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

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 Download PDF

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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.

Aus WO 2003 101667 A1 ist bekannt, dass CO2-Pellets als festes Strahlmittel zur Reinigung von Oberflächen eingesetzt werden. Die CO2-Pellets wirken als weiches, nicht sehr abrasives Strahlmittel, wodurch keine Beschädigung der zu reinigenden Oberfläche erfolgt. Durch die Temperatur von ca. -78°C der CO2-Pellets wird zwischen Verunreinigung und der Oberfläche des zu reinigenden Bauteil eine Thermospannung hervorgerufen, die zum Ablösen der Verunreinigung führt (kryogener Effekt). Dabei werden CO2-Pellets, CO2-Schnee oder allgemein CO2-Partikel und Druckluft als Energieträger eingesetzt. Nachteilig beim Reinigen mit CO2 als Strahlmittel ist allerdings, dass nur eine geringe abrasive Wirkung zu verzeichnen ist. Diese geringe Abrasivität schränkt den Einsatzbereich für diese Reinigungstechnologie ein.Out WO 2003 101667 A1 it is known that CO 2 pellets are used as a solid blasting agent for cleaning surfaces. The CO 2 pellets act as a soft, not very abrasive blasting agent, which means that there is no damage to the surface to be cleaned. Due to the temperature of approx. -78 ° C of the CO 2 pellets, a thermal voltage is created between the contamination and the surface of the component to be cleaned, which leads to the contamination being detached (cryogenic effect). CO 2 pellets, CO 2 snow or generally CO2 particles and compressed air are used as energy sources. The disadvantage of cleaning with CO2 as a blasting agent, however, is that only a slight abrasive effect is recorded. This low level of abrasiveness restricts the area of application for this cleaning technology.

Aus der DE 103 09 191 A1 ist eine Vorrichtung zum Trockeneisstrahlen mit einem Gemisch aus Druckluft und Trockeneis zum Reinigen von Oberflächen bekannt. Als Nachteil hat sich die Sprödigkeit der CO2-Pellets herausgestellt. Durch die Sprödigkeit gehen ca. 70% der Menge der CO2-Pellets ungenutzt verloren bzw. wirken sich durch Kühlung des Arbeitsbereiches negativ aus. Mit dem Einsatz von zerkleinerten CO2-Pellets wird die Trefferquote deutlich erhöht und die eingesetzten CO2- Pellets besser genutzt.From the DE 103 09 191 A1 a device for dry ice blasting with a mixture of compressed air and dry ice for cleaning surfaces is known. The brittleness of the CO 2 pellets has proven to be a disadvantage. Due to the brittleness, approx. 70% of the amount of CO 2 pellets is lost unused or has a negative effect due to the cooling of the work area. With the use of shredded CO 2 pellets, the hit rate is significantly increased and the CO 2 pellets used are better used.

In der DE 10 2009 027 974 B4 wird ein Mahlwerk zum Zerkleinern der CO2-Pellet beschrieben, bei dem zwei gegenläufige Walzen die CO2- Pellets gegen eine verstellbare Brech leiste drücken und dabei zerkleinern.In the DE 10 2009 027 974 B4 describes a grinder for crushing the CO 2 pellet, in which two counter-rotating rollers press the CO 2 pellets against an adjustable crushing bar and crush them in the process.

In der DE 10 2004 057 665 A1 wird eine Vorrichtung zum Zerkleinern von CO2-Pellets und zur Dosierung in einen Luftstrom beschrieben, bei der die CO2-Pellets in einem Kegelmahlwerk zerkleinert und nach dem Injektorprinzip in den Luftstrom eingebracht werden.In the DE 10 2004 057 665 A1 describes a device for comminuting CO 2 pellets and for metering them into an air stream, in which the CO 2 pellets are comminuted in a conical grinder and introduced into the air stream according to the injector principle.

Die DE 20 2010 000 713 U1 beschreibt eine Verarbeitungsmaschine für Trockeneis, in der die CO2-Pellets mit Hilfe von profilierten Walzen auf die vom Einsatz abhängige Form und Struktur gebracht werden.The DE 20 2010 000 713 U1 describes a processing machine for dry ice, in which the CO 2 pellets are brought into the shape and structure depending on the use with the help of profiled rollers.

In der DE 196 36 305 C1 wird eine Vorrichtung beschrieben, die zum Entfernen von Beschichtungen und Belägen eingesetzt wird, wobei die CO2-Pellets durch die Rauhigkeit des Schlauchinneren zerkleinert werden sollen. Dabei entsteht aber, durch den Abrieb, auch CO2-Schnee und CO2-Gas, wodurch die Leistungsfähigkeit reduziert wird.In the DE 196 36 305 C1 describes a device which is used to remove coatings and deposits, the CO 2 pellets to be comminuted by the roughness of the interior of the tube. However, the abrasion also creates CO 2 snow and CO 2 gas, which reduces performance.

In der EP 1 977 859 A1 wird eine Vorrichtung zum Zerkleinern von CO2-Pellets mittels einer Walze beschrieben.In the EP 1 977 859 A1 describes a device for comminuting CO 2 pellets by means of a roller.

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.

In DE 100 10 012 A1 und DE 201 15 013 U1 werden dem Druckluftstrom CO2-Pellets und zur Erhöhung der Abrasivität ein weiteres, bei Raumtemperatur festes Strahlmittel zugegeben. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass das zugegebene feste Strahlmittel teilweise in der Anlage verbleibt bzw. eine Staubentwicklung nicht vermieden werden kann. Außerdem ist die geringe Konstanz des Mengenverhältnisses zwischen CO2-Strahlmittel und dem Zusatz Strahlmittel nachteilig.In DE 100 10 012 A1 and DE 201 15 013 U1 CO 2 pellets are added to the compressed air flow and an additional blasting agent that is solid at room temperature is added to increase the abrasiveness. The disadvantage here, however, is that some of the solid blasting media added remains in the system or the formation of dust cannot be avoided. In addition, the low constancy of the quantitative ratio between the CO 2 blasting agent and the additive blasting agent is disadvantageous.

Die DE 100 36 557 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Beimischung von festen Strahlmitteln in das CO2-Luftgemisch. Nachteilig ist die ungleichmäßige Konstanz des Mengenververhältnisses zwischen CO2-Pellets und dem Zusatzstrahlmittel und der hohe Verschleiß in der Dosiereinheit.The DE 100 36 557 A1 describes a device for adding solid blasting media to the CO 2 -air mixture. Disadvantages are the uneven constancy of the quantity ratio between CO 2 pellets and the additional blasting agent and the high level of wear and tear in the dosing unit.

Die DE 35 05 675 A1 beschreibt ein Verfahren zum Abtragen von Oberflächen, bei dem Wassereis (Wassereis-Partikel) einem Wasserstrahl beigemischt wird. Das Wassereis kann aber auch durch eisbildende Keime innerhalb des Wasserstrahls gebildet werden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass kein kryogener Effekt auftritt sondern nur ein mechanischer Abtrag zu verzeichnen ist; der aber gering ausfallen dürfte, weil die Wassereis-Partikel nur eine Temperatur von max. - 10 °C besitzen.The DE 35 05 675 A1 describes a method for removing surfaces in which water ice (water ice particles) is mixed with a water jet. The water ice can also be formed by ice-forming germs within the water jet. The disadvantage of this method is that there is no cryogenic effect but only mechanical erosion; However, this should be low because the water ice particles only have a temperature of max. - 10 ° C.

Die DE 10 2006 002 653 B4 beschreibt ein Verfahren, bei dem einem Trockeneisstrom eine betimmte Menge Wasser zu gegeben wird. Das Trockeneis hat bei diesem Reinigungsverfahren eine Wirkfunktion, da das Strahlgemisch zur Textilreinigung eingesetzt werden soll und das Wirkmittel, nach dem Waschvorgang als Gas abgeschieden wird und somit der Spühlvorgang entfällt.The DE 10 2006 002 653 B4 describes a process in which a certain amount of water is added to a dry ice stream. The dry ice has an active function in this cleaning process, since the blasting mixture is to be used for textile cleaning and the active agent is separated out as a gas after the washing process, thus eliminating the rinsing process.

In der DE 34 34 163 A1 wird dem, beim Entspannen von flüssigem CO2 entstehende CO2-Schnee, Wasser zugegeben, so dass zusätzlich Wasserschnee entsteht. Dieses Gemisch wird pelletiert und mit einem Wasserstrahl oder mit Druckluft auf die zu reinigende Fläche geblasen. Das entstendene Strahlmittel hat nur, wenn überhaupt, eine geringe Aggressivität.In the DE 34 34 163 A1 water is added to the CO 2 snow produced when the liquid CO 2 relaxes, so that additional water snow is produced. This mixture is pelletized and blown onto the surface to be cleaned with a jet of water or compressed air. The resulting blasting media is only slightly, if at all, slightly aggressive.

In der US 5 785 581 wird eine Anlage beschrieben, bei der eine kryogene Flüssigkeit, vorzugsweise flüssiger Stickstoff, als Kühlmittel zur Erzeugung von Eispartikeln genutzt wird. Hierbei werden Wassertröpfchen in einen abgekühlten Druckluftstrom eingebracht, in Eis umgewandelt und unter Nutzung des Druckgefälles aus der Strahldüse befördert. Auch hier ist nur ein mechanischer Effekt zu verzeichnen.In the U.S. 5,785,581 describes a system in which a cryogenic liquid, preferably liquid nitrogen, is used as a coolant to generate ice particles. Here, water droplets are introduced into a cooled stream of compressed air, converted into ice and conveyed out of the jet nozzle using the pressure gradient. Here, too, there is only one mechanical effect.

In DE 689 146 57 T2 wird ein Verfahren zum Herstellen von Wassereiskugeln zum Reinigen von Oberflächen beschrieben. Diese Vorrichtung ist für eine stationären Einsatz geeignet, da die Vorrichtung so konstruiert ist, dass sie eine geschlossene Einheit bildet und die Wassereis-Partikel dadurch nicht mit der Umgebungsluft in Kontakt kommen und somit keine Kondensatbildung möglich ist.In DE 689 146 57 T2 describes a method of making water ice balls for cleaning surfaces. This device is suitable for stationary use, as the device is designed in such a way that it forms a closed unit and the water ice particles do not come into contact with the ambient air and thus no condensation is possible.

In EP 0 225 081 A1 wird ein Verfahren zum Herstellen von Mikropartikeln aus gefrorenem Wasser, in der Größenordnung von 5 bis 300 µm, beschrieben. Dieses Wassereis, das durch kurzzeitiges Durchströmen einer kalten, höher viskosen Flüssigkeit entsteht hat nicht die für eine aggressive Reinigung erforderliche Temperatur und es bildet sich bei Kontakt mit der Umgebungsluft sofort Kondensat.In EP 0 225 081 A1 describes a method for producing microparticles from frozen water, on the order of 5 to 300 µm. This water ice, which is created by briefly flowing through a cold, highly viscous liquid, does not have the temperature required for aggressive cleaning and condensate forms immediately on contact with the ambient air.

In der DE 10 2010 020 618 A1 wird ein Verfahren zum Herstellen von CO2-Pellets oder CO2-Partikel mit erhöhter mechanischer Härte und Abrasivität beschrieben, bei dem durch Zuführung von Wasser, CO2-Wassereispartikel gefertigt werden. Nachteilig daran ist, dass die Wassereispartikel noch zerkleinert werden müssen und dabei durch den erforderlichen Druck, wieder ein Wasserfilm entsteht.In the DE 10 2010 020 618 A1 describes a method for producing CO 2 pellets or CO 2 particles with increased mechanical hardness and abrasiveness, in which CO 2 water ice particles are produced by adding water. The disadvantage of this is that the water ice particles still have to be crushed and a water film is created again due to the required pressure.

In WO 2015/074765 A1 werden verschiedene Möglichkeiten zur Fertigung von Wassereis beschrieben. Nachteilig dabei ist, dass das Wassereis nochmals zerkleinert werden muß bzw. ein Kontakt mit der Umgebungsluft nicht zu vermeiden ist. Es ist weiterhin ein Zylinder beschrieben, der es ermöglicht, durch verschiedene Düsengrößen Wassereis-Partikel in unterschiedlichen Größen zu fertigen. Als Nachteil hat sich die relativ starre Kühlung durch Einsprühen bzw. Entspannen von flüssigem Stickstoff erwiesen, bei der gleichzeitig eine kalte Gasatmosphäre geschaffen und die eingedüsten Wassertröpfchen gekühlt werden sollen. Dabei bildet sich um die Wassertröpfchen bzw. um die Wassereis-Partikel eine relativ stationäre Gasatmosphäre die sich nagativ auf die weiter Abkühlung auswirkt. Als weiterer Nachteil hat sich der Fertigungsablauf erwiesen. Die Fertigung kann nicht kontinuierlich erfolgen, sondern muß nach einer bestimmten Zeit unterbrochen werden, damit das gefertigte Wassereis entnommen werden kann.In WO 2015/074765 A1 different possibilities for the production of water ice are described. The disadvantage here is that the water ice has to be crushed again or contact with the ambient air cannot be avoided. A cylinder is also described which makes it possible to produce water ice particles of different sizes through different nozzle sizes. The relatively rigid cooling by spraying in or releasing liquid nitrogen has proven to be a disadvantage, in which a cold gas atmosphere is created at the same time and the sprayed water droplets are to be cooled. A relatively stationary gas atmosphere forms around the water droplets or around the water ice particles, which has a negative effect on further cooling. The manufacturing process has proven to be a further disadvantage. The production cannot be carried out continuously, but must be interrupted after a certain time so that the water ice produced can be removed.

In der Schrift DE 102015209994 A1 wird ein Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung eines Strahltriebwerkes mit festen Partikeln, wie Trockeneis oder Wassereis beschrieben. Nachteilig ist hierbei, dass handelsübliches Crash-Eis mit einer Temperatur von ca. - 12 °C eingesetzt wird, das nur eine geringe Härte besitzt und bei der Zerkleinerung ein Wasserfilm entsteht der die Reinigungsleistung negativ beeinflußt.In scripture DE 102015209994 A1 describes a method and device for cleaning a jet engine with solid particles, such as dry ice or water ice. The disadvantage here is that commercially available crash ice with a temperature of approx. - 12 ° C is used, which has only a low level of hardness and a film of water is created during the comminution, which has a negative effect on the cleaning performance.

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 DE 100 36 557 A1 und DE 102015209994 A1 oder (1) Firmenschrift der Firma Cryonomic „Abrasives Trockeneisstrahlen“ und (2) Firmenschrift der Firma DCA Deckert Anlagenbau GmbH „Trockeneisreinigung der neuen Generation“ beschrieben, verbindet die kryogene Wirkung des CO2-Trockeneises mit der mechanischen Wirkung des festen Strahlmittels und senkt damit den Strahlmittelverbrauch deutlich. Als Nachteil ist der Verbleib des festen Strahlmittels in der Anlage zu verzeichnen.The addition of solid abrasives as in DE 100 36 557 A1 and DE 102015209994 A1 or (1) company script of the company Cryonomic "Abrasives dry ice blasting" and (2) company script of the company DCA Deckert Anlagenbau GmbH "dry ice cleaning of the new generation", combines the cryogenic effect of CO 2 dry ice with the mechanical effect of the solid blasting agent and thus lowers the abrasive consumption significantly. The disadvantage is that the solid abrasive remains in the system.

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 US 4 974 375 und DE 689 14 657 T2 sind als stationäre Anlagen zur Fertigung einer Partikelgröße konstruiert und für eine Massenfertigung nicht geeignet.It makes sense to use water ice with a hardness of approx. 6 Mohs as a blasting agent. In the solutions presented, it was demonstrated that water ice can in principle be produced at low temperatures. These solutions e.g. B. in U.S. 4,974,375 and DE 689 14 657 T2 are designed as stationary systems for the production of one particle size and are not suitable for mass production.

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 claim 1, and a device for producing this blasting media according to claim 6, a method for blasting according to claim 9 and a device for blasting and cleaning surfaces and components with the blasting media Claim 10. Advantageous developments are described or specified in the dependent claims.

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 WO 2015/074765 vorgesehen, über einen Sprühdüsenring eingebracht, wird der Stickstoff zur Kühlung der Gasatmosphäre und gleichzeitig zur Kühlung der Wassertropfen genutzt. Je niedriger die Temperatur in der Cryo-Röhre ist, desto weniger Stickstoff steht zur Kühlung der Wassertropfen zur Verfügung. Eine gezielte Dosierung, speziell für die Wassertropfen ist nicht möglich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht eine Doppelkühlung, getrennt für die Gasatmosphäre der Cryo-Röhre und für die Wassertropfen vor. Dadurch wird es möglich, die Gasatmosphäre bis auf - 185 °C zu kühlen und die Wassertropfen direkt mit Stickstoff zu beaufschlagen. Damit wird eine deutlich schnellere Vereisung der Wassertropfen erreicht. In den Versuchen wurde erkannt, dass die zur Kühlung der Wassertropfen erforderliche Mindestmenge an Stickstoff nicht sporadisch eingesprüht werden darf, sondern die erforderliche Stickstoffmenge muß so dosiert werden, dass sie mengen- und zeitgleich mit der vorgegebenen Wassermenge eingesprüht wird.The cooling rate is mainly determined by the temperature difference dT between the sprayed water droplets and the gas temperature inside the cryo-tube. If the temperature inside the cryo-tube is - 120 ° C, the cooling is relatively high, but since there is no great movement of gas, the heated gas directly around the water droplet is not discharged and the cooling rate decreases. A forced flow, as provided by the present invention, leads to an increase in the cooling rate. If the nitrogen, as in WO 2015/074765 provided, introduced via a spray nozzle ring, the nitrogen is used to cool the gas atmosphere and at the same time to cool the water droplets. The lower the temperature in the cryo-tube, the less nitrogen is available to cool the water droplets. A targeted dosage, especially for the water droplets, is not possible. The device according to the invention provides double cooling, separately for the gas atmosphere of the cryo-tube and for the water droplets. This makes it possible to cool the gas atmosphere down to - 185 ° C and to apply nitrogen directly to the water droplets. This achieves a significantly faster freezing of the water droplets. In the tests it was recognized that the minimum amount of nitrogen required to cool the water droplets must not be sprayed in sporadically, but the required amount of nitrogen must be dosed in such a way that it is sprayed in at the same time as the specified amount of water.

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. 1. Strahlanlage für den universellen Einsatz
  2. 2. Sonderanlage für spezielle Einsätze
There are two main directions for applying the:
  1. 1. Blasting machine for universal use
  2. 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. 1. Erzeugung und Halten einer kalten Gasatmosphäre
  2. 2. Spezielle Kühlung der eingesprühten Wassertropfen angesehen werden
It is also considered advantageous that the gas produced after the water ice has been brought together with CO 2 particles can be used as a protective gas against heating and ambient air and to support the blasting process. Another advantage is the double supply of nitrogen in separate areas different task
  1. 1. Creation and maintenance of a cold gas atmosphere
  2. 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
Show it
  • 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 (1), die aus einem zylindrische Innenmantel (2), mit dem aufgeschweißten Deckelteil (3) und dem angeschweißten koninischen Bodenteil (4) besteht. Im Deckelteil (3) ist der aufklappbare Deckel (5) mit dem Verteilerkopf (9), indem die Wasser-Tropfdüsen (6) angebracht sind, montiert. Am Rand des Deckels (5) sind die Halterungen (7) für den, in der Höhe verstellbaren, stickstoffführenden Wasserkühlring (8), mit der oder den Kältedüsen (10), zum direkten Besprühen der durch die Wasser-Tropfdüsen (6) erzeugten Wassertröpfchen (11), mit Stickstoff, angebracht.The device shown in Figure 1 for the production of deep-cold water ice consists in the core of a cylindrical, insulated cryo-tube ( 1 ) consisting of a cylindrical inner jacket ( 2 ), with the welded-on cover part ( 3 ) and the welded-on Koninian bottom part ( 4th ) consists. In the lid part ( 3 ) is the hinged lid ( 5 ) with the distributor head ( 9 ) by turning the water drip nozzles ( 6th ) are attached. On the edge of the lid ( 5 ) are the brackets ( 7th ) for the height-adjustable, nitrogen-carrying water cooling ring ( 8th ), with the cooling nozzle (s) ( 10 ), for direct spraying through the water drip nozzles ( 6th ) generated water droplets ( 11 ), with nitrogen.

Das Bodenteil (4) verfügt über eine Austrittsöffnung (12). Die Austrittsöffnung (12) ist mit dem unteren Ende einer konischen Kühlröhre (13) verbunden, die oben durch die Stellschrauben (14) zentriert wird. In der konischen Kühlröhre (13) sind ein oder mehrere einschiebbare Prallbleche (25) angebracht. Unterhalb der Austrittsöffnung (12) ist ein Flansch (15) angeschweißt an dem der Sperrschieber (16) montiert ist. Unter dem Sperrschieber (16) ist ein T-Stück (17) mit einem Abfüllschieber (18) und dem Adapter (31) montiert, an den wahlweise eine Mischkammer, ein Transport- und Lagerbehälter (19) mit dem Verschlußschieber (32) oder ein Probebehälter angeschlossen werden kann.The bottom part ( 4th ) has an outlet opening ( 12th ). The outlet opening ( 12th ) is connected to the lower end of a conical cooling tube ( 13th ) connected by the adjusting screws ( 14th ) is centered. In the conical cooling tube ( 13th ) are one or more retractable baffles ( 25th ) appropriate. Below the outlet opening ( 12th ) is a flange ( 15th ) welded to which the gate valve ( 16 ) is mounted. Under the gate valve ( 16 ) is a T-piece ( 17th ) with a filling slide ( 18th ) and the adapter ( 31 ), to which a mixing chamber, a transport and storage container ( 19th ) with the locking slide ( 32 ) or a sample container can be connected.

Im oberen Bereich der zylindrischen Kühlröhre (1) ist der Sprühring (20) mit den Sprühdüsen (33) zum Versprühen des unter Druck stehenden, zum Kühlen der Cryo-Röhre (1) erforderlichen Stickstoffs, verstellbar angeordnet. Im oberen Bereichs der zylindrischen Cryo-Röhre (1) ist ein Absaugstutzen (21) angebracht. Der Absaugstutzen (21) ist durch das Rohr (22) mit dem Gebläse (23) verbunden. Vom Gebläse (23) führt das Rohr (24) zum T-Stück (35) . Das T-Stück (35) ist durch das Rohr (36) mit dem Sperrventil (37) und einem Drosselventil (39) direkt mit der Cryo-Röhre (1) verbunden. Im Rohr (38), das mit dem T-Stück (17) verbunden ist, ist ein weiteres Drosselventil (39) und die Meßblende (34) montiert.In the upper area of the cylindrical cooling tube ( 1 ) is the spray ring ( 20th ) with the spray nozzles ( 33 ) for spraying the pressurized, for cooling the cryo-tube ( 1 ) Necessary nitrogen, arranged adjustable. In the upper area of the cylindrical cryo-tube ( 1 ) is a suction nozzle ( 21 ) appropriate. The suction nozzle ( 21 ) is through the pipe ( 22nd ) with the blower ( 23 ) connected. From the blower ( 23 ) leads the pipe ( 24 ) to the T-piece ( 35 ). The T-piece ( 35 ) is through the pipe ( 36 ) with the shut-off valve ( 37 ) and a throttle valve ( 39 ) directly to the cryo-tube ( 1 ) connected. In the pipe ( 38 ), the one with the T-piece ( 17th ) is connected, another throttle valve ( 39 ) and the orifice plate ( 34 ) assembled.

Der Verteilerkopf (9) ist beheizt und besitzt mehrere Tropfdüsen (6), die gleichmäßige auf einem Teilkreis verteilt sind. Die Wasseraustrittsfläche an den Tropfdüsen (6) sind, um Tropfen mit unterschiedlichen Größen zu erreichen, unter Nutzung der Adhäsionskräfte, in verschiedenen Formen und mit unterschiedlicher Rauhigkeit ausgeführt. Das Tropfventil (41) speist die Druckkammer (40) mit Wasser (42). Die Durchflußmenge und der Einspeisedruck wird in dem Wassersteuerblock (43) eingestellt. Das Sprühventil (44) ist direkt mit einer oder mehreren Sprühdüsen (45) verbunden, die das Wasser als Sprühkegel (46) in die Cryo-Röhre (1) sprühen. Das benötigte Wasser wird durch die Pumpe (49) aus dem Tank (26) entnommen und durch die Leitung (50), in der sich das Druckbegrenzungsventil (51) befindet, zum Wassersteuerblock (43) gefördert. Das Druckbegrenzungsventil (51) sichert einem konstanten Vordruck. Im Wassersteuerblock (43) wird das Wasser nach einem vorgegebenen Programm in zwei getrennten Bereichen in Druck und Menge geregelt und dem Tropfventil (41) oder dem Sprühventil (44) zugeführt.The distributor head ( 9 ) is heated and has several drip nozzles ( 6th ), which are evenly distributed on a pitch circle. The water outlet surface on the drip nozzles ( 6th ) are designed in different shapes and with different roughness in order to achieve drops of different sizes, using the adhesive forces. The drip valve ( 41 ) feeds the pressure chamber ( 40 ) with water ( 42 ). The flow rate and the feed pressure are set in the water control block ( 43 ) set. The spray valve ( 44 ) is directly connected to one or more spray nozzles ( 45 ) connected to the water as a spray cone ( 46 ) into the cryo-tube ( 1 ) spray. The required water is supplied by the pump ( 49 ) from the tank ( 26th ) and taken through the line ( 50 ), in which the pressure relief valve ( 51 ) is located, to the water control block ( 43 ) promoted. The pressure relief valve ( 51 ) ensures a constant form. In the water control block ( 43 ) the water is regulated in pressure and volume in two separate areas according to a specified program and the drip valve ( 41 ) or the spray valve ( 44 ) supplied.

Der zum Kühlen erforderliche Stickstoff wird über die Stickstoffeitung (59) vom Tank (27) zum Knoten (60) geführt. Der Verbrauch wird mit dem Durchflußmesser (53) gemessen und angezeigt.The nitrogen required for cooling is supplied via the nitrogen line ( 59 ) from the tank ( 27 ) to the node ( 60 ) guided. The consumption is measured with the flow meter ( 53 ) measured and displayed.

Am Knoten (60) wird die Leitung in die Abschnitte (54) und (55) geteilt. Der Abschnitt (54) führt zum Sprühring (20) und der Abschnitt (55) zum Wasserkühlring (8). In beiden Abschnitten befinden sich ein Absperrventil (29) und eine Dosierung (30). Damit kann die Stickstoffzufuhr für Sprühring (20) und Wasserkühlring (8) getrennt geregelt werden.At the knot ( 60 ) the line is divided into sections ( 54 ) and (55) divided. The section ( 54 ) leads to the spray ring ( 20th ) and the section ( 55 ) to the water cooling ring ( 8th ). There is a shut-off valve in both sections ( 29 ) and a dosage ( 30th ). This allows the nitrogen supply for the spray ring ( 20th ) and water cooling ring ( 8th ) are regulated separately.

Der Transport- und Lagerbehälter (19) besteht aus einem einseitig konischen Druckbehälter (61) und wird durch den Verschlußschieber (32) verschlossen. Der Verschlußschieber (32) ist so ausgebildet, dass er am Adapter (31) angedockt werden kann. Der Druckbehälter (61) ist mit einem isolierenden Mantel (62) versehen. Ein Überdruckventil (63) sorgt dafür, dass der Druck im Transport- und Lagerbehälter (19) einen bestimmten Wert nicht überschreitet. Zum Entleeren bzw. zum Einfüllen in die Strahlmaschine (64) wird der Transport- und Lagerbehälter (19) um 180° gedreht und auf den Adapter (65) der Strahlmaschine (64) gesetzt. Zur sicheren Entleerung des Transport- und Lagerbehälter (19) ist ein Anschlußstutzen (66) vorgesehen, über den beispielsweise Stickstoffgas mit einem bestimmten Druck eingeblasen werden kann, um das Wassereis aus dem Transport- und Lagerbehälter (19) in die Strahlmaschine (64) zu drücken.The transport and storage container ( 19th ) consists of a one-sided conical pressure vessel ( 61 ) and is activated by the locking slide ( 32 ) locked. The locking slide ( 32 ) is designed so that it can be attached to the adapter ( 31 ) can be docked. The pressure vessel ( 61 ) is covered with an insulating sheath ( 62 ) Mistake. A pressure relief valve ( 63 ) ensures that the pressure in the transport and storage container ( 19th ) does not exceed a certain value. For emptying or for filling into the blasting machine ( 64 ) the transport and storage container ( 19th ) rotated by 180 ° and on the adapter ( 65 ) the blast machine ( 64 ) set. For safe emptying of the transport and storage container ( 19th ) is a connection piece ( 66 ) is provided, through which, for example, nitrogen gas can be blown in at a certain pressure in order to remove the water ice from the transport and storage container ( 19th ) into the blasting machine ( 64 ) to press.

Die Strahlmaschine (64) ermöglicht das Strahlen nur mit Wassereis-Partikeln oder nur mit Trockeneis-Partikeln oder einem Gemisch aus Wassereis- und Trockeneis-Partikeln. Dazu sind zwei getrennte Kammern zur Aufnahme bzw. zur Zwischenlagerung vorgesehen. Die Wassereiskammer (67) mit dem Adapter (65) zur Aufnahme des Wassereises und die Trockeneiskammer (68). Die Wassereiskammer (67) verfügt über ein Sicherheitsventil (69) und über einen Stutzen (70) zur Erzeugung eines zur Dosierung erforderlichen Überdrucks.The shot blasting machine ( 64 ) enables blasting only with water ice particles or only with dry ice particles or a mixture of water ice and dry ice particles. For this purpose, two separate chambers are provided for receiving or for intermediate storage. The water ice chamber ( 67 ) with the adapter ( 65 ) for receiving the water ice and the dry ice chamber ( 68 ). The water ice chamber ( 67 ) has a safety valve ( 69 ) and via a nozzle ( 70 ) to generate the overpressure required for dosing.

Die Trockeneiskammer (68) wird durch Öffnen des Deckels (71) befüllt und besitzt ebenfalls einen Stutzen (72) zur Erzeugung eines Überdrucks. Die Wassereiskammer (67) und die Trockeneiskammer (68), sowie der Dosier- und Injektorberichbereich werden mit einem handelsüblichen Kältemittel auf eine Temperatur von ca. - 40 °C bis - 90 °C gekühlt und sind mit einer Isolation (84) versehen. Zur Kühlung wird das Kältemittel im Verdichter (73) verdichtet und durch die Zufuhrleitung (76) zum Verflüssiger (74) und von dort zum Verdampfer (75) geleitet. Die Rückflußleitung (77) führt das Kältemittel zurück zum Verdichter Zwei getrennt arbeitende Dosierwalzen (78) und (79) ermöglichen den Transport des Strahlmittels aus der jeweiligen Vorratskammer zum Injektor (80). Mit der Dosierwalze (78) werden die Trockeneis-Partikeln aus der Trockeneiskammer (68) in den Injektor (80) gebracht. Die Dosierwalze (79) bringt das Wassereis aus der Wassereiskammer (67) in den Injektor (80). Die Drehrichtung der Dosierwalzen (78) und (79) ist so gewählt, das die spiralförmigen Dosiernuten in den Dosierwalzen im aufsteigenden Bereich aus dem Füllraum (151) mit Strahlmittel gefüllt werden. Im oberen Punkt der Drehbewegung ist ein Abstreifer (150)angebracht der das überschüssige Strahlmittel zurück in den Füllraum (151) befördert. Damit wird erreicht, das nur das sich in der Dosiernut befindliche Strahlmittel in den Injektor (80) gefördert wird und kein Strahlmittel durch Zusammenpressen oder Abscheren geschädigt wird. Im Injektor (80) werden die Wassereis-Partikel und die Trockeneis-Partikeln gemischt und mit der Transportluft über den Anschluß (81) zur Strahlpistole gebracht. In der Strahlpistole erfolgt das Zusammenführen der mit dem Strahlmittel beladenen Transportluft (81) mit der über die Leitung (82) zugeführten Strahlluft.The dry ice chamber ( 68 ) is opened by opening the lid ( 71 ) is filled and also has a nozzle ( 72 ) to generate an overpressure. The water ice chamber ( 67 ) and the dry ice chamber ( 68 ), as well as the dosing and injector area are cooled with a commercially available refrigerant to a temperature of approx. - 40 ° C to - 90 ° C and are insulated ( 84 ) Mistake. The refrigerant is used for cooling in the compressor ( 73 ) compressed and through the supply line ( 76 ) to the condenser ( 74 ) and from there to the evaporator ( 75 ) directed. The return line ( 77 ) leads the refrigerant back to the compressor Two separately working metering rollers ( 78 ) and (79) enable the abrasive to be transported from the respective storage chamber to the injector ( 80 ). With the dosing roller ( 78 ) the dry ice particles are removed from the dry ice chamber ( 68 ) into the injector ( 80 ) brought. The dosing roller ( 79 ) brings the water ice out of the water ice chamber ( 67 ) into the injector ( 80 ). The direction of rotation of the metering rollers ( 78 ) and (79) is chosen so that the spiral metering grooves in the metering rollers in the ascending area from the filling chamber ( 151 ) are filled with abrasive. In the upper point of the rotary movement there is a scraper ( 150 ) attached to the excess blasting media back into the filling chamber ( 151 ) promoted. This ensures that only the abrasive in the metering groove enters the injector ( 80 ) is conveyed and no blasting media is damaged by being compressed or sheared. In the injector ( 80 ) the water ice particles and the dry ice particles are mixed and mixed with the transport air via the connection ( 81 ) brought to the blast gun. The transport air loaded with the abrasive is brought together in the blasting gun ( 81 ) with the over the line ( 82 ) supplied jet air.

Die Sonderstrahlanlage (95) besteht im wesentlichen aus dem Rahmen (96) und dem einseitig konischen Transportbehälter (97). Am Konus (98) ist das Sperrventil (99) und der Adapter (100) montiert. Der Transportbehälter (97) wird an der Cryo-Röhre (1) an die zusätzlich eine Mischkammer mit einer Zuführung für Trockeneis-Partikeln und einem weiteren Adapter montiert wurde, mit einem Strahlmittel-Gemisch (101) aus Wassereis (90) und Trockeneis-Partikeln befüllt. Nach dem Befüllen des Transportbehälters (97) wird dieser um 180° gedreht und in den Rahmen (96) eingesetzt.The special blasting system ( 95 ) consists essentially of the frame ( 96 ) and the one-sided conical transport container ( 97 ). At the cone ( 98 ) is the shut-off valve ( 99 ) and the adapter ( 100 ) assembled. The transport container ( 97 ) is attached to the cryo-tube ( 1 ) to which a mixing chamber with a feed for dry ice particles and another adapter was also mounted, with a blasting agent mixture ( 101 ) made of water ice ( 90 ) and dry ice particles. After filling the transport container ( 97 ) this is rotated by 180 ° and inserted into the frame ( 96 ) used.

Anschließend wird der Injektor (102) mit der Dosierung (112) die vom Motor (113) betätigt wird an den Adapter (100) angesetzt. An den Injektor (102) wird einseitig der Transportluft schlauch (103) mit dem Luftventil (104) angeschlossen. Die speziell aufbereitete Strahlluft wird von der Gasstation (111) zugeführt. An der anderen Seite des Injektors (102) wird der Strahlmittelschlauch (105) mit dem Druckventil (107) und der Düse (106) angeschlossen. Die Dosierung (112) und der Injektor (102) sind durch eine Isolation (113) umschlossen und der Innenraum (114) wird durch ein Kältemittel, das mit Hilfe eines Verdichters (115) und eines Verdampfers (116) durch die Kühlleitungen (117) fließen kann auf ca. -80 °C gekühlt ArbeitsablaufThen the injector ( 102 ) with the dosage ( 112 ) from the engine ( 113 ) is actuated to the adapter ( 100 ). To the injector ( 102 ) the transport air hose (103) with the air valve ( 104 ) connected. The specially prepared jet air is released from the gas station ( 111 ) supplied. On the other side of the injector ( 102 ) the abrasive hose ( 105 ) with the pressure valve ( 107 ) and the nozzle ( 106 ) connected. The dosage ( 112 ) and the injector ( 102 ) are through an isolation ( 113 ) and the interior ( 114 ) is produced by a refrigerant that is produced with the aid of a compressor ( 115 ) and an evaporator ( 116 ) through the cooling lines ( 117 ) can flow cooled to approx. -80 ° C Workflow

Nachdem alle Leitungen geschlossen sind, wird der Wassertank (26) aus dem Netz mit Wasser gefüllt. Die beiden Sperrventile (37) und die Drosselventile (39) in den Rohren (36) und (38) werden geöffnet. Das Gebläse (23) wird eingeschaltet.After all lines are closed, the water tank ( 26th ) filled with water from the network. The two shut-off valves ( 37 ) and the throttle valves ( 39 ) in the pipes ( 36 ) and (38) are opened. The blower ( 23 ) is switched on.

Anschließend wird die Stickstoffzufuhr durch Öffnen des Sicherheitssperrventils (52) über die Leitung (59) und nach Öffnen des Absperrventils (29) in der Kühlleitung Cryo-Röhre (54) zum Sprühring (20) hergestellt. Der unter Druck stehende Stickstoff wird durch das Ventil (30) in der Menge dosiert. Der Sprühring (20) ist lose aufgehängt und kann durch die Kette (28) in der Höhe verstellt werden. Die Stickstoffdüsen (33) sprühen den Stickstoff zur Kühlung des Innenbereiches der Cryoröhre (1) in die Strömungsstrecke (47), zwischen dem konischen Kühlrohr (13) und dem Innenmantel (2) der Cryo-Röhre (1). Das Gebläse (23) bewegt das entstehende Luft-Stickstoff-Gemisch vom Ansaugstutzen (21) durch die Rohre (22) und (24) zum T-Stück (35). Das T-Stück (35) teilt den vom Gebläse (23) kommenden Gasstrom. Ein Teil geht über das Rohr (36), indem sich das Sperrventil (37) und das Drosselventil (39) befindet in die Cryo-Röhre (1). Der andere Teil geht im Rohr (38) vom T-Stück (35) über das Drosselventil (39), die Messblende (34) und das Sperrventil (37) zum T-Stück (17) und von dort in den Innenbereich der konischen Kühlröhre (13).Then the nitrogen supply is stopped by opening the safety shut-off valve ( 52 ) over the line ( 59 ) and after opening the shut-off valve ( 29 ) in the cooling line cryo-tube ( 54 ) to the spray ring ( 20th ) produced. The pressurized nitrogen is released through the valve ( 30th ) dosed in the amount. The spray ring ( 20th ) is hung up loosely and can be accessed by the chain ( 28 ) can be adjusted in height. The nitrogen nozzles ( 33 ) spray the nitrogen to cool the interior of the cryotube ( 1 ) into the flow path ( 47 ), between the conical cooling tube ( 13th ) and the inner jacket ( 2 ) of the cryo-tube ( 1 ). The blower ( 23 ) moves the resulting air-nitrogen mixture from the intake port ( 21 ) through the pipes ( 22nd ) and (24) to the T-piece ( 35 ). The T-piece ( 35 ) divides the from the fan ( 23 ) incoming gas flow. Part goes over the pipe ( 36 ) by turning the shut-off valve ( 37 ) and the throttle valve ( 39 ) is in the cryo-tube ( 1 ). The other part goes in the pipe ( 38 ) from the T-piece ( 35 ) via the throttle valve ( 39 ), the orifice plate ( 34 ) and the shut-off valve ( 37 ) to the T-piece ( 17th ) and from there into the inner area of the conical cooling tube ( 13th ).

Durch die Zufuhr von Stickstoff mit hohem Druck und dem Versprühen in der Cryo-Röhre (1) durch die Stickstoffdüsen (33), steigt der Druck in der Cryo-Röhre (1) so lange bis der Arbeitsdruck, der mit der Druckanzeige (56) gemessen wird, beispielsweise 3 bar, erreicht ist. Ein Überdruckventil (48) sorgt für die Einhaltung des vorgesehenen Arbeitsdrucks.By supplying nitrogen at high pressure and spraying it in the cryo-tube ( 1 ) through the nitrogen nozzles ( 33 ), the pressure in the cryo-tube increases ( 1 ) until the working pressure, which is indicated by the pressure indicator ( 56 ) is measured, for example 3 bar, is reached. A pressure relief valve ( 48 ) ensures compliance with the intended working pressure.

Ist die vorgesehene Temperatur von - 125 °C bis - 180 °C im Inneren der Cryo-Röhre (1) erreicht, wird die Stickstoffmenge mit der Dosierung (30) reduziert und das Sperrventil (37) im Rohr (38) sowie der Sperrschieber (16) geschlossen.Is the intended temperature of - 125 ° C to - 180 ° C inside the cryo-tube ( 1 ) is reached, the amount of nitrogen is increased with the dosage ( 30th ) reduced and the shut-off valve ( 37 ) in the pipe ( 38 ) as well as the locking slide ( 16 ) closed.

Die Fertigung des Wassereises kann beginnen. Dazu wird das Wasserventil (83) geöffnet und die Pumpe (49) eingeschaltet. Die Pumpe (49) erzeugt den für die Wasser-Tropfdüsen (6) und die Sprühdüsen (45) maximal erforderlichen Sprühdruck, der durch das Druckbegrenzungsventil (51) konstant gehalten wird. Das Wasser wird nun mit dem geregelten Maximaldruck in den Wassersteuerblock (43) eingespeist. Im Wassersteuerblock (43) sind verschiedene Ventilkombination installiert, die nach einem vorgebenen Programm angesteuert werden und so die für das Tropfventil (41) und das Sprühventil (44) erforderlichen Druck- und Durchflußparameter realisieren.The production of the water ice can begin. To do this, the water valve ( 83 ) open and the pump ( 49 ) switched on. The pump ( 49 ) generates the for the water drip nozzles ( 6th ) and the spray nozzles ( 45 ) maximum required spray pressure, which is generated by the pressure relief valve ( 51 ) is kept constant. The water is now fed into the water control block at the regulated maximum pressure ( 43 ) fed in. In the water control block ( 43 ) various valve combinations are installed, which are controlled according to a preset program and thus the for the drip valve ( 41 ) and the spray valve ( 44 ) realize the required pressure and flow parameters.

Die so geregelten Wassermengen gelangen durch die Leitung (85) zum Sprühventil (44) bzw. durch die Leitung (86) zum Tropfventil (41). Das vom Tropfventil (41) in den Verteilerkopf (9) eingespeiste Wasser (42) komprimiert das sich im Verteilerkopf (9) in der Druckkammer (40) befindliche Gas. Es steigt der Druck in der Druckkammer (40) weiter an und es entsteht der Differenzdruck. Der Differenzdruck drückt das Wasser durch dieTropfdüse (6) in die Cryo-Röhre. Der Druck in der Druckkammer (40) wird mit der Druckanzeige (57) gemessen und ist von den im Wassersteuerblock (43) eingestellten Parametern und den durch die Tropfdüsen (6) austretendem Wasser abhängig. Größe und Form der Wassertropfen (11) wird durch die Düsenkonstruktion, die Beschaffenheit der Düsenaustrittsfläche sowie durch die Durchflußmenge und dem Differenzdruck bestimmt.The volume of water regulated in this way passes through the pipe ( 85 ) to the spray valve ( 44 ) or through the line ( 86 ) to the drip valve ( 41 ). The one from the drip valve ( 41 ) into the distributor head ( 9 ) fed-in water ( 42 ) that compresses in the distributor head ( 9 ) in the pressure chamber ( 40 ) located gas. The pressure in the pressure chamber rises ( 40 ) and the differential pressure is created. The differential pressure pushes the water through the drip nozzle (6) into the cryo-tube. The pressure in the pressure chamber ( 40 ) is displayed with the pressure indicator ( 57 ) measured and is of the in the water control block ( 43 ) and the parameters set by the drip nozzles ( 6th ) depending on the escaping water. Size and shape of the water droplets ( 11 ) is determined by the nozzle design, the nature of the nozzle outlet surface as well as determined by the flow rate and the differential pressure.

Um bei Pausenbetrieb ein Einfrieren der Düsen zu verhindern, wird das Wasser (42) im Verteilerkopf (9) beheizt.In order to prevent the nozzles from freezing during pauses, the water ( 42 ) in the distributor head ( 9 ) heated.

Mit Öffnen des Sprühventils (44) gelang das in der Leitung (85) unter Druck stehendeWhen the spray valve is opened ( 44 ) succeeded in the line ( 85 ) under pressure

Wasser, durch die Sprühdüse (45), direkt in den Innenraum der Cryo-Röhre (1) und bildet den druckabhängigen Sprühkegel (46). Dieser Sprühkegel (46) kann auf schon gefrorene Wassertropfen (11) treffen und bildet dort einen Wassermantel, der zur Bildung einer weiteren Eisschicht führt.Water, through the spray nozzle ( 45 ), directly into the interior of the cryo-tube ( 1 ) and forms the pressure-dependent spray cone ( 46 ). This spray cone ( 46 ) can be applied to already frozen water droplets ( 11 ) meet and form a water jacket there, which leads to the formation of another layer of ice.

Die Wassertropfen (11) und die Wassertropfen im Sprühkegel (46) fallen im Normalfall senkrecht nach unten und frieren durch die Temperaturdifferenz von außen nach innen ein. Als Einfrierzeit steht im Prinzip nur die Zeit des freien Falls zur Verfügung. Die Wassertropfen im Sprühkegel (46) haben eine höhere Geschwindigkeit als die Wassertropfen (11) aus der Tropfdüse, da sie mit einem höherem Differenzdruck eingesprüht werden.The drops of water ( 11 ) and the water droplets in the spray cone ( 46 ) normally fall straight down and freeze due to the temperature difference from the outside in. In principle, only the free fall time is available as freezing time. The water droplets in the spray cone ( 46 ) have a higher speed than the water droplets ( 11 ) from the drip nozzle, as they are sprayed in with a higher differential pressure.

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 (87). Dazu wird das Sperrventil (37) in der Leitung (38) und der Sperrschieber (16) geöffnet. Dadurch strömt ein Teil des Gasstroms in die konische Kühlröhre (13) und baut die Gegenströmung (87) auf. Diese Gegenströmung (87) wirkt der Fallgeschwindigkeit der Wassertropfen entgegen. Die Größe der Gegenströmung (87) ist von der Größe des Volumenstroms, der mit den Sperrventilen (37) und den Drosselventilen (39) in den Leitungen (36) und (38) und durch die Drehzahl des Gebläses (23) geregelt werden kann, abhängig. Die Durchflußmenge wird mit der Meßblende (34) gemessen. In Abhängigkeit von der Gegenströmung (87) werden die Wassertropfen (6) in ihrem Fall gebremst bzw. nach oben befördert. Dadurch werden sie ein oder mehrmals von den Wassertropfen des Sprühkegels (46) getroffen, das zu einer Tropfenvergrößerung führt.The first step is to build a counterflow ( 87 ). To do this, the shut-off valve ( 37 ) on the line ( 38 ) and the locking slide ( 16 ) open. This causes part of the gas flow to flow into the conical cooling tube ( 13th ) and builds the countercurrent ( 87 ) on. This countercurrent ( 87 ) counteracts the falling speed of the water droplets. The size of the counterflow ( 87 ) depends on the size of the volume flow, which is controlled by the check valves ( 37 ) and the throttle valves ( 39 ) in the lines ( 36 ) and (38) and the speed of the fan ( 23 ) can be regulated, depending. The flow rate is measured with the measuring orifice ( 34 ) measured. Depending on the countercurrent ( 87 ) the water droplets ( 6th ) braked in their case or promoted upwards. As a result, the water droplets from the spray cone ( 46 ), which leads to an enlargement of the droplets.

Eine pulsierende Gegenströmung, die durch Öffnen und Schliessen des Sperrschiebers (16) und des Sperrventils (37) in der Leitung (38) erreicht wird, kann die Einfrierzeit und die sich bildenden Wassereispartikel (90) ebenfalls beeinflusst werden.A pulsating countercurrent that can be generated by opening and closing the gate valve ( 16 ) and the shut-off valve ( 37 ) on the line ( 38 ) is reached, the freezing time and the water ice particles ( 90 ) can also be influenced.

Beim Abkühlen des Wassertropfens (11) wird die Wärme dem Wasser entzogen und der die Wassertropfen (11) umgebende stehende Gasmantel erwärmt sich und verringert die Abkühlgeschwindigkeit. Wird der Gasmantel entfernt und die Umgebungstemperatur konstant gehalten, wird auch die Abkühlgeschwindigkeit konstant gehalten. Dies wird dadurch erreicht, indem das Ventil (29) in der Kühlleitung für Wassertropfen (55) geöffnet wird und der flüssige Stickstoff aus der Kältedüse (10) im Wasserkühlring (8) auf die aus der Tropfdüse (6) im Verteilerkopf (9) austretenden Wassertropfen (11) gesprüht wird. Die austretende Menge an Stickstoff wird mit der Dosierung (30) geregelt.When the water droplet cools down ( 11 ) the heat is extracted from the water and the water droplets ( 11 ) surrounding standing gas jacket heats up and reduces the cooling rate. If the gas jacket is removed and the ambient temperature is kept constant, the cooling rate is also kept constant. This is achieved by opening the valve ( 29 ) in the cooling line for water droplets ( 55 ) is opened and the liquid nitrogen from the cooling nozzle ( 10 ) in the water cooling ring ( 8th ) on the from the drip nozzle ( 6th ) in the distributor head ( 9 ) escaping water droplets ( 11 ) is sprayed. The amount of nitrogen released is determined by the dosage ( 30th ) regulated.

In dem Kühlbereich (88) der konischen Kühlröhre (13) werden mehrere Prallbleche (25) eingebaut die die relativ gleichmäßige Gegenströmung (87) stören sollen und somit eine Kollisionen der teilgefrorenen Wassertropfen (11) ermöglichen. Treffen die teilgefrorenen Wassertropfen (11) auf eines der Prallbleche (25) oder kommt es zu einer Kollisionen zwischen den Wassertropfen (11) platzen diese auseinander und es entstehen kantige Bruchstücke.In the cooling area ( 88 ) the conical cooling tube ( 13th ) several baffle plates ( 25th ) built in which allows the relatively even counterflow ( 87 ) should interfere and thus a collision of the partially frozen water droplets ( 11 ) enable. Meet the partially frozen drops of water ( 11 ) on one of the baffle plates ( 25th ) or there is a collision between the water droplets ( 11 ) these burst apart and angular fragments arise.

Das gefertigte Wassereis sammelt sich im Sammelbereich (89) der konischen Kühlröhre (13) und wird durch das einströmende kalte Stickstoffgas bewegt und gleichzeitig weiter gekühlt. Die Menge des sich im Sammelbereich (89) befindlichen Wassereises (90) entspricht der Summe der vom Wassersteuerblock (43), über die Leitungen (86) mit Anzeige für Tropfwasser (91) und über die Leitung (85) mit Anzeige für Sprühwasser (92), abgegebenen Wassermenge.The produced water ice collects in the collecting area ( 89 ) the conical cooling tube ( 13th ) and is moved by the inflowing cold nitrogen gas and is further cooled at the same time. The amount of the collection area ( 89 ) located water ice ( 90 ) corresponds to the sum of the water control block ( 43 ), via the lines ( 86 ) with display for dripping water ( 91 ) and over the line ( 85 ) with display for spray water ( 92 ), amount of water dispensed.

Ist eine bestimmte Menge von Wassereis (90) gefertigt, wird die Wasserabgabe des Wassersteuerblocks (43) unterbrochen und das Ventil (29) in der Kühlleitung für Wassertropfen (55) und das Sperrventil (37) in der Leitung (38) sowie der Sperrschieber (16) geschlossen. Der Transport- und Lagerbehälter (19) mit dem geschlossenen Verschlußschieber (32) wird am Adapter (31) befestigt. Der Transport- und Lagerbehälter (19) wurde unmittelbar vor dem Anschließen mit Stickstoff gekühlt. Ist der Transport- und Lagerbehälter (19) angeschlossen, werden nacheinander der Verschlußschieber (32), der Abfüllschieber (18) und der Sperrschieber (16) geöffnet. Das gefertigte Wassereis (90) im Sammelbereich (89) wird, durch den höheren Druck in der Cryo-Röhre (1), in den Transport- und Lagerbehälter (19) gedrückt. Ist die gewünschte Menge Wassereis (90) abgefüllt wird der Sperrschieber (16) und der Verschlußschieber (32) geschlossen. Der Transport- und Lagerbehälter (19) wird abgenommen und zur Strahlmaschine (64) gebracht, anschließend wird der Abfüllschieber (18) geschlossen.Is a certain amount of water ice ( 90 ), the water output of the water control block ( 43 ) interrupted and the valve ( 29 ) in the cooling line for water droplets ( 55 ) and the shut-off valve ( 37 ) on the line ( 38 ) as well as the locking slide ( 16 ) closed. The transport and storage container ( 19th ) with the closed locking slide ( 32 ) is attached to the adapter ( 31 ) attached. The transport and storage container ( 19th ) was cooled with nitrogen immediately before connection. Is the transport and storage container ( 19th ) are connected, the locking slides ( 32 ), the filling slide ( 18th ) and the locking slide ( 16 ) open. The manufactured water ice ( 90 ) in the collection area ( 89 ) is due to the higher pressure in the cryo-tube ( 1 ), into the transport and storage container ( 19th ) pressed. Is the desired amount of water ice ( 90 ) the gate valve ( 16 ) and the locking slide ( 32 ) closed. The transport and storage container ( 19th ) is removed and taken to the blasting machine ( 64 ), then the filling slide ( 18th ) closed.

Der Transport- und Lagerbehälter (19) wird um 180° gedreht und auf den Adapter (65) der Strahlanlage (64) gesetzt. Ist die vorgesehene Temperatur von ca. - 75 °C in der Strahlanlage erreicht, wird die Druckluftzufuhr geöffnet und die Strahlmaschine (64) trocken geblasen. Dies dient dem Zweck, eventuelles Kondenswasser aus der Strahlmaschine (64) zuentfernen. Die anstehende Druckluft wird in Strahlluft (82) und Transportluft (81) geteilt. Die Trockeneiskammer (68) wird mit Trockeneis (93) gefüllt und der Deckel (71) geschlossen. Der Transport- und Lagerbehälter (19) wird, nachdem er um 180° gedreht wurde, auf den Adapter (65) gesetzt und der Verschlußschieber (32) geöffnet. Das Wassereis (90) fällt in die Wassereiskammer (67). Die Dosierwalzen (78) und (79), die getrennt angetrieben werden, transportieren das Wassereis (90) und das Trockeneis (93) in den Injektor (80). Da die Dosierwalzen (78) und (79) getrennt angetrieben werden, kann ein beliebiges Strahlmittel-Gemisch (94) hergestellt werden. Das Strahlmittel-Gemisch (94) wird durch die Transportluft (81) vom Injektor (80) zur Strahlpistole gefördert und dort mit der Strahlluft (82) zusammengeführt.The transport and storage container ( 19th ) is rotated by 180 ° and placed on the adapter ( 65 ) the blasting machine ( 64 ) set. Once the intended temperature of approx. - 75 ° C has been reached in the blasting system, the compressed air supply is opened and the blasting machine ( 64 ) blown dry. This is for the purpose of any condensation from the jet machine ( 64 ) to remove. The compressed air is converted into jet air ( 82 ) and transport air ( 81 ) divided. The dry ice chamber ( 68 ) is made with dry ice ( 93 ) filled and the lid ( 71 ) closed. The transport and storage container ( 19th ) is, after it has been rotated by 180 °, on the adapter ( 65 ) is set and the locking slide ( 32 ) open. The water ice ( 90 ) falls into the water ice chamber ( 67 ). The metering rollers ( 78 ) and (79), which are driven separately, transport the water ice ( 90 ) and the dry ice ( 93 ) into the injector ( 80 ). Since the metering rollers ( 78 ) and (79) are driven separately, any mix of abrasives ( 94 ) getting produced. The abrasive mixture ( 94 ) is caused by the transport air ( 81 ) from the injector ( 80 ) conveyed to the blasting gun and there with the blasting air ( 82 ) merged.

Durch die unterschiedliche Kombination von Wassereis (90) mit vorwiegend mechanischen Eigenschaften, mit Trockeneis (93) mit vorwiegend thermischen Eigenschaften, steht ein aggressives aber trotzdem schonend wirkendes Strahlmittelgemisch (94) zur Verfügung.Due to the different combination of water ice ( 90 ) with predominantly mechanical properties, with dry ice ( 93 ) with predominantly thermal properties, there is an aggressive but nevertheless gentle blasting agent mixture ( 94 ) to disposal.

Die Sonderstrahlanlage (95), zum kurzzeitigen Reinigen von Strahltriebwerken auf dem Gate ist, da für eine Reinigung nur eine Zeit von 15 bis 20 Minuten zur Verfügung steht und der Strahlmitteltransport weitestgehend durch die Leerlaufströmung des Strahltriebwerkes erfolgt, für einen relativ hohen Strahlmitteldurchsatz, von 25 bis 60 kg je Einsatz, bei geringem Strahlgasverbrauch ausgelegt.The special blasting system ( 95 ), for short-term cleaning of jet engines on the gate, as only 15 to 20 minutes are available for cleaning and the abrasive is largely transported by the idle flow of the jet engine, for a relatively high abrasive throughput of 25 to 60 kg each Use, designed with low jet gas consumption.

Der Transportbehälter (97) der Sonderstrahlanlage (95) wird, mit dem Konus (98) nach oben, aus dem zusätzlich an die Cryo-Röhre angebauten Mischbehälter, mit einem Wassereis-Trockeneis-Gemisch odernur mit Tiefkaltem Wassereis, befüllt. Nach dem Befüllen wird das Sperrventil (99) geschlossen und der Transportbehälter (97) von der Füllstation getrennt. In der Sonderstrahlanlage (95) wird der Transportbehälter (97), mit dem Konus (98) nach unten, auf den Adapter (100) gesetzt. Am Adapter (100) ist die Dosierung (112) und der Injektor (102) montiert. Die gewünschte Durchsatzmenge wird in der Dosierung (112) mit Hilfe des geregelten Motors (109) realisiert. Am Injektor (102) ist an der einen Seite der Transportgasschlauch (103) mit dem Gasventil (104) montiert. Auf der anderen Seite ist der Strahlmittelschlauch (105) mit dem Druckventil (107) angebracht, der das Strahlmittelgemisch (101) vom Injektor (102) zur Strahldüse (106) leitet.The transport container ( 97 ) the special blasting system ( 95 ) becomes, with the cone ( 98 ) to the top, filled with a water ice-dry ice mixture or only with deep-cold water ice from the mixing container attached to the cryo-tube. After filling, the shut-off valve ( 99 ) closed and the transport container ( 97 ) separated from the filling station. In the special blasting system ( 95 ) the transport container ( 97 ), with the cone ( 98 ) down, onto the adapter ( 100 ) set. On the adapter ( 100 ) the dosage is ( 112 ) and the injector ( 102 ) assembled. The desired throughput is set in the dosage ( 112 ) with the help of the regulated motor ( 109 ) realized. At the injector ( 102 ) is on one side of the transport gas hose ( 103 ) with the gas valve ( 104 ) assembled. On the other side is the abrasive hose ( 105 ) with the pressure valve ( 107 ) attached, which contains the blasting agent mixture ( 101 ) from the injector ( 102 ) to the jet nozzle ( 106 ) directs.

An das Gasventil (104) wird die Zuführung Strahlgas (103) angeschlossen, die entweder die Gasführung von einer gesonderten Gasstation (111) oder von einer Druckluftstation zur Sonderstrahlanlage (95) ermöglicht. Die Gasstation (111) besteht vorrangig aus einem transportablen Palettentank, der kaltes trockenes Stickstoffgas als Transportgas, mit geringem Druck aber in ausreichender Menge, bereitstellen kann.To the gas valve ( 104 ) the jet gas supply ( 103 ) connected, which either takes the gas supply from a separate gas station ( 111 ) or from a compressed air station to the special blasting system ( 95 ) allows. The gas station ( 111 ) consists primarily of a transportable pallet tank that can provide cold, dry nitrogen gas as the transport gas, at low pressure but in sufficient quantities.

Eine weitere Ausführung der Gasstation (111) ist der Einsatz eines Kompressors mit nachgeschaltetem Adsorbtionstrockner, der die Druckluft auf einen Taupunkt von - 40 °C trocknet, um eine Kondensatbildung innerhalb der Schlauchführung zu vermeiden.Another version of the gas station ( 111 ) is the use of a compressor with a downstream adsorption dryer, which dries the compressed air to a dew point of - 40 ° C in order to avoid condensation within the hose routing.

Ist der Transportbehälter (97) in den Rahmen (96) eingesetzt und der Injektor (102) und die Dosierung (112) angeschlossen, kann der eigentliche Reinigungsvorgang des Strahltriebwerkes beginnen. Dazu wird die Gasführung von der Gasstation (111) oder von der Druckluftstation zum Gasventil (104) geöffnet. Anschließend werden das Gasventil (104) und das Druckventil (107) geöffnet, um den Transportgasschlauch (103) und den Strahlmittelschlauch (105) sowie den Injektor (102) leer bzw. trocken zu blasen. Mit Öffnen des Sperrventils (99) gelangt das Strahlmittelgemisch (101), durch das Eigengewicht und unterstützt durch den Innendruck, in die Dosierung (112) und weiter in den Injektor (102). Mit der Dosierung (112) kann die Eintragsmenge relativ fein geregelt werden. Soll jedoch ein hoher Durchsatz erreicht werden, ist es günstiger, ohne die Dosierung (112) zuarbeiten und Durchsatz mit der Variation des Innendrucks im Transportbehälter (97) zu regeln. Dies wird durch Zuführung von gasförmigen Stickstoffs (108) über das Sperrventils (110) erreicht. Die Zufuhr von Stickstoff mit einem Druck der über dem des Strahlgases liegen muß, führt zu einem Druckanstieg im Transportbehälter (97) und damit zu einem höherem Strahlmitteleintrag in den Injektor (102)Is the transport container ( 97 ) in the frame ( 96 ) is inserted and the injector ( 102 ) and the dosage ( 112 ) connected, the actual cleaning process of the jet engine can begin. To do this, the gas flow from the gas station ( 111 ) or from the compressed air station to the gas valve ( 104 ) open. Then the gas valve ( 104 ) and the pressure valve ( 107 ) opened to connect the transport gas hose ( 103 ) and the abrasive hose ( 105 ) and the injector ( 102 ) to blow empty or dry. When the shut-off valve is opened ( 99 ) the blasting media mixture reaches ( 101 ), by its own weight and supported by the internal pressure, into the dosage ( 112 ) and further into the injector ( 102 ). With the dosage ( 112 ) the input quantity can be regulated relatively finely. However, if a high throughput is to be achieved, it is cheaper without the dosage ( 112 ) and throughput with the variation of the internal pressure in the transport container ( 97 ) to regulate. This is done by adding gaseous nitrogen ( 108 ) via the shut-off valve ( 110 ) reached. The supply of nitrogen with a pressure that must be higher than that of the jet gas leads to an increase in pressure in the transport container ( 97 ) and thus to a higher amount of abrasive in the injector ( 102 )

Im Injektor (102) wird das Strahlgas mit dem Strahlmittelgemisch (101) beladen und zur Düse (106) geführt. Die Düse (106) wird durch einen Roboter in unmittelbarer Nähe zur Triebwerksachse geführt und bläst das Strahlmittelgemisch (101) in den vom Triebwerk erzeugten Gasstrom und wird von diesem relativ gleichmäßig verlaufenden Gasstrom in das Triebwerk weiter gefördert. Der Winkel zwischen Triebwerksachse und Mittellinie der Düse (106) wird während des Reinigungsvorgangs durch den Roboter ständig verändert. Die Änderung des Strahlwinkels bewirkt, dass der relativ laminar verlaufende Gasstrom im Verdichter der Strahlturbine gestört wird und damit das schleifend wirkende Wassereis in seiner Wirkung positiv unterstützt. Ebenfalls die Wirkung des Wassereises unterstützend wirkt das pulsierende Einblasen des Strahlmittelgemisches (101), in dem der Innendruck im Transportbehälter (97) durch wechselndes Einbringen von Stickstoff verändert wird. Dadurch, das die gesamte Technik, einschließlich des Roboters, auf einem speziellen Fahrzeug montiert ist, und der Roboter über verschiedene, vom Strahltriebwerk abhängige Programme verfügt, können die gesamten vorbereitenden Arbeiten in einer zentralen Werkstatt durchgeführt werden. Nachdem das Flugzeug seine Position am Gate erreicht hat, fährt das Reinigungsfahrzeug in Position. Die Düse (106) wird vom Roboter vor die Triebwerksachse gefahren. Dieser Punkt ist der Ausgangs- oder Nullpunkt für das Reinigungsprogramm des Roboters. Hat die Düse (106) diesen Punkt erreicht, wird das, für das Triebwerk erstellte Programm gestartet und abgefahren.In the injector ( 102 ) the blasting gas is mixed with the abrasive mixture ( 101 ) and to the nozzle ( 106 ) guided. The nozzle ( 106 ) is guided by a robot in the immediate vicinity of the engine axis and blows the blasting agent mixture ( 101 ) into the gas flow generated by the engine and is conveyed further into the engine by this relatively uniform gas flow. The angle between the engine axis and the center line of the nozzle ( 106 ) is constantly changed by the robot during the cleaning process. The change in the jet angle has the effect that the relatively laminar gas flow in the compressor of the jet turbine is disturbed and thus positively supports the effect of the abrasive water ice. The pulsating blowing in of the blasting agent mixture also supports the effect of the water ice ( 101 ), in which the internal pressure in the transport container ( 97 ) is changed by alternating introduction of nitrogen. Because the entire technology, including the robot, is mounted on a special vehicle, and the robot via various programs that are dependent on the jet engine all preparatory work can be carried out in a central workshop. After the aircraft has reached its position at the gate, the cleaning vehicle moves into position. The nozzle ( 106 ) is moved by the robot in front of the engine axis. This point is the starting point or zero point for the cleaning program of the robot. Does the nozzle ( 106 ) reaches this point, the program created for the engine is started and executed.

In Bild 4 ist eine Mehrkammervorrichtung zur Fertigung von tiefkaltem Wassereis mit 6 Strömungssegmenten (119) dargestellt. An einen zylinderförmigen Mantel (118) wird ein Konus (120) und ein Kragen (121) angeschweißt. In den zylinderförmigen Mantel (118) wird der Einsatz (122), bestehend aus dem Zylinder (123) mit angeschweißtem Konus (124) und angeschweißten Rippen (125), sowie dem aufgesetzten Ring (126), so eingehängt, dass er fest auf dem Kragen (121) aufliegt. Zwischen dem Zylinder (123), den Rippen (125) und der Innenwand des Mantels (118) entsteht der Strömungskanal (127). Der Motor (128) saugt über den Absaugstutzen (129) und das Rohr (130) das kalte Stickstoffgas im oberen Bereich des zylinderförmigen Mantels (118) ab und drückt es durch das Druckrohr (131) in den Strömungskanal (127). Der Deckel (132) mit dem Verteilerkopf (133) bilden den oberen Abschluß der Cryo-Röhre.In picture 4th is a multi-chamber device for the production of deep-cold water ice with 6 flow segments ( 119 ) shown. To a cylindrical jacket ( 118 ) becomes a cone ( 120 ) and a collar ( 121 ) welded on. In the cylindrical jacket ( 118 ) the stake ( 122 ), consisting of the cylinder ( 123 ) with welded-on cone ( 124 ) and welded ribs ( 125 ), as well as the attached ring ( 126 ), hung so that it is firmly on the collar ( 121 ) rests. Between the cylinder ( 123 ), the ribs ( 125 ) and the inner wall of the jacket ( 118 ) the flow channel is created ( 127 ). The motor ( 128 ) sucks through the suction nozzle ( 129 ) and the pipe ( 130 ) the cold nitrogen gas in the upper area of the cylindrical jacket ( 118 ) and pushes it through the pressure pipe ( 131 ) into the flow channel ( 127 ). The lid ( 132 ) with the distributor head ( 133 ) form the top of the cryo-tube.

Über den Stickstoffring (134) mit den Düsen (135) wird der zur Kühlung der Cryo-Röhre benötigte Stickstoff zugeführt und in den Innenraum (136) gesprüht. Über den Stickstoffring (137) mit den Düsen (138) wird der zur Kühlung des Wassers und zur Erzeugung einer Strömung erforderliche Stickstoff eingebracht.Via the nitrogen ring ( 134 ) with the nozzles ( 135 ) the nitrogen required to cool the cryo-tube is fed into the interior ( 136 ) sprayed. Via the nitrogen ring ( 137 ) with the nozzles ( 138 ) the nitrogen required to cool the water and generate a flow is introduced.

Die Wassersprühdüsen (139) sind beheizt und und ermöglichen das Einsprühen von Wasser zur weiteren Eisbildung.The water spray nozzles ( 139 ) are heated and allow water to be sprayed in for further ice formation.

Nachdem der Innenraum (136) durch das Einsprühen von Stickstoff über die Stickstoffring (134) mit den Düsen (135) auf die erforderliche Temperatur gekühlt wurde, wird das Tropfventil (140) geöffnet und der Druckraum (144) soweit mit Wasser (145) gefüllt, bis der vorgegebene Druck an der Druckanzeige (141) erreicht ist. Ist der vorgegebene Druck erreicht tropfen die Wassertropfen (143) mit dem erforderlichen Differenzdruck aus den Tropfdüsen (142) des Verteilerkopfes (133) in den Innenraum (136) der Cryo-Röhre. Gleichzeitig werden die sich bildenden Eiskörper aus den Wassersprühdüsen (136) und dem Sprühventil (146) erneut mit Wasser besprüht, damit sich ein weiterer Eismantel bildet. Der zur Eisbildung an der erneut aufgebrachten Wasserschicht und zum Entfernen der sich bildenden Gashülle an den Eiskörpern erforderliche Stickstoff wird über die Düsen (138) am Stickstoffring (137) eingebracht. Alle Düsen werden nach einem, in Versuchen erstellten, Programm gesteuert.After the interior ( 136 ) by spraying nitrogen through the nitrogen ring ( 134 ) with the nozzles ( 135 ) has been cooled to the required temperature, the drop valve ( 140 ) opened and the pressure chamber ( 144 ) so far with water ( 145 ) filled until the specified pressure on the pressure indicator ( 141 ) is reached. Once the specified pressure has been reached, the water droplets ( 143 ) with the required differential pressure from the drip nozzles ( 142 ) of the distributor head ( 133 ) in the interior ( 136 ) of the cryo-tube. At the same time, the ice bodies that are forming are removed from the water spray nozzles ( 136 ) and the spray valve ( 146 ) sprayed again with water so that another ice coat forms. The nitrogen required for ice formation on the re-applied water layer and for removing the gas envelope that forms on the ice bodies is discharged through the nozzles ( 138 ) on the nitrogen ring ( 137 ) brought in. All nozzles are controlled according to a program created in tests.

Die durch das Einsprühen von Wasser und Stickstoff, sowie durch die Gebläse (128) erzeugten Strömungen, sorgen für eine Durchwirbelung der bereits gebildeten Wassereispartikel und ermöglichen damit das mehrfache Aufbringen von Wasser und die Bildung mehrerer Eisschichten.The injection of water and nitrogen, as well as the blower ( 128 ) generated currents, ensure that the water ice particles that have already formed are swirled through and thus enable the multiple application of water and the formation of several layers of ice.

Das fertige tiefkalte Wassereis (147) sammelt sich Konus (120) und wird am Auslaß (148) durch die Entnahmevorrichtung (149) abgezogen.The finished cryogenic water ice ( 147 ) cone collects ( 120 ) and is at the outlet ( 148 ) through the removal device ( 149 ) deducted.

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;
Further particularly advantageous features of the invention are:
  • 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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Claims (12)

Verfahren zur Herstellung eines festen tiefkalten Strahlmittels aus Wasser zum Reinigen von Körpern, Oberflächen, Innenräumen und dgl., dadurch gekennzeichnet, dass Wasser aus einem beheizbarem Verteilerkopf mit einem geringem Druck von 0,1 bis 1,2 bar, vorzugsweise 0,3 bis 0,8 bar über dem Innendruck der Cryo-Röhre aus mehreren Tropfdüsen, gleicher oder unterschiedlicher Form und Größe, in die tiefkalte Stickstoffatmosphäre einer geschlossenen Cryo-Röhre eingetropft und gleichzeitig Wasser mit einem höherem Druck von 2,0 bis 6,0 bar, vorzugsweise 1,8 bis 2,8 bar, über dem Innendruck der Cryo-Röhre aus einer oder mehreren, gleichen oder unterschiedlichen, Sprühdüsen, eingesprüht wird.A method for producing a solid cryogenic blasting agent from water for cleaning bodies, surfaces, interiors and the like., Characterized in that water from a heatable distributor head at a low pressure of 0.1 to 1.2 bar, preferably 0.3 to 0 , 8 bar above the internal pressure of the cryo-tube from several drip nozzles, of the same or different shape and size, dripped into the cryogenic nitrogen atmosphere of a closed cryo-tube and at the same time water at a higher pressure of 2.0 to 6.0 bar, preferably 1 , 8 to 2.8 bar, above the internal pressure of the cryo-tube from one or more, identical or different, spray nozzles, is sprayed in. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eingebrachte Wasser durch eine, von einem oder mehrern Gebläsen erzeugte, in ihrer Intensität variablen geschlossenen Gegenströmung im freien Fall gebremst und damit die Einfrierzeit verlängert wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the introduced water is braked in free fall by a closed counter-current of variable intensity, generated by one or more fans, and thus the freezing time is lengthened. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bereits durch die hohe Temperaturdifferenz von 160 °C bis 200 °C in der Cryo-Röhre teilgefrorenen Wassertropfen ein oder mehrmals mit Wasser aus seitlich paarweise gegenüber liegend angebrachten Düsen so besprüht werden, dass sich auf den teilgefrorenen Wassertropfen dünne Wasserschichten bilden und gleichzeitig durch die Gegenwirkung der gegenüberliegenden Düsen die Sprühweite der Düsen durch Kollision der Sprühtröpfchen reduziert wird und weitere Tropfen gebildet werdenProcedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the water droplets, which have already been partially frozen in the cryo-tube due to the high temperature difference of 160 ° C to 200 ° C, are sprayed one or more times with water from nozzles that are attached to each other in pairs so that thin layers of water form on the partially frozen water droplets and at the same time the counteraction of the opposite nozzles reduces the spray width of the nozzles due to the collision of the spray droplets and further drops are formed Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Fertigung erforderliche Stickstoff in zwei getrennten Abschnitten mit unterschiedlichen Aufgaben geregelt zugeführt wird, wobei die eine Aufgabe darin besteht die vorgegebene Betriebstemperatur im Bereich von -120 °C bis 185 °C, vorzugsweise -160 °C bis - 175 °C zu halten und in einer weiteren Aufgabe den Stickstoff in Menge so zu dosieren, dass er der einzubringenden Wassermenge und der geforderten Eistemperatur entspricht und zeitgleich mit der jeweils eingebrachten Wassermenge eingebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the nitrogen required for production is supplied in a regulated manner in two separate sections with different tasks, one task being the specified operating temperature in the range from -120 ° C to 185 ° C, preferably -160 ° C to -175 ° C and, in a further task, to dose the amount of nitrogen in such a way that it corresponds to the amount of water to be introduced and the required ice temperature and is introduced at the same time as the amount of water introduced. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsflächen der Tropfdüsen über unterschiedliche Formen und Rauhigkeiten verfügen, so daß unter Nutzung der Adhäsionskräfte und der Oberflächenspannung Tropfen mit unterschiedlicher Größe, bei gleicher Durchflußmenge und gleichem Druck entstehen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the exit surfaces of the drip nozzles have different shapes and roughness, so that using the adhesive forces and surface tension, drops of different sizes, with the same flow rate and the same pressure, are produced. Vorrichtung zum Herstellen eines festen Strahlmittels aus Wasser zum Reinigen von Körpern, Oberflächen, Innenräumen und dgl., dadurch gekennzeichnet, dass in einer geschlossenen Röhre, deren Innenraum entweder mit einer konische Kühlröhre versehen oder durch einen auswechselbaren Einsatz in mehrere Strömungssegmente aufgeteilt ist, durch Entspannen von unter Druck stehendem Stickstoff, eine kalte Atmosphäre mit einer Temperatur < -125 °C geschaffen werden kann, in die aus einem beheizbarem Verteilerkopf, gleichzeitig aus mehreren gleichen oder unterschiedlichen Tropfdüsen, die durch eine gemeinsamen Druckkammer verbunden sind, Wasser mit geringem Druck, beispielsweise 0,1 bis 1,2 bar über dem Innendruck der Cryo-Röhre, vorzugsweise 0,8 bar, eingetropft und aus mehreren Sprühdüsen, gleicher oder unterschiedlicher Bauart, Wasser mit höherem Druck, beispielsweise 2,0 bis 6,0 bar über dem Innendruck der Cryo-Röhre, vorzugsweise 3,0 bis 4,0 bar, eingesprüht wird.Device for producing a solid blasting agent from water for cleaning bodies, surfaces, interiors and the like., Characterized in that in a closed tube, the interior of which is either provided with a conical cooling tube or divided into several flow segments by an exchangeable insert, by relaxing from pressurized nitrogen, a cold atmosphere with a temperature <-125 ° C can be created, in which water at low pressure, for example from a heatable distributor head, simultaneously from several identical or different drip nozzles, which are connected by a common pressure chamber 0.1 to 1.2 bar above the internal pressure of the cryo-tube, preferably 0.8 bar, added dropwise and from several spray nozzles of the same or different design, water at a higher pressure, for example 2.0 to 6.0 bar above the internal pressure the cryo-tube, preferably 3.0 to 4.0 bar, is sprayed. Vorrichtung nach Anspruch 6 zum Herstellen eines festen Strahlmittels aus Wasser zum Reinigen von Körpern, Oberflächen, Innenräumen und dgl., dadurch gekennzeichnet, dass das kalte Stickstoffgas im oberen Bereich der Cryo-Röhre mit Hilfe eines oder mehrerer Gebläses abgesaugt und im unteren Teil des Innenraumes zentrisch so eingeblasen wird, dass in der konischen Kühlröhre ein gleichmäßiger, mit zunehmenden Durchmesser der konischen Kühlröhre abnehmender Strömungsaufbau erreicht wird, der die gefrorenen oder teilgefrorenen Wassertropfen in bestimmten Ebenen, in Abhängigkeit von der Größe des Wassertropfens, bremst und damit den Aufbau einer weiteren Eisschicht, durch Besprühen aus der Sprühdüse, ermöglicht.Device according to Claim 6 For producing a solid blasting agent from water for cleaning bodies, surfaces, interiors and the like., characterized in that the cold nitrogen gas in the upper area of the cryo-tube is sucked off with the help of one or more blowers and is injected centrally in the lower part of the interior that in the conical cooling tube a uniform flow structure, which decreases with increasing diameter of the conical cooling tube, is achieved, which brakes the frozen or partially frozen water droplets in certain levels, depending on the size of the water droplet, and thus the build-up of a further layer of ice by spraying the spray nozzle. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7 zum Herstellen eines festen Strahlmittels aus Wasser zum Reinigen von Körpern, Oberflächen, Innenräumen und dgl., dadurch gekennzeichnet, dass durch einen auswechselbaren Einsatz mehrere Strömungsseg-mente entstehen, die zwischen Mantel und Zylinder des Einsatzes einen Strömungskanal bilden und in jedem Strömungskanal, über ein regelbares Gebläse, das das im oberen Bereich der Cryo-Röhre abgesaugte und im unteren Bereich des Strömungskanals eingeblasene kalte Stickstoffgas in Menge und Geschwindigkeit so gesteuert werden kann, dass die gefrorenen oder teilgefrorenen Wassertropfen, mit unterschiedlichen Gschwindigkeiten, zurück in den Innenraum geblasen und die dabei entstehenden Verwirbelungen, die aufgrund der unterschiedlichen Geschwindigkeiten in den verschiedenen Strömungskanälen im Innenraum hervorgerufen werden, sowie durch das zusätzliche Einsprühen von Wasser die Bildung von einer oder mehreren weiteren Eisschichten ermöglichen.Device according to one of the Claims 6 and 7th For producing a solid blasting agent from water for cleaning bodies, surfaces, interiors and the like., characterized in that several flow segments are created by an exchangeable insert, which form a flow channel between the jacket and cylinder of the insert and in each flow channel via a adjustable fan, which allows the amount and speed of the cold nitrogen gas sucked in the upper area of the cryo-tube and blown in in the lower area of the flow channel to be controlled so that the frozen or partially frozen water droplets are blown back into the interior at different speeds resulting turbulence, which is caused by the different speeds in the various flow channels in the interior, as well as by the additional spraying of water enable the formation of one or more additional layers of ice. Verfahren zum Strahlen von Körpern, Oberflächen, Innenräumen und. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass ein Strahlmittel, hergestellt nach einem der vorherigen Ansprüche, verwendet wird, das zur Erhöhung seiner mechanischen Wirkung unmittelbar vor dem Strahlen mit einem anderen Strahlmittel, vorzugsweise mit thermisch wirkenden Trockeneis-Partikeln, gemischt werden kann, wobei das Mischungsverhältnis während des Strahlvorgangs veränderbar istProcess for blasting bodies, surfaces, interiors and. The like., characterized in that a blasting agent, produced according to one of the preceding claims, is used, which can be mixed with another blasting agent, preferably with thermally acting dry ice particles, to increase its mechanical effect immediately before blasting, the mixing ratio can be changed during the blasting process Vorrichtung zum Strahlen von Körpern, Oberflächen, Innenräumen und. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlmittelbereich zwei getrennte Strahlmittelkammern, eine Wassereiskammer und eine Trockeneiskammer besitzt, die beide über eine eigene Dosierwalze, die über spiralförmig angeordnete Dosiernuten das Strahlmittel in den Injektor dosieren, verfügen und von einem Kühlsystem umschlossen ist, das den gesamten srahlmittelführenden Bereich auf eine Temperatur zwischen - 40 °C und - 90 °C, vorzugsweise - 60 °C kühlt, und somit die beiden Strahlmittel einsatzfähig hält und das Strahlen entweder mit tiefkaltem Wassereis oder mit Trockeneis oder mit einem variablen Gemisch aus tiefkaltem Wasser- und Trockeneis ermöglicht.Device for blasting bodies, surfaces, interiors and. The like., characterized in that the blasting media area has two separate blasting media chambers, a water ice chamber and a dry ice chamber, both of which have their own metering roller, which meter the blasting media into the injector via spirally arranged metering grooves and is enclosed by a cooling system that covers the entire cools the abrasive area to a temperature between - 40 ° C and - 90 ° C, preferably - 60 ° C, and thus keeps the two abrasives operational and the blasting either with cryogenic water ice or with dry ice or with a variable mixture of cryogenic water and Dry ice enables. Vorrichtung nach Anspruch 10 zum Strahlen von Körpern, Oberflächen, Innenräumen und dgl., dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrichtung der Dosierwalzen so eingestellt ist, dass die spiralförmig ausgebildeten Dosiernuten, im aufsteigenden Bereich mit Strahlmittel befüllt werden und das überschüssige Strahlmittel am höchsten Punkt der Drehbewegung durch einen Abstreifer zurück in den Füllbereich geschoben wirdDevice according to Claim 10 for blasting bodies, surfaces, interiors and the like, characterized in that the direction of rotation of the metering rollers is set so that the spiral-shaped metering grooves are filled with blasting media in the ascending area and the excess blasting media is returned at the highest point of the rotary movement by a scraper is pushed into the filling area Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 und 11 zum Strahlen von Körpern, Oberflächen, Innenräumen und dgl., dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlmittelkammern luftdicht verschlossen sind und der durch die Strahlmittelentnahme auftretende Unterdruck in den Strahlkammern durch eine Ausgleichsleitung vom Transportluftanschluß kompensiert wird.Device according to one of the Claims 10 and 11 For blasting bodies, surfaces, interiors and the like, characterized in that the blasting media chambers are hermetically sealed and the negative pressure in the blasting chambers caused by the blasting media removal is compensated for by a compensating line from the transport air connection.
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