DE10243693B3 - Process for cleaning electronic circuit boards comprises feeding a carrier gas under pressure through a jet line to a jet nozzle, introducing liquid carbon dioxide via a feed line, converting into dry snow, and injecting into the jet line - Google Patents

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DE10243693B3 DE2002143693 DE10243693A DE10243693B3 DE 10243693 B3 DE10243693 B3 DE 10243693B3 DE 2002143693 DE2002143693 DE 2002143693 DE 10243693 A DE10243693 A DE 10243693A DE 10243693 B3 DE10243693 B3 DE 10243693B3
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Abstract

Process for cleaning electronic circuit boards comprises feeding a carrier gas under pressure through a jet line (10) to a jet nozzle (14), introducing liquid CO2 via a feed line (32), converting into dry snow, and injecting into the jet line. The CO2 is fed from the feed line into the jet line via a stress-relieving chamber (34). The equation V1/3/A1/2 10 is fulfilled, in which V is the volume of the stress-relieving chamber and A is the inner cross-sectional surface of the feed line. An Independent claim is also included for a device for carrying out the process. Preferred Features: The length LE of the stress-relieving chamber is at least 80 mm. The throughput of carrier gas through the jet line is at least 1 m3/min.. The carrier gas has a pressure of at least 0.1 MPa, preferably approximately 1.0 MPa.

Description

Die Erfindung betrifft ein Strahlverfahren zur Reinigung von Oberflächen, bei dem ein Trägergas unter Druck durch eine Strahlleitung einer Strahldüse zugeführt wird und flüssiges CO2 über eine Zuleitung zugeführt, durch Entspannung in Trockenschnee umgewandelt und in die Strahlleitung eingespeist wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a blasting method for cleaning surfaces, in which a carrier gas is fed under pressure through a blasting line to a blasting nozzle and liquid CO 2 is fed in via a feed line, is converted into dry snow by expansion and fed into the blasting line, and a device for carrying it out process.

Ein Strahlverfahren dieser Art wird in US 5 616 067 A beschrieben. Das CO2 wird in flüssiger Form in eine Ringkammer eingeleitet, die die von Druckluft durchströmte Strahlleitung umgibt, und wird von dort über einen Kranz konvergierender Kapillaren in die Strahlleitung zugeführt, so daß die Entspannung erst bei Eintritt in die Strahlleitung stattfindet. Der auf diese Weise entstehende Trockenschnee wird von der Druckluft mitgeführt und beschleunigt und über die Strahldüse auf das zu reinigende Werkstück abgegeben. Dieses Verfahren dient insbesondere zum schonenden Reinigen von druckempfindlichen Oberflächen, beispielsweise von elektronischen Schaltungsplatinen.A blasting process of this type is described in US 5 616 067 A described. The CO 2 is introduced in liquid form into an annular chamber which surrounds the jet line through which compressed air flows, and is fed from there via a ring of converging capillaries into the jet line, so that the relaxation takes place only when it enters the jet line. The dry snow created in this way is carried along by the compressed air and accelerated and discharged onto the workpiece to be cleaned via the jet nozzle. This method is used in particular for the gentle cleaning of pressure-sensitive surfaces, for example of electronic circuit boards.

Aus US 5 679 062 ist ein Strahlverfahren bekannt, bei dem gasförmiges oder flüssiges CO2 oder ein Gas-Flüssigkeits-Gemisch am Auslaß einer Düse entspannt und in eine erweiterte Wirbelkammer eingeleitet wird, in der ein Teil des gasförmigen und/oder flüssigen CO2 in Trockenschnee umgewandelt wird. Der Auslaß der Wirbelkammer ist unmittelbar an eine Strahldüse angeschlossen. Als Trägergas dient hier nur das zugeführte oder durch Verdampfung entstehende gasförmige CO2.Out US 5,679,062 a blasting method is known in which gaseous or liquid CO 2 or a gas-liquid mixture is expanded at the outlet of a nozzle and introduced into an expanded swirl chamber in which part of the gaseous and / or liquid CO 2 is converted into dry snow. The outlet of the swirl chamber is directly connected to a jet nozzle. The carrier gas used here is only the gaseous CO 2 which is supplied or is formed by evaporation.

In US 5 725 154 A wird ein Strahlverfahren beschrieben, bei dem Trockenschnee durch Entspannung von flüssigem CO2 mit Hilfe eines Entspannungsventils erzeugt wird. Der Trockenschnee wird über einen dünnen Schlauch, der koaxial von einem Schlauch zur Zufuhr des Trägergases umgeben ist, einer Strahlpistole zugeführt, die dann ein Gemisch aus Trägergas und Trockenschnee abgibt.In US 5 725 154 A. describes a blasting method in which dry snow is generated by relaxing liquid CO 2 with the help of a relaxation valve. The dry snow is fed through a thin hose, which is coaxially surrounded by a hose for supplying the carrier gas, to a jet gun, which then releases a mixture of carrier gas and dry snow.

Aus WO 00/74 897 A1 ist eine Strahlvorrichtung bekannt, bei der flüssiges CO2 über eine Kapillare zugeführt wird, die in einer sich konisch erweiternden Düse mündet, deren Durchmesser zum Auslaß hin auf etwa das 3-fache des Durchmessers der Kapillare zunimmt. Diese Düse ist von einer ringförmigen Laval- Düse umgeben, in der das unter Druck zugeführte Trägergas auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt wird. Die Mündungen der CO2-Düse und der Laval-Düse liegen auf gleicher Höhe, so daß zwei konzentrische Strahlen abgegeben werden, nämlich ein innerer Strahl, der vorwiegend aus Trockenschnee besteht, und ein Mantelstrahl, durch den der Trockenschnee außerhalb der Düse beschleunigt werden soll.From WO 00/74 897 A1 a blasting device is known in which liquid CO 2 is supplied via a capillary which opens into a conically widening nozzle, the diameter of which increases towards the outlet to approximately 3 times the diameter of the capillary. This nozzle is surrounded by an annular Laval nozzle, in which the carrier gas supplied under pressure is accelerated to supersonic speed. The mouths of the CO 2 nozzle and the Laval nozzle are at the same height, so that two concentric jets are emitted, namely an inner jet, which mainly consists of dry snow, and a jacket jet, through which the dry snow outside the nozzle is to be accelerated ,

Auch in Anwendungsfällen, bei denen größere Oberflächen, beispielsweise die Innenflächen von Rohren oder Kesseln in Industrieanlagen, von festsitzenden Verkrustungen befreit werden sollen, ist je nach Beschaffenheit der Verkrustungen vielfach der Einsatz von Trockeneis oder Trockenschnee als Strahlmittel wünschenswert, weil die niedrige Temperatur des Trockeneises oder Trockenschnees zu einer Versprödung des abzulösenden Materials führt. Wenn Trockenschnee-Partikel mit genügend hoher kinetischer Energie in die abzulösende Schicht eindringen, entsteht ein zusätzlicher Reinigungseffekt dadurch, daß die Trockenschnee-Partikel beim Eindringen in die abzulösende Schicht schlagartig verdampfen und so Teile der abzulösenden Schicht absprengen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß kein zusätzlicher Aufwand für die Entsorgung des gebrauchten Strahlmittels erforderlich ist, weil der Trockenschnee zu gasförmigem CO2 verdampft.Even in applications where larger surfaces, e.g. the inner surfaces of pipes or boilers in industrial plants, are to be cleared of stuck incrustations, depending on the nature of the incrustations, the use of dry ice or dry snow as a blasting agent is often desirable because the low temperature of the dry ice or Dry snow leads to embrittlement of the material to be removed. If dry snow particles penetrate the layer to be detached with sufficiently high kinetic energy, an additional cleaning effect arises in that the dry snow particles suddenly evaporate when they penetrate into the layer to be detached, and thus parts of the layer to be detached are blown off. Another advantage is that no additional effort is required to dispose of the used abrasive, because the dry snow evaporates to form gaseous CO 2 .

Die Eingangs beschriebenen Strahlverfahren sind jedoch für diese Anwendungsfälle nicht geeignet, weil die erreichbaren Volumenleistungen und Strahlgeschwindigkeiten nicht ausreichen und/oder weil der Trockenschnee nicht in ausreichender Menge entsteht oder nicht die richtigen Konsistenz hat, so daß die kinetische Energie der Trockenschnee-Partikel zu gering ist.The blasting methods described at the beginning are for these use cases not suitable because the achievable volume outputs and jet speeds insufficient and / or because the dry snow is insufficient Quantity arises or does not have the correct consistency, so that the kinetic Energy of the dry snow particles is too low.

Für die Reinigung von größeren, stark verunreinigten Oberflächen werden deshalb bisher Strahlanlagen eingesetzt, bei denen Trockeneis oder Trockenschnee in fester Form in geeigneten Kühlbehältern bereitgestellt und in eine Druckluftströmung eindosiert wird. Die Druckluft und der als Strahlmittel dienende Trokkenschnee werden dann gemeinsam über einen Druckschlauch abgeben, der die Strahlanlage mit der Strahldüse verbindet. Strahlvorrichtungen und -verfahren dieser Art erfordern jedoch einen hohen Installationsaufwand und entsprechend hohe Anlagekosten sowie einen hohen Aufwand für die Bevonatung des Trokkenschnees.For cleaning larger, strong contaminated surfaces So far blasting systems have been used where dry ice or dry snow in solid form in suitable cooling containers and into a compressed air flow is dosed. The compressed air and the blasting agent Dry snow is then released together via a pressure hose, that connects the blasting system with the blasting nozzle. ray devices However, this type and method require a great deal of installation work and correspondingly high investment costs as well as a high expenditure for the consultation of the dry snow.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Strahlverfahren und eine Strahlvorrichtung zu schaffen, mit denen bei geringem Aufwand hohe Strahlleistungen und eine hohe Reinigungswirkung erzielbar sind.The object of the invention is therefore to create a blasting method and a blasting device with which with high effort, high blasting power and a high cleaning effect are achievable.

Diese Aufgabe wird mit den in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Merkmalen gelöst.This task is carried out in the independent claims specified features solved.

Erfindungsgemäß wird bei einem Verfahren der Eingangs genannten Art das COZ aus der Zuleitung über einen erweiterten Entspannungsraum in die Strahlleitung eingeleitet. Für das Volumen V des Entspannungraumes und die Innenquerschnittsfläche A der Zuleitung gilt die Beziehung: V1/3/A1/2 > 10.According to the invention, in a method of the type mentioned at the outset, the COZ is introduced from the supply line into the beam line via an expanded relaxation space. The following applies to the volume V of the expansion space and the inner cross-sectional area A of the supply line: V 1/3 / A 1/2 > 10.

Überraschend hat sich gezeigt, daß durch geeignete Dimensionierung des Entspannungsraumes die Entstehung großer Mengen an Trockenschnee mit hoher Reinigungswirksamkeit erreicht werden kann. Dabei lassen sich insbesondere auch hohe Volumenleistungen von 1 bis 10 m3/min oder mehr erzielen, so daß auch größere oder stark verunreinigte Oberflächen effizient gereinigt werden können. Da der als Strahlmittel dienende Trockenschnee erst unmittelbar bei Anwendung des Strahlverfahrens aus flüssigem CO2 erzeugt wird, lassen sich die bisher erforderlichen hohen Kosten für die Strahlanlagen und die für die Bereitstellung des Trockenschnees einsparen.Surprisingly, it has been shown that by appropriately dimensioning the relaxation space, the formation of large amounts of dry snow can be achieved with high cleaning effectiveness. In particular, high volume capacities of 1 to 10 m 3 / min or achieve more so that larger or heavily contaminated surfaces can be cleaned efficiently. Since the dry snow serving as the blasting agent is only produced directly from liquid CO 2 when the blasting method is used, the high costs previously required for the blasting systems and for the provision of the dry snow can be saved.

Für die effiziente Erzeugung des Trockenschnees ist es wesentlich, daß der Entspannungsraum ein hinreichend großes Volumen aufweist. In Versuchen konnte durch Vergrößerung des Entspannungsraumes unter sonst gleichen Bedingungen eine Vervielfachung der Reinigungswirkung erreicht werden. Dieses überraschende Phänomen ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß es in dem größeren Entspannungsraum zwischen der Mündung der Zuleitung und der Einspeisungsstelle in die Strahlleitung zu einer vorübergehenden Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit und damit zu einer Zunahme der Partikeldichte kommt, so daß die zunächst bei der Entspannung fein zerstäubten Trockenschnee-Partikel zu größeren Partikeln agglomerieren oder kondensieren, bevor sie von der Strömung des Trägergases mitgerissen werden. Auf diese Weise entstehen Trockenschnee-Partikel mit größerer Masse, die dann aufgrund ihrer höheren kinetischen Energie eine hohe Reinigungswirkung entfalten.For The efficient generation of dry snow, it is essential that the relaxation room a sufficiently large one Volume. In experiments it was possible to enlarge the Relaxation room under otherwise identical conditions a multiplication the cleaning effect can be achieved. This is a surprising phenomenon probably due to the fact that in the larger relaxation room between the mouth the feed line and the feed point into the beam line a temporary Decrease in flow velocity and thus to an increase in the particle density, so that the first at Nebulized relaxation Dry snow particles to larger particles agglomerate or condense before they flow from the carrier gas get carried away. This creates dry snow particles with greater mass, then because of their higher kinetic energy have a high cleaning effect.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous configurations and Developments of the invention are specified in the subclaims.

Die Länge des Entspannungsraumes liegt bevorzugt zwischen etwa 100 und 300 mm. Bei einer kleineren Länge des Entspannungsraumes nimmt die Menge und die Größe der entstehenden Trockenschnee-Partikel ab, während bei zu großer Länge die Verdampfungsverluste zunehmen.The length of the relaxation room is preferably between about 100 and 300 mm. With a smaller one Length of Relaxation room takes the amount and size of dry snow particles off while with too big Length of evaporation losses increase.

Der Querschnitt des Entspannungsraumes beträgt vorzugsweise das 40- bis 150-fache des Innenquerschnitts der Zuleitung. Bei einem typischen Innendurchmesser der Zuleitung von 3 mm entspricht dies bei einem zylindrischen Entspannungsraum einem Innendurchmesser von etwa 20 bis 35 mm. Es ist vorteilhaft, wenn der Querschnitt des Entspannungsraumes in Strömungsrichtung stetig oder stufenweise zunimmt. An der Einmündungsstelle in die Strahlleitung hat der Entspannungsraum vorzugsweise den gleichen Innendurchmesser wie die Strahlleitung.The cross section of the relaxation room is preferably 40 to 150 times the internal cross-section of the supply line. At a this corresponds to the typical inner diameter of the supply line of 3 mm in the case of a cylindrical relaxation space, an inner diameter from about 20 to 35 mm. It is advantageous if the cross section of the relaxation space in the direction of flow increases steadily or gradually. At the junction with the beam line the relaxation space preferably has the same inner diameter like the beam line.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Entspannungsraum unter einem Winkel von etwa 45° in Strömungsrichtung in die geradlinig durchgehende Strömungsleitung mündet. Bei dieser Konfiguration wird durch die Strömung des Trägergases eine gewisse Sogwirkung erzielt, und der Trokkenschnee wird schonend in die in der Strahlleitung herrschende Strömungsrichtung umgelenkt. Da die Strömung des Trägergases in der Strahlleitung eine Komponente quer zur Längsrichtung des Entspannungsraumes hat, ist zu erwarten, daß sich zumindest im stromabcvärtigen Bereich des Entspannungsraumes ein Wirbel bildet, der die Verweilzeit des Trockenschnees im Entspannungsraum verlängert und damit die Agglomeration bzw. das Wachstum der Partikel begünstigt.Furthermore, it has proven to be advantageous exposed when the relaxation room at an angle of about 45 ° in flow direction flows into the straight, continuous flow line. at This configuration has a certain suction effect due to the flow of the carrier gas achieved, and the dry snow is gently into the in the jet line prevailing flow direction diverted. Because the flow of the carrier gas a component in the beam line transverse to the longitudinal direction of the relaxation space has to be expected that at least in the downstream Area of the relaxation room forms a vortex, which the dwell time of the dry snow in the relaxation room and thus the agglomeration or the growth of the particles favors.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform liegt die Einmündungsstelle des Entspannungsraumes in der Strahlleitung in geringem Abstand stromaufwärts der Strahldüse.In an expedient embodiment, the junction is located of the relaxation space in the beam line at a short distance upstream the jet nozzle.

Die Strahldüse weist vorzugsweise eine Engstelle auf, so daß das Trägergas und das Strahlmittel auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden. Besonders bevorzugt ist die Ausbildung der Strahldüse als Laval-Düse, in der eine Beschleunigung annähernd Schallgeschwindigkeit oder Überschallgeschwindigkeit er reicht wird.The jet nozzle preferably has a constriction on so that the carrier gas and the abrasive can be accelerated to high speed. It is particularly preferred to design the jet nozzle as a Laval nozzle in which an acceleration almost Speed of sound or supersonic speed he will be enough.

Bei der Dimensionierung der Laval-Düse ist zu berücksichtigen, daß durch die Zufuhr von Trockeneis unmittelbar stromaufwärts der Düse die Temperatur des Mediums verringert und seine Dichte vergrößert wird, wodurch sich der Arbeitspunkt der Laval-Düse verschiebt. Um eine optimale Reinigungswirkung zu erzielen, sollte bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Querschnitt der Engstelle der Laval-Düse größer gewählt werden als in dem Fall, daß das Medium mit gleichem Druck und Durchsatz ausschließlich über die Strahlleitung zugeführt wird.When dimensioning the Laval nozzle is too consider, that by the supply of dry ice immediately upstream of the nozzle the temperature of the medium is reduced and its density is increased, whereby the Working point of the Laval nozzle shifts. To achieve an optimal cleaning effect, should in the method according to the invention the cross section of the narrow point of the Laval nozzle should be chosen larger than in the case that this Medium with the same pressure and throughput exclusively through the Beam line fed becomes.

Wenn der Durchsatz des Trägergases zu groß ist, so daß sich vor der Strahldüse ein hoher Staudruck aufbaut, nimmt die Menge und die Reinigungswirksamkeit des erzeugten Trockenschnees deutlich ab. Deshalb ist es zweckmäßig, in der Strahlleitung stromaufwärts der Einmündungsstelle des Entspannungsraumes ein Drosselventil vorzusehen, mit dem sich der Durchsatz des Trägergases optimal einstellen läßt.When the flow rate of the carrier gas is too big so that in front of the jet nozzle a high back pressure builds up, the amount and the cleaning effectiveness of the dry snow produced significantly. Therefore it is advisable to the jet line upstream the confluence point of the relaxation room to provide a throttle valve with which the flow rate of the carrier gas can be optimally adjusted.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird in die Trägergasströmung und/oder in den Entspannungsraum eine geringe Menge an Wasser eingesprüht, um den Reinigungseffekt weiter zu steigern.With an advantageous further education of the method is in the carrier gas flow and / or in a small amount of water is sprayed into the relaxation room To further increase the cleaning effect.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.An exemplary embodiment is described below closer to the drawing explained.

Die einzige Zeichnungsfigur zeigt einen Schnitt durch eine Strahlvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The only drawing figure shows a section through a blasting device for performing the inventive method.

Eine Strahlleitung 10 wird durch ein gerades zylindrisches Rohr gebildet, das einen Innendurchmesser DL von 39 mm hat. Ein Einlaß 12 der Strahlleitung ist mit einem nicht gezeigten Kompressor verbunden, über den Druckluft mit einem Druck von beispielsweise 1,1 MPa zugeführt wird. An die Mündung der Strahlleitung 10 ist eine als Laval-Düse ausgebildete Strahldüse 14 angekuppelt. Diese Strahldüse hat einen konvergierenden Abschnitt 16, dessen Innendurchmesser von 32 mm am strornaufwärtigen Ende auf 12,5 mm an einer Engstelle 18 abnimmt, und einen divergenten Abschnitt 20, dessen Innendurchmesser von der Engstelle 18 aus auf 19 mm am stromabwärtigen Ende zunimmt. Die Ge samtlänge LL der Strahldüse beträgt 224 mm. Die Länge LC des konvergierenden Abschnitts 16 beträgt 83 mm.A beam line 10 is formed by a straight cylindrical tube, which has an inside diameter DL of 39 mm. An inlet 12 the jet line is connected to a compressor, not shown, via which compressed air is supplied at a pressure of, for example, 1.1 MPa. At the mouth of the beam line 10 is a jet nozzle designed as a Laval nozzle 14 hitched. This jet nozzle has a converging section 16 , whose inner diameter of 32 mm at the upstream end to 12.5 mm at a narrow point 18 decreases and a divergent section 20 whose inside diameter is from the constriction 18 increases to 19 mm at the downstream end. The total length LL of the jet nozzle is 224 mm. The length LC of the converging section 16 is 83 mm.

Eine Verbindungsmuffe 22 zwischen der Strahlleitung 10 und der Laval-Düse 14 hat einen Innendurchmesser von etwa 32 mm, entsprechend dem Einlaßdurchmesser der Strahldüse.A connecting sleeve 22 between the beam line 10 and the Laval nozzle 14 has an inner diameter of approximately 32 mm, corresponding to the inlet diameter of the jet nozzle.

Unmittelbar stromaufwärts der Verbindungsmuffe 22 weist das die Strahlleitung 10 bildende Rohr einen Abzweig 24 auf, der unter einem Winkel von 45° in Strömungsrichtung in die Strahlleitung 10 mündet. Der Abstand D zwischen dem Abzweig 24 und der Einlaßöffnung der Strahldüse 14 beträgt etwa 66 mm. Stromaufwärts des Abzweigs 24 ist in der Strahlleitung 10 ein Drosselventil 26, beispielsweise ein Kugelhahn, angeordnet.Immediately upstream of the coupling sleeve 22 shows the beam line 10 pipe forming a branch 24 on at an angle of 45 ° in the direction of flow into the jet line 10 empties. The distance D between the branch 24 and the inlet opening of the jet nozzle 14 is about 66 mm. Upstream of the branch 24 is in the beam line 10 a throttle valve 26 , for example a ball valve.

In den Abzweig 24 ist ein rohrförmiges Übergangsstück 28 eingeschraubt, dessen freies Ende über ein Reduzierstück 30 mit einer flexiblen Zuleitung 32 für flüssiges CO2 verbunden ist.In the branch 24 is a tubular transition piece 28 screwed in, the free end of a reducer 30 with a flexible supply line 32 for liquid CO 2 .

Die Zuleitung 32 ist an eine nicht gezeigte Druckflasche angeschlossen, die einen Vorrat an CO2 unter einem solchen Druck hält, daß das CO2 bei Umgebungstemperatur flüssig bleibt. Dieser Druck beträgt beispielsweise bei einer Umgebungstemperatur von 20° C etwa 5, 5 MPa. Die Zuleitung 32 hat einen Innendurchmesser von 3 mm. Das flüssige CO2 strömt aufgrund des Druckgefälles, ohne das irgendwelche Fördereinrichtungen erforderlich sind, über die Zuleitung 32 aus. Der Durchsatz wird dabei durch den geringen Querschnitt der Zuleitung 32 begrenzt.The supply line 32 is connected to a pressure bottle, not shown, which holds a supply of CO 2 under such a pressure that the CO 2 remains liquid at ambient temperature. This pressure is approximately 5.5 MPa, for example, at an ambient temperature of 20 ° C. The supply line 32 has an inner diameter of 3 mm. Due to the pressure drop, the liquid CO 2 flows through the supply line without the need for any conveying devices 32 out. The throughput is due to the small cross-section of the supply line 32 limited.

Das Übergangsstück 28 bildet einen Entspannungsraum 34, der zwei zylindrische Abschnitte 36, 38 mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist. Der stromaufwärtige Abschnitt 36, der sich unmittelbar an die Zuleitung 32 anschließt, hat einen Innendurchmesser DC1 von 20 mm und eine Länge L1 von 85 mm. Über einen kurzen konischen Abschnitt schließt sich der stromabwärtige Abschnitt 38 mit einem Innendurchmesser DC2 von 32 mm und einer Länge L2 von 105 mm an. Die Gesamtlänge LE des Entspannungsraumes 34 beträgt somit 190 mm. Der Abzweig 24 hat einen Innendurchmesser DC3 von 39 mm, übereinstimmend mit dem Innendurchmesser DL der Strahlleitung 10.The transition piece 28 forms a relaxation room 34 that has two cylindrical sections 36 . 38 with different diameters. The upstream section 36 , which is directly connected to the supply line 32 has an inner diameter DC1 of 20 mm and a length L1 of 85 mm. The downstream section closes over a short conical section 38 with an inner diameter DC2 of 32 mm and a length L2 of 105 mm. The total length LE of the relaxation room 34 is therefore 190 mm. The branch 24 has an inner diameter DC3 of 39 mm, corresponding to the inner diameter DL of the beam line 10 ,

An der Stelle, an der die Zuleitung 32 im Reduzierstück 30 in den Entspannungsraum 34 mündet, kann sich das flüssige CO2 schlagartig entspannen. Dabei wird ein Teil des CO2 verdampft. Durch die Verdampfung und durch die Druckentlastung kommt es zu einer Abkühlung, so daß ein anderer Teil des flüssigen CO2, der beim Eintritt in den Entspannungsraum fein zerstäubt wird, zu feinen Trockenschnee-Partikeln kondensiert. Da die Querschnittsfläche des stromaufwärtigen Abschnitts 36 des Entspannungsraumes 34 etwa das 44-fache der Querschnittsfläche der Zuleitung 32 beträgt, durchströmt das Gemisch aus gasförmigem CO2 und Trockenschnee den stromaufwärtigen Abschnitt 36 des Entspannungsraumes mit mäßiger Geschwindigkeit. Bei Eintritt in den stromabwärtigen Abschnitt 38 wird die Geschwindigkeit weiter reduziert. Auf ihrem Weg durch den verhältnismäßen langen Entspannungsraum 34 können sich die feinen Trockeneis-Partikel zu größeren Partikeln zusammenballen (Agglomeration). Da bei Eintritt in den stromabwärtigen Abschnitt 38 die Strömungsgeschwindigkeit abnimmt und entsprechend der dynamische Druck zunimmt, können die Partikel zum Teil auch durch Rekondensation von gasförmigem CO2 wachsen. Bei Eintritt in dem nochmals erweiterten Abzweig 24 haben sich daher relativ große Trockenschnee-Partikel gebildet, die nun durch die Sogwirkung der durch die Strahlleitung 10 strömenden Druckluft abgesaugt und zur Strahldüse 14 mitgenommen werden. In der Strahldüse 14 werden die Druckluft und der Trockenschnee auf hohe Geschwindigkeit, eventuell Überschallgeschwindigkeit beschleunigt, so daß ein Strahl mit hoher Reinigungswirkung aus der Strahldüse austritt. Wenn dieser Strahl auf eine zu reinigende Oberfläche gerichtet wird, wirkt der Trockenschnee als Strahlmittel, mit dem die Oberfläche effizient gereinigt werden kann.At the point where the supply line 32 in the reducer 30 in the relaxation room 34 flows, the liquid CO 2 can suddenly relax. Part of the CO 2 is evaporated. Evaporation and pressure relief result in cooling, so that another part of the liquid CO 2 , which is atomized as it enters the relaxation room, condenses into fine dry snow particles. Because the cross-sectional area of the upstream section 36 of the relaxation room 34 approximately 44 times the cross-sectional area of the feed line 32 is, the mixture of gaseous CO 2 and dry snow flows through the upstream section 36 the relaxation room at moderate speed. Upon entering the downstream section 38 the speed is further reduced. On their way through the relatively long relaxation room 34 the fine dry ice particles can clump together to form larger particles (agglomeration). Because when entering the downstream section 38 the flow rate decreases and the dynamic pressure increases accordingly, the particles can also grow in part by recondensation of gaseous CO 2 . When entering the branch, which has been expanded again 24 Relatively large dry snow particles have therefore formed, which are now due to the suction effect of the jet line 10 flowing compressed air is drawn off and sent to the jet nozzle 14 get picked up. In the jet nozzle 14 the compressed air and the dry snow are accelerated to high speed, possibly supersonic speed, so that a jet with a high cleaning effect emerges from the jet nozzle. When this jet is directed onto a surface to be cleaned, the dry snow acts as a blasting agent with which the surface can be cleaned efficiently.

In Versuchen hat sich gezeigt, daß die Reinigungswirkung des in dieser Weise erzeugten Strahls kritisch von der Dimensionierung des Entspannungsraumes 34 und vom Durchsatz der Druckluft durch die Strahlleitung 10 abhängt. Wenn beispielsweise der Entspannungsraum verkleinert wird, indem der stromabwärtige Abschnitt 38 fortgelassen wird, so daß der stromaufwärtige Abschnitt 36 unmittelbar in die Strahlleitung 10 mündet, ergibt sich eine deutlich verringerte Reinigungswirkung. Bei noch weiterer Verkleinerung des Entspannungsraumes ist praktisch keine Wirkung des Trockenschnees mehr feststellbar. Ebenso nimmt die Reinigunswirkung drastisch ab, wenn der Durchsatz der Druckluft durch die Strahlleitung 10 zu groß ist. Deshalb wird mit Hilfe des Drosselventils 26 der Durchsatz so dosiert, daß eine optimale Erzeugung von Trockenschnee und eine optimale Reinigungswirkung erzielt werden.Experiments have shown that the cleaning effect of the jet generated in this way is critical of the dimensioning of the relaxation space 34 and the throughput of the compressed air through the jet line 10 depends. For example, if the relaxation space is reduced by the downstream section 38 is omitted so that the upstream portion 36 directly into the beam line 10 leads to a significantly reduced cleaning effect. If the relaxation space is further reduced, practically no effect of the dry snow can be determined. Likewise, the cleaning effect decreases drastically when the throughput of the compressed air through the jet line 10 is too big. Therefore, with the help of the throttle valve 26 the throughput is metered in such a way that an optimal production of dry snow and an optimal cleaning effect are achieved.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel läßt sich in vielfältiger Weise abwandeln.The described embodiment let yourself in many different ways Modify way.

Beispielsweise ist es möglich, anstelle einer geraden Strahlleitung 10 eine abgewinkelte Strahlleitung zu verwenden, so daß der Entspannungsraum und der stromaufwärtige Abschnitt der Strahlleitung symmetrisch in den stromabwärtigen Abschnitt der Strahlleitung münden. Denkbar ist auch eine Anordnung, bei der die Strahlleitung 10 zu einem Ringraum erweitert ist, die den Entspannungsraum koaxial aufnimmt.For example, it is possible instead of a straight beam line 10 to use an angled beam line so that the relaxation space and the upstream section of the beam line open symmetrically into the downstream section of the beam line. An arrangement is also conceivable in which the beam line 10 is expanded to an annulus that coaxially accommodates the relaxation space.

In einer anderen Ausführungsform kann zwischen der Stelle, an der der Entspannungsraum in die Strahlleitung mündet, und der Strahldüse 14 noch ein längerer Schlauchabschnitt vorgesehen sein.In another embodiment, there can be between the point at which the relaxation space opens into the jet line and the jet nozzle 14 a longer hose section can be provided.

Um größere Mengen an Trockenschnee zu erzeugen, ist es möglich, mehrere Zuleitungen 32 über jeweilige Entspannungsräume in die Strahlleitung 10 münden zu lassen. Die Einmündungen der Entspannungsräume in die Strahlleitung können dabei auf dem Umfang der Strahlleitung verteilt und/oder in Axialrichtung versetzt sein. Weiterhin ist es möglich, mehrere Zuleitungen 32 in einen gemeinsamen Entspannungsraum münden zu lassen.In order to produce larger amounts of dry snow, it is possible to use several feed lines 32 via respective relaxation rooms in the beam line 10 to let it flow. The openings of the relaxation spaces in the beam line can be distributed over the circumference of the beam line and / or offset in the axial direction. It is also possible to use several supply lines 32 to open into a common relaxation room.

Über die Strahlleitung 10 kann anstelle von Druckluft auch ein anderes Trägergas zugeführt werden. Diesem Trägergas oder der Druckluft kann auch ein anderes Strahlmittel zugesetzt sein. Ebenso ist es denkbar, zusätzliche feste oder flüssige Strahlmittel über seitliche Zuführungen in die Strahlleitung stromaufwärts oder stromabwärts des Abzweigs 24 oder gegebenenfalls auch in den Entspannungsraum 34 münden zu lassen.Via the beam line 10 another carrier gas can be supplied instead of compressed air. Another blasting agent can also be added to this carrier gas or the compressed air. It is also conceivable to add additional solid or liquid blasting media via lateral feeds into the blasting line upstream or downstream of the branch 24 or, if necessary, also in the relaxation room 34 to let it flow.

Claims (19)

Strahlverfahren zur Reinigung von Oberflächen, bei dem ein Trägergas unter Druck durch eine Strahlleitung (10) zu einer Strahldüse (14) zugeführt wird und flüssiges CO2 über eine Zuleitung (32) zugeführt, durch Entspannung in Trockenschnee umgewandelt und in die Strahlleitung (10) eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß das CO2 aus der Zuleitung (32) über einen im Querschnitt erweiteten Entspannungsraum (34) in die Strahlleitung (10) eingeleitet wird und für das Volumen V des Entspannungraumes und die Innenquerschnittsfläche A der Zuleitung (32) die Beziehung V1/3/A1/2 > 10 erfüllt ist.Blasting process for cleaning surfaces, in which a carrier gas under pressure through a jet line ( 10 ) to a jet nozzle ( 14 ) is supplied and liquid CO 2 via a feed line ( 32 ) supplied, converted into dry snow by relaxation and into the jet line ( 10 ) is fed in, characterized in that the CO 2 from the feed line ( 32 ) via a relaxation room with an enlarged cross-section ( 34 ) in the beam line ( 10 ) is introduced and for the volume V of the expansion space and the inner cross-sectional area A of the supply line ( 32 ) the relationship V 1/3 / A 1/2 > 10 is fulfilled. Strahlverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge LE des Entspannungraumes (34) mindestens 80 mm beträgt.Blasting method according to claim 1, characterized in that the length LE of the relaxation space ( 34 ) is at least 80 mm. Strahlverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innengeurschnittsfläche des Entspannungraumes (34) mindestens das 30-fache der Innenquerschnittsfläche A der Zuleitung (32) beträgt.Blasting method according to claim 1 or 2, characterized in that the inner surface of the relaxation space ( 34 ) at least 30 times the internal cross-sectional area A of the supply line ( 32 ) is. Strahlverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchsatz des Trägergases durch die Strahlleitung (10) mindestens 1 m3/min beträgt.Blasting method according to one of the preceding claims, characterized in that the throughput of the carrier gas through the jet line ( 10 ) is at least 1 m 3 / min. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung des Trägergases stromaufwärts der Einmündungsstelle des Entspannungsraumes (34) in die Strahlleitung (10) mit Hilfe eines Drosselventils (26) gedrosselt wird, um die Erzeugung von Trockenschnee zu optimieren.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the flow of the carrier gas upstream of the junction point of the relaxation space ( 34 ) in the beam line ( 10 ) with the help of a throttle valve ( 26 ) is throttled to optimize the production of dry snow. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergas mit einem Druck von mindestens 0,1 MPa, vorzugsweise etwa 1,0 MPa zum Drosselventil (26) zugeführt wird.A method according to claim 5, characterized in that the carrier gas with a pressure of at least 0.1 MPa, preferably about 1.0 MPa to the throttle valve ( 26 ) is supplied. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das CO2 bei Umgebungstemperatur unter einem zur Aufrechterhaltung des flüssigen Aggregatzustands erforderlichen Druck über die Zuleitung (32) zugeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the CO 2 at ambient temperature under a pressure required to maintain the liquid state of matter via the supply line ( 32 ) is supplied. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Trägergas und Trockenschnee in der Strahldüse (14) auf mindestens annähernd Schallgeschwindigkeit beschleunigt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the mixture of carrier gas and dry snow in the jet nozzle ( 14 ) is accelerated to at least approximately the speed of sound. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Strahlleitung (10) zur Zufuhr eines Trägergases und einer Zuleitung (32) für flüssiges CO2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (32) mit der Strahlleitung (10) über einen Entspannungsraum (34) verbunden ist und für das Volumen V des Entspannungraumes und die Innenquerschnittsfläche A der Zuleitung (32) die Beziehung V1/3/A1/2 > 10 erfüllt ist.Device for carrying out the method according to one of the preceding claims, with a beam line ( 10 ) for supplying a carrier gas and a feed line ( 32 ) for liquid CO 2 , characterized in that the feed line ( 32 ) with the beam line ( 10 ) via a relaxation room ( 34 ) is connected and for the volume V of the expansion space and the inner cross-sectional area A of the supply line ( 32 ) the relationship V 1/3 / A 1/2 > 10 is fulfilled. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Entspannungsraumes (34) das 40- bis 150-fache der Querschnittsfläche A der Zuleitung (32) beträgt.Apparatus according to claim 9, characterized in that the cross-sectional area of the relaxation space ( 34 ) 40 to 150 times the cross-sectional area A of the supply line ( 32 ) is. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Entspannungsraums (34) von der Zuleitung (32) zur Strahlleitung (10) zunimmt.Apparatus according to claim 9 or 10, characterized in that the cross section of the relaxation space ( 34 ) from the supply line ( 32 ) to the beam line ( 10 ) increases. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Entspannungsraums (34) 100 bis 250 mm beträgt.Device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the length of the relaxation space ( 34 ) Is 100 to 250 mm. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenquerschnitt eines stromabwärtigen Abschnitts (38) des Entspannungsraumes (34) annähernd mit dem Innenquerschnitt der Strahlleitung (10) übereinstimmt.Device according to one of claims 9 to 12, characterized in that the inner cross section of a downstream section ( 38 ) of the relaxation room ( 34 ) approximately with the inside cross section of the beam line ( 10 ) matches. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabwärtige Abschnitt (38) eine Länge von mindestens 100 mm hat.Device according to claim 13, characterized in that the downstream section ( 38 ) has a length of at least 100 mm. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Entspannungsraum (34) von einer Seite her in einen geraden Abschnitt der Strahlleitung (10) mündet.Device according to one of claims 9 to 14, characterized in that the relaxation space ( 34 ) from one side into a straight section of the beam line ( 10 ) flows out. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Entspannungsraum (34) unter einem Winkel von etwa 45° in Strömungsrtichtung in die Stahlleitung (10) mündet.Device according to claim 15, characterized in that the relaxation space ( 34 ) at an angle of approximately 45 ° in the direction of flow into the steel pipe ( 10 ) flows out. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß an das stromabwärtige Ende der Strahlleitung (10) eine Laval-Düse als Strahldüse (14) angeschlossen ist.Device according to one of claims 9 to 16, characterized in that at the downstream end of the beam line ( 10 ) a Laval nozzle as a jet nozzle ( 14 ) connected. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Strahldüse (14) an ihrer Einlaßöffnung etwa mit dem Innendurchmesser der Strahlleitung (10) übereinstimmt und daß der Innendurchmesser einer Engstelle (18) der Strahldüse etwa 35 bis 45 % des Durchmessers der Einlaßöffnung beträgt.Apparatus according to claim 17, characterized in that the inner diameter of the jet nozzle ( 14 ) at its inlet opening approximately with the inside diameter of the jet line ( 10 ) and that the inside diameter of a constriction ( 18 ) the jet nozzle is about 35 to 45% of the diameter of the inlet opening. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in der Strahlleitung-(10) stromaufwärts der Einmündungsstelle des Entspannungsraumes (34) ein Drosselventil (26) angeordnet ist.Device according to one of claims 9 to 18, characterized in that in the beam line (10) upstream of the junction of the relaxation space ( 34 ) a throttle valve ( 26 ) is arranged.
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