantage is that the water ice can be removed without interrupting the production process.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Verbrauch an Stickstoff reduziert und besser dosiert werden kann.Another advantage is that the consumption of nitrogen can be reduced and metered better.
Vorteilhaft ist weiterhin, dass durch die erzwungene Strömung die Wassereis-Partikel durchfrieren und ein Zusammenfrieren der gefertigten Wassereis-Partikel im Sammelraum verhindert werden kann.It is also advantageous that the forced flow can freeze the water ice particles and prevent the produced water ice particles from freezing together in the collecting space.
Ein weiterer Vorteil der kompakten Fertigung besteht darin, dass das Strahlmittel, von der Fertigung bis zum Strahlvorgang, nicht mit der Umgebungsluft in Kontakt kommt.Another advantage of compact production is that the blasting media does not come into contact with the ambient air from production to the blasting process.
Als ein weiterer Vorteil hat sich die Möglichkeit erwiesen, dass das Wassereis mit CO2-Partikeln oder CO2-Schnee gemischt werden kann und somit die thermische Wirkung erhöht wird.Another advantage has proven to be that the water ice can be mixed with CO 2 particles or CO 2 snow, thus increasing the thermal effect.
Als vorteilhaft wird weiterhin angesehen, daß das nach dem Zusammenführen des Wassereises mit CO2-Partikeln entstehende Gas als Schutzgas gegen Erwärmung und Umgebungsluft sowie zur Unterstützung des Strahlvorgangs eingesetzt werden kann Als weiterer Vorteil kann die 2-fache Zufuhr des Stickstoffs in getrennten Bereichen, mit unterschiedlicher Aufgabe
- 1. Erzeugung und Halten einer kalten Gasatmosphäre
- 2. Spezielle Kühlung der eingesprühten Wassertropfen angesehen werden
- 1. Creation and maintenance of a cold gas atmosphere
- 2. Special cooling of the sprayed water droplets are considered
Die Erfindung soll anhand von 3 Ausführungsbeispielen beschrieben werden.The invention will be described on the basis of 3 exemplary embodiments.
Es zeigen
- Bild 1 : Aufbau der Vorrichtung zur Fertigung des tiefkalten Wassereises
- Bild 2 : Zweikammer Strahlanlage für den universellen Einsatz
- Bild 3 : Sonderstrahlanlage
- Bild 4 : Mehrkammervorrichtung zur Fertigung von tiefkaltem Wassereis
- Fig. 1: Structure of the device for the production of the deep-cold water ice
- Fig. 2: Two-chamber blasting system for universal use
- Fig. 3: Special blasting system
- Fig. 4: Multi-chamber device for the production of deep-cold water ice
Die im Bild 1 dargestellte Vorrichtung zum Herstellen von tiefkaltem Wassereis besteht im Kernstück aus einer zylindrischen isolierten Cryo-Röhre (
Das Bodenteil (
Im oberen Bereich der zylindrischen Kühlröhre (
Der Verteilerkopf (
Der zum Kühlen erforderliche Stickstoff wird über die Stickstoffeitung (
Am Knoten (
Der Transport- und Lagerbehälter (
Die Strahlmaschine (
Die Trockeneiskammer (
Die Sonderstrahlanlage (
Anschließend wird der Injektor (
Nachdem alle Leitungen geschlossen sind, wird der Wassertank (
Anschließend wird die Stickstoffzufuhr durch Öffnen des Sicherheitssperrventils (
Durch die Zufuhr von Stickstoff mit hohem Druck und dem Versprühen in der Cryo-Röhre (
Ist die vorgesehene Temperatur von - 125 °C bis - 180 °C im Inneren der Cryo-Röhre (
Die Fertigung des Wassereises kann beginnen. Dazu wird das Wasserventil (
Die so geregelten Wassermengen gelangen durch die Leitung (
Um bei Pausenbetrieb ein Einfrieren der Düsen zu verhindern, wird das Wasser (
Mit Öffnen des Sprühventils (
Wasser, durch die Sprühdüse (
Die Wassertropfen (
Um die Einfrierzeit zu erhöhen sind verschiedene Schritte vorgesehen.Various steps are provided to increase the freezing time.
Der erste Schritt ist der Aufbau einer Gegenströmung (
Eine pulsierende Gegenströmung, die durch Öffnen und Schliessen des Sperrschiebers (
Beim Abkühlen des Wassertropfens (
In dem Kühlbereich (
Das gefertigte Wassereis sammelt sich im Sammelbereich (
Ist eine bestimmte Menge von Wassereis (
Der Transport- und Lagerbehälter (
Durch die unterschiedliche Kombination von Wassereis (
Die Sonderstrahlanlage (
Der Transportbehälter (
An das Gasventil (
Eine weitere Ausführung der Gasstation (
Ist der Transportbehälter (
Im Injektor (
In Bild
Über den Stickstoffring (
Die Wassersprühdüsen (
Nachdem der Innenraum (
Die durch das Einsprühen von Wasser und Stickstoff, sowie durch die Gebläse (
Das fertige tiefkalte Wassereis (
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Cryo-RöhreCryo-tube
- 22
- InnenmantelInner jacket
- 33
- DeckelteilCover part
- 44th
- BodenteilBottom part
- 55
- Deckelcover
- 66th
- TropfdüseDrip nozzle
- 77th
- Halterungbracket
- 88th
- WasserkühlringWater cooling ring
- 99
- VerteilerkopfDistributor head
- 1010
- KältedüseCooling nozzle
- 1111
- WassertröpfchenWater droplets
- 1212th
- AustrittsöffnungOutlet opening
- 1313th
- konische Kühlröhreconical cooling tube
- 1414th
- StellschraubeAdjusting screw
- 1515th
- Flanschflange
- 1616
- SperrschieberGate valve
- 1717th
- T-StückTee
- 1818th
- AbfüllschieberFilling slide
- 1919th
- Transport- und LagerbehälterTransport and storage containers
- 2020th
- SprühringSpray ring
- 2121
- AbsaugstutzenSuction nozzle
- 2222nd
- Rohrpipe
- 2323
- Gebläsefan
- 2424
- Rohrpipe
- 2525th
- PrallblechBaffle plate
- 2626th
- WassertankWater tank
- 2727
- Tanktank
- 2828
- KetteChain
- 2929
- AbsperrventilShut-off valve
- 3030th
- Dosierungdosage
- 3131
- Adapteradapter
- 3232
- VerschlußschieberLocking slide
- 3333
- SprühdüseSpray nozzle
- 3434
- MeßblendeOrifice plate
- 3535
- T-StückTee
- 3636
- Rohrpipe
- 3737
- SperrventilCheck valve
- 3838
- Rohrpipe
- 3939
- DrosselventilThrottle valve
- 4040
- DruckkammerPressure chamber
- 4141
- TropfventilDrip valve
- 4242
- Wasserwater
- 4343
- WassersteuerblockWater control block
- 4444
- SprühventilSpray valve
- 4545
- SrühdüseSpray nozzle
- 4646
- SprühkegelSpray cone
- 4747
- StrömungsstreckeFlow path
- 4848
- ÜberdruckventilPressure relief valve
- 4949
- Pumpepump
- 5050
- Leitungmanagement
- 5151
- DruckbegrenzungsventilPressure relief valve
- 5252
- SicherheitssperrventilSafety shut-off valve
- 5353
- DurchflußmesserFlow meter
- 5454
- Kühlleitung Cryo-RöhreCooling line cryo-tube
- 5555
- Kühlleitung für WassertropfenCooling pipe for water droplets
- 5656
- Druckanzeige Cryo-RöhreCryo-tube pressure display
- 5757
- Druckanzeige VerteilerkopfPressure display distributor head
- 5858
- AblaßventilDrain valve
- 5959
- StickstoffleitungNitrogen line
- 6060
- Knotennode
- 6161
- Druckbehälterpressure vessel
- 6262
- isolierender Mantelinsulating coat
- 6363
- ÜberdruckventilPressure relief valve
- 6464
- StrahlmaschineShot blasting machine
- 6565
- Adapteradapter
- 6666
- AnschlußstutzenConnecting piece
- 6767
- WassereiskammerWater ice chamber
- 6868
- TrockeneiskammerDry ice chamber
- 6969
- SicherheitsventilSafety valve
- 7070
- StutzenSupport
- 7171
- Deckelcover
- 7272
- StutzenSupport
- 7373
- Verdichtercompressor
- 7474
- VerflüssigerCondenser
- 7575
- VerdampferEvaporator
- 7676
- ZufuhrleitungSupply line
- 7777
- RückflußleitungReflux line
- 7878
- DosierwalzeDosing roller
- 7979
- DosierwalzeDosing roller
- 8080
- InjektorInjector
- 8181
- TransportluftanschlußTransport air connection
- 8282
- StrahlluftJet air
- 8383
- WasserventilWater valve
- 8484
- Isolationisolation
- 8585
- Leitungmanagement
- 8686
- Leitungmanagement
- 8787
- GegenströmungCountercurrent
- 8888
- KühlbereichCooling area
- 8989
- SammelbereichCollection area
- 9090
- WassereisWater ice
- 9191
- Anzeige für TropfwasserDisplay for dripping water
- 9292
- Anzeige für SprühwasserDisplay for water spray
- 9393
- TrockeneisDry ice
- 9494
- StrahlmittelgemischBlasting media mixture
- 9595
- SonderstrahlanlageSpecial blasting system
- 9696
- Rahmenframe
- 9797
- TransportbehälterTransport container
- 9898
- Konuscone
- 9999
- SperrventilCheck valve
- 100100
- Adapteradapter
- 101101
- Strahlmittel-GemischBlasting media mixture
- 102102
- InjektorInjector
- 103103
- Zuführung StrahlgasFeeding jet gas
- 104104
- GasventilGas valve
- 105105
- StrahlmittelschlauchAbrasive hose
- 106106
- Düsejet
- 107107
- DruckventilPressure valve
- 108108
- Zufuhr StickstoffSupply of nitrogen
- 109109
- Motorengine
- 110110
- SperrventilCheck valve
- 111111
- GasstationGas station
- 112112
- Dosierungdosage
- 113113
- Isolationisolation
- 114114
- Innenrauminner space
- 115115
- Verdichtercompressor
- 116116
- VerdampferEvaporator
- 117117
- KühlleitungCooling pipe
- 118118
- Mantelcoat
- 119119
- StrömungssegmentFlow segment
- 120120
- Konuscone
- 121121
- Kragencollar
- 122122
- Einsatzcommitment
- 123123
- Zylindercylinder
- 124124
- Konuscone
- 125125
- Ripperib
- 126126
- Ringring
- 127127
- StrömungskanalFlow channel
- 128128
- Motorengine
- 129129
- AbsaugstutzenSuction nozzle
- 130130
- Rohrpipe
- 131131
- DruckrohrPressure pipe
- 132132
- Deckelcover
- 133133
- VerteilerkopfDistributor head
- 134134
- StickstoffringNitrogen ring
- 135135
- Düsejet
- 136136
- Innenrauminner space
- 137137
- StickstoffringNitrogen ring
- 138138
- Düsejet
- 139139
- WassersprühdüseWater spray nozzle
- 140140
- TropfventilDrip valve
- 141141
- DruckanzeigePressure gauge
- 142142
- TropfdüsenDrip nozzles
- 143143
- WassertropfenWaterdrop
- 144144
- DruckraumPrinting room
- 145145
- Wasserwater
- 146146
- SprühventilSpray valve
- 147147
- tiefkaltes Wassereiscryogenic water ice
- 148148
- AuslaßOutlet
- 149149
- EntnahmevorrichtungExtraction device
- 150150
- AbstreiferScraper
- 151151
- FüllraumFilling space
Unabhängiger Schutz wird beansprucht für ein Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen Strahlmittels zum Strahlen von Körpern, Oberflächen, Innenräumen und dgl., aus verfestigtem Wasser, das mit einer Temperatur von + 1 °C bis + 95 °C in eine bis zu - 185 °C kalte Stickstoffatmosphäre, durch Eintropfen und Einsprühen oder Eindüsen eingebracht wird, wobei die kalte Atmosphäre so bewegt wird, daß ihre Strömung, durch entsprechende Leiteinrichtungen, mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, der Einsprührichtung entgegen wirkt.Independent protection is claimed for a method for producing the blasting agent according to the invention for blasting bodies, surfaces, interiors and the like, from solidified water, which at a temperature of + 1 ° C to + 95 ° C in a temperature of up to - 185 ° C cold nitrogen atmosphere, is introduced by dropping and spraying or injecting, the cold atmosphere being moved in such a way that its flow, through appropriate guide devices, at different speeds, counteracts the direction of injection.
Weiterhin wird selbständiger Schutz beansprucht für eine Vorrichtung zum Herstellen eines Strahlmittels zum Strahlen von Körpern, Oberflächen, Innenräumen und dgl. das speziell verfestigtes Wasser aufweist und sich bevorzugt dadurch ausweist, daß eine gezielte, in ihrer Intensität veränderbare Strömung in der Vorrichtung, der Strömungsrichtung des eingebrachten Wassers entgegen wirkt und damit die Kühlzeit der Wassereis-Partikel verlängert.Furthermore, independent protection is claimed for a device for producing a blasting agent for blasting bodies, surfaces, interiors and the like. Which has specially solidified water and is preferably characterized by the fact that a targeted, variable in intensity flow in the device, the direction of flow of the counteracts introduced water and thus extends the cooling time of the water ice particles.
Weiterhin wird selbständiger Schutz beansprucht für das erfindungsgemäß hergestellte Strahlmittel daß verfestigtes Wasser aufweist und in mehreren Schichten gefertigt werden kann.Furthermore, independent protection is claimed for the blasting media produced according to the invention that has solidified water and can be produced in several layers.
Weiterhin wird selbständiger Schutz beansprucht für ein Verfahren zum Strahlen von Körpern, Oberflächen, Innenräumen und dgl., wobei das erfindungsgemäß hergestellte Strahlmittel verwendet, bei Bedarf mit CO2-Partikeln gemischt und so behandelt wird, daß es nicht mit der Umgebungsluft oder Bauteilen der Vorrichtung die Umgebungstemperatur besitzen, in Kontakt kommt.Furthermore, independent protection is claimed for a method for blasting bodies, surfaces, interiors and the like. The blasting agent produced according to the invention is used, mixed with CO 2 particles if necessary and treated in such a way that it does not mix with the ambient air or components of the device have the ambient temperature, comes into contact.
Weiterhin wird selbständiger Schutz beansprucht für das erfindungsgemäß hergestellte Strahlmittel, das spezielle, durch die Art der Fertigungsablaufes unterschiedliche Formen und Größen aufweist, und in mit einem Bereich von 0,4 bis 8 mm, vorzugsweise 1 bis 6 mm zum Verdichten von Oberflächen gefertigt werden kann.Furthermore, independent protection is claimed for the blasting abrasive produced according to the invention, which has special shapes and sizes, different due to the type of production process, and can be produced in a range of 0.4 to 8 mm, preferably 1 to 6 mm for compacting surfaces .
Weiterhin wird selbständiger Schutz beansprucht für eine Vorrichtung die das Strahlen mit tiefkaltem Wassereis oder mit CO2-Partikeln oder mit einem Gemisch aus tiefkaltem Wassereis und CO2-Partikeln ermöglicht und durch ihre Konstruktion eine Kondensatbildung sowie das Entstehen eines Wasserfilmes an den tiefkalten Wassereis-Partikeln verhindert. Furthermore, independent protection is claimed for a device that enables blasting with deep-cold water ice or with CO 2 particles or with a mixture of deep-cold water ice and CO 2 particles and, due to its construction, condensate formation and the formation of a water film on the deep-cold water ice particles prevented.
Weiterhin wird selbständiger Schutz beantragt für ein Verfahren zum Reinigen von Strahltriebwerken unter Verwendung des erfindungsgemäß hergestellten tiefkalten Wassereises, dass durch pulsierendes Einbringen des Strahlmittels mit geringem Druck und unter veränderlichen Strahlwinkeln eine effektive Reinigung auf dem Gate bei einem geringen Lärmpegel ermöglicht.Furthermore, independent protection is requested for a method for cleaning jet engines using the cryogenic water ice produced according to the invention, which enables effective cleaning on the gate at a low noise level by pulsing the blasting agent with low pressure and at variable jet angles.
Weitere besonders vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind:
- Fertigung von tiefkalten Wassereis-Partikeln unterschiedlicher Form und Größe nach einem vorgegebenen Programmablauf.
- Auswechselbare Tropfenbildner zur Herstellung von Wassereis-Tropfen unterschiedlicher Größen und Formen bei gleichen Parametern
- Regelbare und getrennte Stickstoffzufuhr für die Erzeugung eines kalten Gasstromes und zur Kühlung der Wassertröpfchen.
- Gezielte Fertigung von Gemischen aus Wassereis-Partikeln mit unterschiedlichen Größen und Formen der einzelnen Partikel.
- Möglichkeit das Wassereis bei kontinuierlicher Fertigung zu entnehmen.
- Mittel die Einwirkzeit der Umgebungstemperatur auf die Wassertröpfchen zu erhöhen. Möglichkeit das tiefkalte Wassereis nach der Fertigung mit CO2-Partikeln so zu mischen, das eine Kondensatbildung verhindert wird.
- Mittel, das nach dem Zusammenführen entstehende CO2-Gas als Schutzgas gegen Erwärmung und Umgebungsluft einzusetzen und/oder zur Kühlung des Wassereises einzusetzen;
- Production of cryogenic water ice particles of different shapes and sizes according to a specified program sequence.
- Interchangeable droplet formers for the production of water ice droplets of different sizes and shapes with the same parameters
- Controllable and separate nitrogen supply for generating a cold gas flow and for cooling the water droplets.
- Targeted production of mixtures of water ice particles with different sizes and shapes of the individual particles.
- Possibility to remove the water ice during continuous production.
- Means to increase the exposure time of the ambient temperature to the water droplets. Possibility of mixing the deep-cold water ice with CO 2 particles after production in such a way that condensation is prevented.
- Means to use the CO 2 gas produced after the merging as a protective gas against heating and ambient air and / or to use it to cool the water ice;
Es ist deutlich geworden, dass die vorliegende Erfindung ein neuartiges Herstellungsverfahren bereitstellt, das insbesondere Wassereis-Partikel in neuartiger Weise aus Wasser mit hoher veränderbarer Abkühlgeschwindigkeit und damit mit unterschiedlicher Härte und in verschiedenen Größen und Schichten, durch Verlängerung der Kühlzeit durch Erzeugung einer Gegenströmung fertigen kann und bei Bedarf mit CO2-Partikeln zusammenführen kann, so dass ein stabiles aggressives aber trotzdem schonend arbeitendes CO2-Wassereis-Gemisch entsteht.It has become clear that the present invention provides a novel manufacturing method that can produce water ice particles in a novel way from water with a high variable cooling rate and thus with different hardness and in different sizes and layers, by extending the cooling time by generating a countercurrent and, if necessary , can merge with CO 2 particles, so that a stable, aggressive but nonetheless gently working CO 2 water ice mixture is created.
Aus der vorangegangenen Darstellung sind zahlreiche Vorteile der vorliegenden Erfindung deutlich geworden. Unter ihnen sind vor allem zu nennen: Numerous advantages of the present invention have become clear from the preceding illustration. The main ones to be mentioned are:
Es steht ein Strahlmittel zur Verfügung, das die vorteilhafte mechanische Wirkung des festen Wassereises und die thermischen Vorteile der CO2-Strahltechnik in sich vereint.A blasting agent is available that combines the advantageous mechanical effect of solid water ice and the thermal advantages of CO 2 blasting technology.
Das Wassereis oder das CO2-Wassereis-Gemisch kann in seiner Härte und Aggressivität dem zu reinigenden Bauteil und der Verunreinigung gezielt angepasst werden.The hardness and aggressiveness of the water ice or the CO 2 water ice mixture can be specifically adapted to the component to be cleaned and the contamination.
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, dass die Möglichkeit besteht, mit dem erfindungsgemäßen Strahlmittel auch Großbauteile im eingebauten Zustand zu reinigen, ohne das ein zeitaufwendiger Ein- und Ausbau erforderlich ist, da keine festen Bestandteile zurück bleibenIt has proven to be particularly advantageous that there is also the possibility of using the blasting agent according to the invention to clean large components in the installed state without the need for time-consuming installation and removal, since no solid components remain
Als ebenfalls sehr vorteilhaft hat sich der mehrschichtige Aufbau des erfindungsgemäßen Strahlmittels aus verfestigtem Wasser erwiesen, da er durch sein besonderes Bruchverhalten das Reinigen von hintereinander liegenden Ebenen, zum Beispiel bei Strahltriebwerken, ermöglicht.The multi-layer structure of the blasting agent according to the invention made of solidified water has also proven to be very advantageous, since its special fracture behavior enables the cleaning of planes lying one behind the other, for example in jet engines.
Das CO2-Wassereis-Gemisch kann in Verbindung mit einem speziell aufbereiteten warmen Druckluftstrom, zur Reinigung von unbeheizten Bauteilen, unter Beibehaltung einer bestimmten Temperaturdifferenz zwischen Bauteil und CO2-Wassereis-Gemisch, eingesetzt werden.The CO 2 water ice mixture can be used in conjunction with a specially prepared, warm compressed air stream to clean unheated components while maintaining a certain temperature difference between the component and the CO 2 water ice mixture.
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