DE10233304B4

DE10233304B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Dünnfilm- und Dünnschicht-Verschmutzungen auf festen Oberflächen

Info

Publication number: DE10233304B4
Application number: DE2002133304
Authority: DE
Inventors: Gert Dipl.-Ing. Werner (FH); Dirk Dipl.-Ing. Hentschel
Original assignee: UNIQUE CLEANING SYSTEMS GmbH
Current assignee: NIEDERBERGER ENGINEERING AG, OBERDORF-STANS, CH
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2022-07-23
Also published as: DE10233304A1

Abstract

Verfahren zum Entfernen von Dünnfilm- und Dünnschicht-Verschmutzungen auf festen Oberflächen mit Hilfe eines Trockeneis-Luftstrahls, dadurch gekennzeichnet, dass dem Trockeneis-Luftstrahl (7) flüssiges Reinigungsmittel so zugesetzt wird, das es zeitgleich mit dem Trockeneis-Luftstrahl (7) und in dessen Strahlbild im flüssigen Zustand auf der zu reinigenden Oberfläche (8) auftrifft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von Dünnfilm- und Dünnschicht-Verschmutzungen auf festen Oberflächen mit Hilfe eines Trockeneis-Luftstrahls.
Derzeit vorherrschende Verfahren zur Reinigung fester Oberflächen sind das Sandstrahlen und das Wasserhochdruckstrahlen.

Aus der DE 41 12 890 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von insbesondere empfindlichen Oberflächen bekannt unter Verwendung eines Strahls aus feinkörnigem Strahlgut und Luft bekannt, wobei das Strahlgut Partikel zumindest eines durch Abkühlung kristallisierten Reinigungsmittels enthält. Beispielsweise besteht das Reinigungsmittel aus Wasser, das mit Hilfe von Kohlendioxid oder Freonen vor seinem Auftreffen auf die zu reinigende Oberfläche zu Eispartikel kristallisiert wird. Den Eiskristallen kann z.B. mineralisches Granulat oder Walnußschalengranulat zugemischt sein, um die Reinigungswirkung zu erhöhen.

Außerdem hat sich seit etwa 20 Jahren das Trockeneisstrahlen als umweltfreundliches Reinigungsverfahren am Markt etabliert ( DE 25 43 019 C2 , DE 196 36 305 C1 ). Wesentlich bei letzterem Verfahren ist, dass als Strahlgut Trockeneis (CO₂ in fester Form bei Temperaturen gleich/kleiner -78,5°C) in Form von Pellets, Granulat oder Schnee verwendet wird, welches nach dem Auftreffen auf der zu reinigenden Oberfläche eine Reinigungskraft erzeugt. Die Reinigungsleistung von Trockeneis beruht auf der schockartigen Unterkühlung und damit Versprödung und Lockerung einer Schmutzschicht und der durch die hohe kinetische Energie – bis 300 m/s – des nachströmenden Reinigungsgutes beim Auftreffen erfolgenden explosionsartigen Sub limation vom festen in den gasförmigen Zustand, wobei eine Volumenvergrößerung bis auf das ca. 700-fache erfolgt, durch welche der Schmutz von der Oberfläche entfernt wird.

Vorzugsweise lassen sich mit diesem Verfahren Verschmutzungen beseitigen, die auch konventionell mit von Hand geführten Werkzeugen, wie Kratzer oder Schaber, entfernt werden können. Schwierig gestaltet sich jedoch insbesondere die Reinigung temperaturempfindlicher Materialien und/oder Oberflächen mit sehr dünnen Verschmutzungsschichten, zum Beispiel die Reinigung von Glasoberflächen. Eine örtliche Unterkühlung führt hier schnell zur Zerstörung des Reinigungsobjektes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trockeneis-Strahlverfahren und eine Vorrichtung zum Trockeneisstrahlen so zu verbessern, dass auch sensible Oberflächen, wie beispielsweise Glasflächen, effektiv und schadensfrei gereinigt werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 und eine Vorrichtung nach Patentanspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen geben die untergeordneten Ansprüche an.

Das Trockeneisstrahlgut wird aus einem Strahlgutbehälter in einem Luftstrom oder getrennt zu diesem zu einer Strahldüse für Trockeneisstrahlgut gefördert auf die zu reinigende Oberfläche gestrahlt, wobei erfindungsgemäß ein flüssiges Reinigungsmittel zugleich mit dem Trockeneisstrahlgut und innerhalb seines Strahlbildes auf die zu reinigende Oberfläche im flüssigen Zustand gestrahlt wird. Der Reinigungsmittelzusatz beschleunigt und verbessert den Reinigungsvorgang und sorgt auf diese Weise dafür, dass das Trockeneisstrahlgut nur sehr kurz auf eine zu reinigende Oberfläche gerichtet werden muss, wodurch die Kältespannungen im Material des zu reinigenden Objektes verringert und damit auch für empfindliche Materialien beherrschbar werden. Der flüssige Reinigungsmittelzusatz wird in Ausgestaltung der Erfindung bevorzugt in den Bereich des Strahlkegels und/oder der Strahldüse und/oder des Schlauchsystems für die Zuführung der Medien dosiert zugesetzt. Eine weitere Aufgabemöglichkeit bietet beispielsweise die Strahlanlage. Entsprechend ist die Vorrichtung auszubilden.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
In der zugehörigen Zeichnung zeigt:
1 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens für ein Einschlauchsystem einer Strahlanlage,
2 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens für ein Mehrschlauchsystem einer Strahlanlage,
3 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung mit einer Reinigungsmittelzuführung nach dem Venturiprinzip und
4 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung mit einer Reinigungsmittelzuführung mittels einer Dosierpumpe.
Anhand der 1 soll zunächst das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren ganz allgemein erläutert werden. Ein Verdichter 1 fördert über eine Druckluftschlauch 2 einen Luftstrom in eine Strahlanlage 3. Der Strahlanlage 3 wird außerdem aus einem gut wärmeisolierten Vorratsbehälter 4 Trockeneisstrahlgut in Form von Pellets, Granulat oder Schnee über einen Trockeneisschlauch 15 zugeführt. Das Trockeneisstrahlgut vermischt sich in bekannter Weise in der Strahlanlage 3 mit dem vom Verdichter 1 kommenden Luftstrom und gelangt über einen Trockeneis-Luft-Strahlschlauch 5 als Trockeneis-Luftstrom in eine Strahldüse 6 für das Trockeneisstrahlen. Die Strahldüse 6 erzeugt einen Strahlkegel, der auf eine zu reinigende Ober fläche 8 gerichtet wird und diese im Bereich des Strahlbildes des Trockeneis-Luftstrahls 7 reinigt.
Um den Reinigungsprozess deutlich zu verbessern, wird aus einem Reinigungsmittelbehälter 9 flüssiges Reinigungsmittel, beispielsweise ein handelsübliches Reinigungsmittelkonzentrat, in den Luftstrom, in den Trockeneisstrom, in den Trockeneis-Luftstrom, in den Wirkbereich des Trockeneis-Luftstrahls oder in mehrere dieser Komponenten. Der flüssige Reinigungsmittelzusatz wird hierzu je nach Konstruktion der Vorrichtung im Bereich des Schlauchsystems 2, 5, 15 für die Medien Druckluft und/oder Trockeneis, im Bereich der Strahldüse 6 oder in den Bereich des freien Trockeneis-Luftstrahls 7 aufgegeben. Ein anderer Aufgabepunkt ist z.B. die Strahlanlage 3, in welcher Trockeneisstrahlgut dem Luftstrom zudosiert wird.
Ebenso ist es möglich, ein oder mehrere flüssige Reinigungsmittel gleichzeitig verschiedenenen Bereichen 2, 3, 5, 6, 7, 15 zuzusetzen. Der Verbrauch an Reinigungsmittelzusatz kann in Weiterbildung der Erfindung geregelt werden und ist vergleichsweise zum Verbrauch an Trockeneis äußerst gering. Der flüssige Reinigungsmittelzusatz trifft im Strahlbild des Trockeneis-Luftstromes 7 und zeitgleich mit diesem im flüssigen Zustand auf der zu reinigenden Oberfläche 8 auf und bewirkt ein verbessertes Ablösen von Schmutzfilmen und Schmutzschichten. Die Zusammensetzung des Reinigungsmittelzusatzes richtet sich unter anderem nach der Beschaffenheit des Schmutzes. Prinzipiell eignen sich z.B. für die Reinigung von Glasflächen handelsübliche Glasreinigungsmittelzusätze. Vorzugsweise enthält der Reinigungsmittelzusatz einen Teil Ethanol, das Fette löst und verhindert, dass der Reinigungsmittelzusatz im Trockeneis-Luftstrom 7 gefriert.
In 2 ist eine Vorrichtungen für Trockeneisstrahlen stark schematisch dargestellt, die ein Mehrschlauchsystem verwendet. Bei diesem System wird nicht ein Trockeneis-Luftstrom über einen gemeinsamen Trockeneis-Luft-Strahlschlauch 5 zur Strahldüse 6 gefördert, sondern es werden Druckluft und Trockeneisstrahlgut getrennt über Schläuche 2, 15 bis zur Strahldüse 6 transportiert. In der Strahldüse 6 ist eine nicht näher dargestellte Venturidüse angeordnet, an die der Schlauch 15 für das Trockeneisstrahlgut angeschlossen ist. Der andere Schlauch 2 führt die Druckluft und wird an den Eingang der Strahldüse 6 angeschlossen. Das Trockeneisstrahlgut wird in der Strahldüse 6 nach dem Venturiprinzip der Druckluft zu einem Trockeneis-Luftstrom zugemischt, wodurch an der Mündung der Strahldüse 6 sich ein Trockeneis-Luftstrahl 7 entwickelt. Die Erfindung ist auch für ein solches Mehrschlauchsystem geeignet. Flüssiges Reinigungsmittel kann dem Druckluftstrom und/oder dem Trockeneisstrom und/oder dem Trockeneis-Luftstrom und/oder dem Trockeneis-Luftstrahl 7 zugemischt werden.
Anhand der 3 soll das Prinzip einer ersten Vorrichtung nach einem Einschlauchsystem näher erläutert werden, wobei zu 1 identische Komponenten dieselben Bezugszeichen tragen. Die Trockeneisstrahldüse 6 ist um eine nicht näher ausgeführte Venturidüse 10 erweitert. Nach dem Venturiprinzip reißt der vom Trockeneis-Luft-Strahlschlauch 5 kommende Trockeneis-Luftstrom aus der Venturidüse 10 Reinigungsmittel mit, das über ein regelbares Drosselventil 11 und einen Reinigungsmittelschlauch 12 aus dem Reinigungsmittelbehälter 9 zugeführt wird. Ein größerer Trockeneis-Luftstrom fördert somit automatisch eine größere Menge Reinigungsmittelzusatz und umgekehrt. Mit dem Drosselventil 11 läßt sich der Verbrauch an Reinigungsmittelzusatz einstellen.
Eine weitere Vorrichtung nach dem Einschlauchsystem ist in 4 schematisch dargestellt, wobei wiederum zu 1 identische Komponenten dieselben Bezugszeichen tragen. In eine Trockeneisstrahldüse 6 mündet eine nicht näher ausgeführte Einspritzdüse 13 für Reinigungsmittelzusatz. Der Reinigungsmittelzusatz wird mit Hilfe einer regelbaren Dosierpumpe 14 über einen Reinigungsmittelschlauch 12 aus dem Reinigungsmit telbehälter 9 gefördert und in die Trockeneisstrahldüse 6 eingespritzt. Die Dosierpumpe 12 kann unabhängig oder auch abhängig vom Volumenstrom des Trockeneis-Luftstroms arbeiten.
In Ausgestaltung dieser Vorrichtung kann der Reinigungsmittelzusatz beispielsweise auch zusätzlich oder ausschließlich in den Trockeneis-Luft-Strahlschlauch 5 oder in den Strahlkegel des Trockeneis-Luftstrahls 7 eingespritzt werden. Diese Möglichkeiten sind strichliniert angedeutet. Wie schon beschrieben, ist es ferner möglich, Reinigungsmittelzusatz im Bereich der in 4 nicht dargestellten Druckluftleitung, im Bereich des Trockeneisschlauches und im Bereich der Strahlanlage aufzugeben.

1: Verdichter
2: Druckluftschlauch
3: Strahlanlage
4: Trockeneis-Strahlgutbehälter
5: Trockeneis-Luft-Strahlschlauch
6: Strahldüse
7: Strahlkegel des Trockeneis-Luftstrahls
8: Objektoberfläche
9: Reinigungsmittelbehälter
10: Venturidüse für Reinigungsmittel
11: Drosselventil
12: Reinigungsmittelschlauch
13: Einspritzdüse
14: Dosierpumpe
15: Trockeneisschlauch

Claims

Verfahren zum Entfernen von Dünnfilm- und Dünnschicht-Verschmutzungen auf festen Oberflächen mit Hilfe eines Trockeneis-Luftstrahls, dadurch gekennzeichnet, dass dem Trockeneis-Luftstrahl (7) flüssiges Reinigungsmittel so zugesetzt wird, das es zeitgleich mit dem Trockeneis-Luftstrahl (7) und in dessen Strahlbild im flüssigen Zustand auf der zu reinigenden Oberfläche (8) auftrifft.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass flüssiger Reinigungsmittelzusatz im Bereich einer Strahlanlage (3), im Bereich eines Medienschlauches (2, 5, 15) für die Bildung des Trockeneis-Luftstroms, im Bereich einer Strahldüse (6), im Bereich des Trockeneis-Luftstrahls (7) oder im Bereich mehrerer dieser Komponenten aufgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Trockeneisstrahlgut in Form von Pellets und/oder Granulat und/oder Schnee aufgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem flüssigen Reinigungsmittel gefrierverhinderndes Ethanol zugesetzt wird.
Vorrichtung zum Entfernen von Dünnfilm- und Dünnschicht-Verschmutzungen auf festen Oberflächen mit Hilfe eines Trockeneis-Luftstrahls für ein Verfahren nach Anspruch 1, aufweisend eine Einrichtung (9, 10, 11, 12 oder 9, 12, 13, 14) zum Zudosieren eines flüssigen Reinigungsmittels auf die zu reinigende Oberfläche (8).
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zudosierung flüssigen Reinigungsmittels aus einem Reinigungsmittelbehälter (9) über einen Reinigungsmittelschlauch (12) und eine regelbare Dosierpumpe (14) zu einer Einspritzdüse (13) erfolgt, die im Bereich eines Medienschlauches (2, 5, 15) für die Bildung des Trockeneis-Luftstroms, im Bereich einer Strahldüse (6), im Bereich des Trockeneis-Luftstrahls (7) oder im Bereich mehrerer dieser Komponenten angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zudosierung flüssigen Reinigungsmittels aus einem Reinigungsmittelbehälter (9) über einen Reinigungsmittelschlauch (12) und ein regelbares Drosselventil (11) zu einer Venturidüse (10) erfolgt, die im Bereich einer Strahldüse (6) angeordnet ist.