DE10259132A1

DE10259132A1 - Verfahren zur Strahlreinigung von Werkstoffoberflächen

Info

Publication number: DE10259132A1
Application number: DE2002159132
Authority: DE
Inventors: Jens Tauchemann; Wieland Flothmann; Thomas Weichmann
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Air Liquide Deutschland GmbH
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-19
Also published as: DE10259132B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Strahlreinigung von Werkstoffoberflächen. Erfindungsgemäß werden Werkstoffoberflächen mit einem Strahl aus flüssigem Kohlendioxidstrahl schnell und rückstandsfrei sowie umweltschonend gereinigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Strahlreinigung von Werkstoffoberflächen.

Bei den bisher zur Reinigung von Werkstoffoberflächen eingesetzten mechanischen, chemischen und thermischen Verfahren, wie beispielsweise das Sand- und Kugelstrahlen, Schleifen, Bürsten, Beizen oder mittels Pyrolyse ist der Anfall von großen Mengen kontaminierter Reststoffe (Säure, Strahlmittel, Laugen usw.) und verunreinigten Strahlmitteln (Sand, Glasperlen, Wasser u.a.) unvermeidbar.

Bei der umweltfreundlichen industriellen Strahlreinigung von Werkstoffoberflächen, wie beispielsweise mit als Strahlmittel eingesetztem Laser oder Trockeneis, fallen zwar keine die Umwelt belastenden Reststoffe an, jedoch ist die Effektivität und die Qualität dieser Reinigungsverfahren, insbesondere bei mit Trennmitteln, Feinstäuben und Fetten verunreinigten Oberflächen, verbesserungsbedürftig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Strahlreinigung von Werkstoffoberflächen zu schaffen, mit dem eine schnelle und rückstandsfreie Reinigung von verunreinigten Werkstoffoberflächen ermöglicht wird.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Strahlreinigung von Werkstoffoberflächen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß wird zur Reinigung von verunreinigten Werkstoffoberflächen tiefkaltes flüssiges Kohlendioxid und gasförmiger Stickstoff einer handelsüblichen Zweistoffdüse zugeführt.

Der als mit einem Stickstoff-Ringstrahl versehener Kernstrahl aus der Düse ausströmende Strahl aus flüssigem Kohlendioxid reinigt eine in den Kohlendioxidstrahl eingebrachte Werkstoffoberfläche schnell und rückstandsfrei.

Nach der Reinigung entweicht das Kohlendioxid rückstandsfrei und ohne Beschädigung der gereinigten Werkstoffoberfläche in die Umgebung. Die gereinigte Werkstoffoberfläche ist eisfrei, wodurch eine kostenaufwendige Trocknung der Werkstoffteile entfällt.

Es wurde gefunden, dass die Reinigungsleistung des flüssigen Kohlendioxidstrahls im wesentlich von den der Düse zugeführten Mengen an flüssigem Kohlendioxid und gasförmigem Stickstoff und deren Temperatur- und Druckdifferenzen abhängig ist.

Zur erfindungsgemäßen Strahlreinigung von Werkstoffoberflächen wird das aus flüssigem Kohlendioxid bestehende Strahlmittel mit einer Temperatur von mindestens minus 1 Grad Celsius und mit einem Druck von mindestens 20 bar absolut und das aus gasförmigem Stickstoff bestehende Inertgas mit einer Temperatur von mindestens minus 2 Grad Celsius mit einem Druck von mindestens 15 bar absolut eingesetzt.

Die Einsatzmenge an gasförmigem Stickstoff kann bis zu 800 Prozent der Einsatzmenge an flüssigem Kohlendioxid betragen.

Besonders vorteilhafte Reinigungsergebnisse von Werkstoffoberflächen werden möglich, wenn minus 20 Grad Celsius kaltes flüssiges Kohlendioxid unter einem Druck von 40 bar abs. und gasförmiger Stickstoff mit einer Temperatur von minus 2 Grad Celsius mit einem Druck von 20 bar abs. mit ca. 6 m3/min der Düse zugeführt werden.

Zur Abkühlung des der Düse zugeführten bzw. die Düse durchströmenden flüssigen Kohlendioxids auf die erforderliche Einsatztemperatur wird vorteilhaft aus kostengünstigem und problemlos verarbeitbaren Flüssigstickstoff (LIN) erzeugter Kunstschnee eingesetzt.

Der Kunstschnee wird dem flüssigen Kohlendioxid direkt zugeführt und/oder zur Kühlung der das flüssige Kohlendioxid zur Düse führenden Leitungen und/oder der Düse/n eingesetzt.

Die erfindungsgemäße Strahlreinigung mit flüssigem Kohlendioxid kann zur Reinigung von aus Metall, Kunststoff- und anderen herkömmlichen Werkstoffen bestehenden Oberflächen von Fetten, Ölen, Stäuben, Farben, Harzen und Klebstoffen und anderen Verunreinigungen erfolgreich eingesetzt werden.

Mittels der erfindungsgemäßen, manuellen oder automatisierbaren flexiblen Strahlreinigung mit flüssigem Kohlendioxid sind alle herkömmlichen Werkstoffoberflächen schnell und rückstandsfrei sowie umweltschonend zu reinigen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.

Zum erfindungsgemäßen Reinigen einer mit Fetten und Ölen verunreinigten Kunststoffoberfläche unter atmosphärischen Bedingungen wird minus 20 Grad Celsius kaltes flüssiges Kohlendioxid unter einem Druck von 40 bar. abs. und gasförmiger Stickstoff mit einer Temperatur von minus 2 Grad Celsius unter einem Druck von 20 bar abs. mit 8 m3/min einer handelsüblichen Zweistoffdüse zugeführt.

Dabei kann die Einsatzmenge an gasförmigem Stickstoff bis zu 800 Prozent der Einsatzmenge an flüssigem Kohlendioxid betragen.

Das als ein mit Stickstoff umhüllter Kernstrahl aus der Düse ausströmende flüssige Kohlendioxid reinigt die in den blauen Reinigungsstrahl eingebrachte Werkstoffoberfläche schnell und rückstandfrei von vorhandenen Verunreinigungen.

Die durch die Aufprallenergie des flüssigen Kohlendioxidstrahls von der Werkstoffoberfläche abgelösten Verunreinigungen werden filtriert und abgeführt.

Das bei der Reinigung entstehende gasförmige Kohlendioxid entweicht – rückstandsfrei und ohne die gereinigte Werkstoffoberfläche zu beschädigen – in die Umgebung. Die eisfreie, gereinigte Werkstoffoberfläche muss nicht mehr kostenaufwendig getrocknet werden.

Zur Kühlung des flüssigen Kohlendioxid auf die erforderliche Einsatztemperatur wird vorteilhaft, beispielsweise aus kostengünstigem Flüssigstickstoff (LIN) erzeugter, Kunstschnee eingesetzt.

Der Kunstschnee wird dem flüssigen Kohlendioxid direkt zugeführt bzw. mit dem Kunstschnee kann auch die das flüssige Kohlendioxid der Düse zuführende Leitung und/oder die Düse gekühlt werden.

Claims

Verfahren zur Strahlreinigung von Werkstoffoberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlmittel flüssiges Kohlendioxid eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlmittel mindestens minus 1 Grad Celsius kaltes flüssiges Kohlendioxid eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Kohlendioxid mit einem Druck von mindestens 20 bar abs. eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Kohlendioxid mittels mindestens einer Düse auf die zu reinigende Werkstoffoberfläche aufgedüst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Kohlendioxid mit Kunstschnee auf die erforderliche Einsatztemperatur gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Temperatur von minus 196 Grad Celsius aufweisende Kunstschnee aus Flüssigstickstoff erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunstschnee dem flüssigen Kohlendioxid direkt zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Kohlendioxid mit dem Kunstschnee indirekt gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kunstschnee jede den flüssigen Kohlendioxid der Düse zuführende Leitung gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kunstschnee jede das flüssige Kohlendioxid auf die zu reinigende Oberfläche aufbringende Düse gekühlt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Kohlendioxid als mit einem Ringstrahl aus Inertgas umhüllter Kernstrahl auf die zu reinigende Werkstoffoberfläche aufgestrahlt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas vorzugsweise gasförmiger Stickstoff eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas mit einer Temperatur von mindestens minus 2 Grad Celsius eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas mit einem Druck von mindestens 15 bar abs. eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzmenge an gasförmigem Stickstoff bis zu 800 Prozent der Einsatzmenge an flüssigem Kohlendioxid beträgt.