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Die Erfindung betrifft eine Verarbeitungsmaschine für Trockeneis, die stationär oder mobil einsetzbar ist. Kleinere Bauformen gemäß der Erfindung, die eine manuelle Standortverlagerung und Bedienung ermöglichen, betreffen Verarbeitungsgeräte für Trockeneis. Die erfindungsgemäße Verarbeitungsmaschine für Trockeneis ist modular aufgebaut, motorisch angetrieben und mit Steuerungselektronik ausgestattet. Die einzelnen Module bestehen aus einzelnen Vorrichtungen für das Beschicken, Dosieren, Mahlen und Verdüsen von Trockeneis. Die dem Materialfluss und der angegebenen Funktionsweise folgende erfindungsgemäße Anordnung der einzelnen Module ist beispielsweise in einem turmartigen Auf- bzw. Zusammenbau zu einer Verarbeitungsmaschine bzw. einem Verarbeitungsgerät für Trockeneis realisiert. Das Trockeneis kommt auch hier vorzugsweise in Granulat- oder Pelletform zum Einsatz.
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Die erfindungsgemäße Verarbeitungsmaschine für Trockeneis kann ebenfalls im Rahmen der modularen Anordnung sowie des konstruktiven Aufbaues der Module zusätzlich mit Einrichtungen ausgestattet sein, die eine Dotierung des zu verarbeitenden Trockeneises mit Zuschlagstoffen wie Wirk- und/oder Schutzstoffen gestatten. Damit erschließen sich auch dieser Erfindung weite Anwendungsbereiche in der Technik, der Kosmetik und der Medizin. Die Erfindung ist zur Behandlung von Oberflächen und/oder oberflächennahen Bereiche anorganischer und/oder organischer Produkte gewerblich anwendbar.
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Maschinen zum Reinigen von Oberflächen durch Aufblasen von Trockeneis gehören gemäß
EP 1 977 859 A1 ,
US 6 346 035 B1 und
deutsche Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 20 2010 000 713.5 zum Stand der Technik. Aus
Plast Reconstr Surg. 1996 Mar; 97 (3): 544–54, und
„Plast Reconstr Surg. 1996 Nov; 98 (6): 1112–3, „Treatment of nevus Ota: combined skin abrasion and carbon dioxide snow method, ist es bekannt, Hautdefekte durch Behandlung mit aufgestrahltem Trockeneis abrasiv zu behandeln.
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Der Gegenstand der vorliegenden Gebrauchsmusteranmeldung geht von der Verarbeitungsmaschine bzw. dem Verarbeitungsgerät für Trockeneis gemäß der
Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 20 2010 000 713.5 aus. Zum besseren Verständnis werden die Figuren und die Bezugszeichen auf der Basis der Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 20 2010 000 713.5 übernommen.
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1a gemäß der
Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 20 2010 000 713.5 zeigt in aufgeschnittener Längsdarstellung eine modular aufgebaute Verarbeitungsmaschine bzw. -gerät
1 für Trockeneis
2, die in einer Einhausung
26, bestehend aus Feststoffplatten
25 mit Dämpfungsauflagen
30, angeordnet ist. Nach dieser Ausführungsform umfasst der Gegenstand der Erfindung ein Beschickungs-, Dosierungs-, Zerkleinerungs- und Verdüsungsmodul
3 bis
6 bzw. eine Beschickungs-, Dosierungs-, Zerkleinerungs- und Verdüsungsvorrichtung
3 bis
6, wobei diese Module bzw. Vorrichtungen
3 bis
6, dem Materialfluss folgend vertikal, also von oben nach unten, angeordnet sind. In diesen Modulen bzw. Vorrichtungen
3 bis
6 sind Funktionsräume
7 bis
10 vorgesehen, in denen jeweils eine Beschickungs-, Dosierungs-, Zerkleinerungs- und Verdüsungseinrichtung
11 bis
14 angeordnet sind. Die Beschickungseinrichtung
11 ist mit einer Vibrationseinrichtung
15 bzw. ein Unwuchtmotor
15 ausgestattet und optional mit mindestens einer Dotierungseinrichtung
17 verbunden. Zu der erfindungsgemäßen Verarbeitungsmaschine
1 gehört eine externe Luftverdichtungseinrichtung
16 wie Kompressor mit Druckluftzuleitung
21 für die Dosierungsvorrichtung
12, die über einen darin geführten Hauptkanal
65 und wenigstens einen Anschlusskanal
20 mit der Druckluft beaufschlagt ist. Die eingeleitete Druckluft versorgt auch die Zerkleinerungs- und Verdüsungseinrichtung
13 und
14 sowie den Bypasskanal
132. In der Verdüsungseinrichtung
14 setzt sich der aus dem Funktionsraum
84 des Zerkleinerungsmoduls
5 kommende Bypasskanal
132 fort, der optional über eine weitere Dotierungszuleitung
134 mit einer Dotierungseinrichtung
17 verbunden ist. die aus einem Vorratsbehälter
133 für mindestens einen Zuschlagstoff besteht. Die Dotierungszuleitung
134, die in den Austrittskanal
130 des Verdüsungsmoduls
6 hineinreicht, ist mit einem Absperrventil
135 ausgestattet. Die Dotierungseinrichtung
17 umfasst analog zum Beschickungsmodul
3 einen Vorratsbehälter
18 für Zuschlagstoff.
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Nach der
Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 20 2010 000 713.5 zeigt
9a im Längsschnitt und
9b in räumlicher Darstellung den auf den Zerkleinerungsmodul
5 folgenden Verdüsungsmodul
6. Danach setzt sich die trichterförmige Abförderöffnung
124 des Zerkleinerungsmoduls
5 unter Querschnittsreduzierung und einer Bogenführung
129 in einen horizontalen Austrittskanal
130 fort, der mit einem über eine Schraubverbindung auswechselbaren Schlauchverbinder
131 verbunden ist. In der Verdüsungsvorrichtung
6 setzt sich der aus dem Funktionsraum
84 bzw.
10 kommende Bypasskanal
132 bis zur Einleitungsstelle in den Austrittskanal
130 fort. In dem Bypasskanal
132 ist optional eine von einem Vorratsbehälter
133 für Zuschlagstoffe kommende Dotierungszuleitung
134 vorgesehen. Die Zuschlagstoffe werden von dem Vorratsbehälter
133 in Verbindung mit dem Kompressor
16 pneumatisch zugeführt. In dem Bypasskanal
132 ist vor der Einleitung in den Austrittskanal
130 ein Absperrventil
135 angeordnet. In dem Verdüsungsmodul können optional nicht dargestellte Einrichtungen zur Einstellung der Betriebstemperatur angeordnet sein. Die in den
9a und
9b dargestellten und beschriebenen Module
5 und
6, die für Zerkleinerung und Verdüsung des Trockeneises bestimmt sind, können optional als bauliche Einheit ausgeführt sein.
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Die Aufgabenstellung der Erfindung gemäß der vorliegenden Zusatzanmeldung umfasst drei Teilaufgaben, die jeweils konstruktive Weiterbildungen der Verarbeitungsmaschine bzw. des Verarbeitungsgerätes für Trockeneis gemäß der
Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 20 2010 000 713.5 beinhalten.
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Die erste Teilaufgabe der vorliegenden Gebrauchsmusteranmeldung bezieht sich auf die Weiterentwicklung der konstruktiven Maßnahmen gemäß der
Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 20 2010 000 713.5 bezüglich des Dosierungsmoduls
4, der eine mehrteilige Dosierungseinrichtung
12 umfasst. Danach ist eine Dosierwalze
46 zwischen den mit Ober- und Untertrum bezeichneten Lagerteilen
43 und
44 sowie dem Einspeiseblock
47 formschlüssig und dicht gelagert, wie dies mit den
4a bis
4c und
6a bis
6d gemäß der Gebrauchsmusteramneldung Nr. 20 2010 000 713.5 dargestellt und beschrieben ist. Der Lösung des Abdichtung der Dosierungseinrichtung
12 dienen auch im Boden
77 des Untertrums
44 und ggf. des Einspeiseblocks
47 lage- und zahlenmäßig definierte sowie versetzt gestaffelt angeordnete Aussparungen
79 zur Aufnahme von Vorspannfedern
80, in dem der Einspeiseblock
47 gegen das Untertrum
44 gedrückt wird, um bis zum Aufbau des durch die Betätigung des Kompressors
16 erreichten Betriebsdruckes die Abdichtung des Systems zu gewährleisten. Danach übernimmt die eingestellte Druckluft die Systemabdichtung gegenüber der vorgeschalteten Beschickungsvorrichtung
3 und gegenüber der nachgeschalteten Dosierungsvorrichtung
4, in dem die Dosierwalze
46 gegen die Bogenabschnitte
60 des Obertrums
43 und den Auflagerabschnitt
48 des Einspeiseblocks
47 gedrückt werden, wobei die Vorspannfedern
80 unter Vorspannung gehalten werden. Außerdem verhindert eine versetzt gestaffelte Anordnung der Vertiefungen
62 auf dem Mantel
61, dass die Druckluft über die Dosierwalze
46 in das Beschickungsmodul
3 entweichen kann. Der mittels Kompressor
16 variabel einstellbare Betriebsdruck p liegt in dem Druckbereich von 0,1 bis 10 bar und richtet sich nach dem angestrebten medizinischen oder technischen Effekt.
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10a zeigt gemäß der vorliegenden Gebrauchsmusteranmeldung die weiterführende Lösung des Abdichtungsproblems des Dosierungsmoduls 4 der erfindungsgemäßen Verarbeitungsmaschine 1, die im Wege der Selbstabdichtung dadurch erreicht wird, dass die zwischen den in den Mantel 61 der Dosierwalze 46 eingearbeiteten Vertiefungen, Sicken, Taschen 62 u. dgl. durch entsprechende Verteilung und Beabstandung derselben von geschlossenen Flächenbereichen des Mantels 61 umgeben sind, die während der Rotation der Dosierwalze 46 immer eine formschlüssige Anlage des Mantels 61 an den Einspeiseblock 47 sicherstellen. Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß 4c sind die Vertiefungen 62 als kalottenförmige Ausbohrungen 23 dargestellt.
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10b zeigt in Drauf- und Durchsicht das System der Selbstabdichtung der auf dem Einspeiseblock 47 gelagerten Dosierwalze 46 in dem Dosierungsmodul 4. Danach ist die Abwicklung 24 der Mantelfläche 61 der Dosierwalze 46 über der darunter angeordneten Abwicklung 34 des Auflagerabschnitts 48 bzw. des Bogenabschnitts 60 des Einspeiseblocks 47 dargestellt. Im Tiefsten und über die Breite des Auflagerabschnitts 48 bzw. des Bogenabschnittes 60 des Einspeiseblocks 47 sind beispielsweise drei Austrittsschlitze 68 der Druckluftleitung 70 angeordnet. Die Dimensionierung der Austrittsschlitze 68 nach Länge und Breite sowie die Beabstandung der Austrittsschlitze 68 über die Breite des Auflagerabschnitts 48 bzw. des Bogenabschnittes 60 sind so bemessen, dass während des Betriebes der Verarbeitungsmaschine 1 jede Vertiefung 62 der Dosierwalze 46, in denen sich vorzerkleinertes und im wesentlichen bezüglich der Raumform homogenisiertes Trockeneis 2 befindet, von der eingeleiteten Druckluft im wesentlichen freigeblasen wird. Die Druckluft transportiert das vorzerkleinerte bzw. in der Raumform weitgehend homogenisierte Trockeneis 2 zu den in Drehrichtung der Dosierwalze 46 in geringem Abstand parallel angeordneten drei Austragsschlitzen 40 des Einspeiseblocks 47. Über den daran anschließenden Abförderkanal 71 gelangt das vorzerkleinerte Trockeneis 2, mengenmäßig durch das Volumen der Vertiefungen 62 dosiert, zusammen mit der Druckluft in den Zerkleinerungsmodul 5.
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Die zweite Teilaufgabe der vorliegenden Gebrauchsmusteranmeldung bezieht sich auf die Weiterentwicklung der konstruktiven Maßnahmen bezüglich des Zerkleinerungsmoduls
5, der nach der
Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 20 2010 000 713.5 gemäß den
7a bis
7e eine horizontal verschiebbare, motorisch nicht angetriebene Zerkleinerungswalze
85 und eine horizontal nicht verschiebbare, motorisch angetriebene Zerkleinerungswalze
86 umfasst. Danach ist eine manuell anstellbare Walzenverstelleinrichtung
89 vorgesehen, die im wesentlichen ein Umlenk-Verzahnungsgetriebe
113, bestehend aus Kleinrad
118 und Großrad
117, umfasst. Damit wird der Walzspalt
99 zwischen den beiden im Betriebszustand der Verarbeitungsmaschine
1 gegenläufig rotierenden Zerkleinerungswalzen
85,
86 eingestellt, um die erforderliche Korngröße des zu verdösenden Trockeneises
2 für die Oberflächenbehandlung bestimmter Gegenstände zu erhalten.
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11 zeigt gemäß der vorliegenden Gebrauchsmusteranmeldung die weiterführende Lösung des Antriebs- und Verstellsystems für den Zerkleinerungsmodul 5. Danach ist auch die Zerkleinerungswalze 85 analog zu der Zerkleinerungswalze 86 mit einem motorischen Antrieb 41 ausgestattet. Außerdem ist die Walzenverstelleinrichtung 89 mit einem Schrittmotorantrieb 138 zur Regulierung des Walzspaltes 99 ausgerüstet, um die für die Oberflächenbehandlung bestimmter Gegenstände benötigte optimale Korngröße des Trockeneises 2 zu erhalten. Der Stator 139 des Schrittmotorantriebes 138 ist mit der Walzenverstelleinrichtung 89 kraftschlüssig verbunden.
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Die dritte Teilaufgabe der vorliegenden Gebrauchsmusteranmeldung bezieht sich auf die Weiterentwicklung der konstruktiven Maßnahmen bezüglich des Verdüsungsmoduls
6 nach der
Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 20 2010 000 713.5 gemäß den
9a und
9b, wonach die Verdüsungseinrichtung
14 eine Bogenführung
129 und einen Austrittskanal
130 mit Schlauchverbinder
131 für eine dort nicht dargestellte schlauch- oder rohrförmige Transportleitung mit nicht dargestellten Behandlungsdüsen zu verbinden ist. Außerdem ist in dem Austrittskanal
130 ein Bypasskanal
132 mit einer von einem Vorratsbehälter
133 kommenden Dotierungszuleitung
134 für optional einzuleitende Zuschlagstoffe ausgestattet.
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12 gemäß vorliegenden Gebrauchsmusteranmeldung zeigt die weiterführende Lösung des Verdüsungssystems im Rahmen des Verdüsungsmoduls 6. Danach ist die Verdüsungseinrichtung 14 ein integraler Bestandteil des Verdüsungsmoduls 6, in dem sich auch die Bogenführung 129 und der Austrittskanal 130 mit einem kanalförmigen Verlängerungsteil 140 befinden. Das abförderseitige Ende des Austrittskanals 130 ist mit der anschließenden Verdüsungseinrichtung 14 verbunden. Daran ist eine zur Behandlungsdüse 141 führende Schlauch- oder rohrförmige Transportleitung 142 mit Kupplungsteil, das ein Innengewinde zur Aufnahme der Behandlungsdüse 141 aufweist, druckdicht angeschlossen.
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13a gemäß vorliegenden Gebrauchsmusteranmeldung zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine als Flachdüse 148 ausgeführte zylindrische Behandlungsdüse mit einer Gesamtlänge von 126 mm und einem endseitig zur nicht dargestellten Transportleitung 142 weisenden Außengewinde. Die Flachdüse 148 besitzt einen Zentralkanal 149, der eine kreisförmige Aufnahmeöffnung 150 mit einem Durchmesser von 8,84 mm für das zu vierdüsende Stoffgemisch aus Druckluft und zerkleinertem Trockeneis 2 aufweist. Ausgehend von der Aufnahmeöffnung 150 besteht der Zentralkanal 149 über eine Länge von 40 mm aus einem sich kontinuierlich auf einen Durchmesser von 2 mm verjüngenden, geraden hohlen kegelstumpfförmigen Kompressions- bzw. Verdichtungsabschnitt 151 und einem sich über eine Länge von 86 mm auf einen Durchmesser von 1,5 mm erweiternden Kanalabschnitt 152 mit kontinuierlichem Übergang 153, der in der Fachsprache als Loft oder Erhebung bezeichnet wird.
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13b gemäß vorliegenden Gebrauchsmusteranmeldung zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine als Flachdüse 148 ausgeführte Behandlungsdüse mit einer Gesamtlänge von 126 mm und einem endseitig zur schlauch- oder rohrförmigen Transportleitung 142 weisenden Außengewinde. Die Flachdüse 148 besitzt einen Zentralkanal 149, der eine kreisförmige Aufnahmeöffnung 150 mit einem Durchmesser von 8,84 mm für das zu verdüsende Stoffgemisch aus Druckluft und zerkleinertem Trockeneis 2 aufweist. Ausgehend von der Aufnahmeöffnung 150 besteht der Zentralkanal 149 über eine Länge von 38,58 mm aus einem sich kontinuierlich auf einen Durchmesser von 2,25 mm verjüngenden, geraden hohlen kegelstumpfförmigen Kompressions- bzw. Verdichtungsabschnitt 151 und anschließend über eine Länge von 87,42 mm aus einem Leitungsabschnitt 152, der kontinuierlich mit Übergang 153 in einen Flachkanal 154 ausläuft. Der Flachkanal 154 besitzt einen rechteckförmigen Austrittsquerschnitt von 1,8 mm × 8 mm.
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Die Flachdüse 148 gemäß den 13a und 13b ist vorzugsweise für das Aufdüsen von Trockeneis mit einer Korngröße von 0,1 bis 1,2 mm in einem Druckbereich von 0,05 bis 3 bar einsetzbar. Der Trockeneisdurchsatz beträgt 2 bis 9 kg/h bei einem Druckluftdurchsatz von 11 bis 120 l/min.
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Die Flachdüse 148 gemäß den 13a und 13b empfiehlt sich unter Einsatz des aus zerkleinertem Trockeneis bestehenden Stoffgemisches beispielsweise zum Reinigen von Elektronikprodukten wie bestückte Leiterplatten, zur Entfernung von Blut-, Fett-, Ölflecken und Kaugummi aus Textilien sowie zur Beseitigung von Fadenabrieb bei Textilmaschinen. Zur Unterstützung der Fettfleckentfernung kann dem Stoffgemisch über die Dotierungseinrichtungen 17 der erfindungsgemäßen Verarbeitungsmaschine 1 ein Fettstoffe bindendes Zusatzmittel beigemischt werden.
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Die Behandlungsdüse 148 gemäß 13b ist vorzugsweise für das Aufdüsen von Trockeneis mit einer Korngröße von 0,1 bis 2,0 mm in einem Druckbereich von 0,05 bis 10 bar einsetzbar. Der Granulatdurchsatz beträgt 2 bis 27 kg/h bei einem Gasdurchsatz von 25 bis 900 l/min.
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Die Behandlungsdüse 148 gemäß 13b empfiehlt sich unter Einsatz des aus zerkleinertem Trockeneis bestehenden Stoffgemisches beispielsweise zur abrasiven Entfernung von Lackschichten auf Holz wie Holzfenster u. dgl., von Harz, Wachs, anorganischen Schmiermitteln wie Molybdändisulfid sowie Grafit und Ruß, von Bohröl auf metallischen Kleinteilen wie Laschen und Schrauben, von Tatoos auf menschlicher Haut, von Prüfstempeln auf Tierhaut und -fleisch, von Aufdrucken auf Leder, Kartonage und Papier, zum Reinigen von Zapfsäulen in Tankstellen, zur Erzielung von architektonischen Oberflächenstrukturen auf Holz.
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14a und 14b der vorliegenden Gebrauchsmusteranmeldung zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine der äußeren Raumform entsprechende zylindrische Ringdüse 155 als Behandlungsdüse mit einer Gesamtlänge von 126 mm und einem endseitig zur nicht dargestellten Transportleitung 142 weisenden Außengewinde. Die Ringdüse 155 besitzt einen Zentralkanal 156, der eine kreisförmige Aufnahmeöffnung 157 mit einem Durchmesser von 8,84 mm für das zu verdösende Stoffgemisch aus Druckluft und zerkleinertem Trockeneis 2 aufweist. Ausgehend von der Aufnahmeöffnung 157 besteht der Zentralkanal 156 über eine Länge von 28,58 mm aus einem sich kontinuierlich auf einen Durchmesser von 4 mm verjüngenden, geraden hohlen kegelstumpfförmigen Kompressions- bzw. Verdichtungsabschnitt 158, über eine Länge von 78,9 mm aus einem sich kontinuierlich auf einen Durchmesser von 5,68 mm erweiternden ersten Kanalabschnitt 159, sowie über eine Länge von 47,42 mm aus einem sich kontinuierlich aus einem Übergang 166, der in der Fachsprache als Loft oder Erhebung bezeichnet wird, auf einen Durchmesser von 7,77 mm erweiternden zweiten Kanalabschnitt 160 und abschließend über eine Länge von 30,58 aus einem sich kontinuierlich erweiternden Freiform-Kanalabschnitt 161 mit abgerundeter Austrittsöffnung 162, der einen Durchmesser von 13,85 mm aufweist.
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Die Flachdüse 148 gemäß 13a bis 13c der vorliegenden Gebrauchsmusteranmeldung ist vorzugsweise für das Aufdüsen von Trockeneis mit einer Korngröße von 0,1 bis 3,0 mm in einem Druckbereich von 0,05 bis 10 bar einsetzbar. Der Granulatdurchsatz beträgt 2 bis 92 kg/h bei einem Gasdurchsatz von 150 bis 1600 l/min.
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Die Flachdüse 148 empfiehlt sich unter Einsatz des aus zerkleinertem Trockeneis bestehenden Stoffgemisches beispielsweise zur Entfernung von Schimmel, Moos, Flechten und Algen auf Holz u. dgl., von Kalkschichten wie Wasserflecken auf Glasflächen und geschliffenen Natursteinflächen, zum Enteisen von metallischen Oberflächen wie Außenhaut von Flugzeugen, Zügen, Kraftfahrzeugen, Eisenbahnweichen u. dgl., metallischen Oxydschichten und Anlauffarben auf Eisen- und Metallgegenständen, von anorganischen Schmiermitteln wie Molybdändisulfid und Grafit, von Ruß, von organischen Schmiermitteln wie Schmierfetten und -ölen sowie Bohröl auf metallischen Kleinteilen wie Laschen und Schrauben aus der spanabhebenden Bearbeitung, von Tatoos auf der menschlichen Haut, von Prüfstempeln auf Tierhaut und -fleisch, von Aufdrucken auf Leder, Kartonage und Papier, zum Reinigen von Zapfsäulen in Tankstellen, zur Erzielung von architektonischen Oberflächenstrukturen auf Holz, zum Entfernen von Blut, Urin, Kot und Sperma, zum Reinigen von Sanitäreinrichtungen, Operations-, Toiletten- und Waschräumen sowie Schuhwerk ggf. mit Entkeimungs- und Desinfektionsmitteln und zur Geruchsbeseitigung mit Duftstoffzusätzen.
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Die beschriebenen und dargestellten Behandlungsdüsen sind Ausführungsbeispiele, die für kleinere oder größere Raumformen richtungsweisend sind.
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Mit der Erfindung gemäß der vorliegenden Gebrauchsmusteranmeldung wird auch die Möglichkeit geschaffen, dass Zuschlag- bzw. Dotierungsstoffe dem Stoffgemisch aus Trockeneis und Druckluft zugesetzt werden können. Hierzu gehören Bindemittel zum Abbinden von Staub, Ölen und Fetten, synthetische Lösungsmittel, aggressive anorganische und organische Reinigungsstoffe und -flüssigkeiten wie Alkohole, Benzine, Tenside, feinzerkleinerte Feststoffe wie Sande, Steine, Glas- und Metallpartikel, Carbonate wie Natriumhydrogencarbonate, Feuerlöschmittel u. dgl..
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Die Erfindung gemäß der vorliegenden Gebrauchsmusteranmeldung leistet die gewerbliche Anwendbarkeit auf dem Gebiet der zur Behandlung von Oberflächen anorganischer und organischer Gegenstände. Danach wird ein in der Raumform inhomogenes Trockeneis, das beispielsweise granulat-, pellet- und oder stabförmig mit einer Länge von bis zu 150 mm und einem Durchmesser von bis zu 3 mm bereitgestellt wird, einer trichterförmigen Beschickungsvorrichtung mit Rütteleinrichtung zugeführt. Die Trockeneismenge richtet sich nach dem Fassungsvermögen der Verarbeitungsmaschine. Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Fassungsvermögen der trichterförmigen Beschickungsvorrichtung auf 0,3 bis 1,5 kg ausgelegt. Das inhomogen Trockeneis wird in einem ersten Verfahrensschritt von einer im Betriebszustand rotierenden Dosierwalze in einem Umlauf auf eine durchschnittliche Korngröße von maximal 3 mm herabgebrochen bzw. gemahlen, so dass ein in der Raumform im wesentlichen homogenes Zwischenprodukt aus vorzerkleinertem Trockeneis bereitgestellt wird. Das vorzerkleinerte Trockeneis wird in einem zweiten Verfahrensschritt in einem Mahlwerk, bestehend aus zwei gegenläufig rotierenden, gerändelten Zerkleinerungswalzen, durch entsprechende Einstellung des Walzspaltes auf die für die Oberflächenbehandlung erforderliche Korngröße zerkleinert und in einer dritten Verfahrensstufe mit einer für die Nutzanwendung passenden Behandlungsdüse mit Hilfe der angelegten Druckluft auf die Oberfläche des Behandlungsgutes aufgestrahlt. Die Druckluft wird mit einem Druck von 0,05 bis 10 bar in die Dosierungseinrichtung eingeleitet, um das vorzerkleinerte Trockeneis, das von den in dem Mantel angeordneten Vertiefungen aufgenommen und durch die Rotation der Dosierwalze weiter transportiert wird, mit Hilfe der Druckluft aus den Vertiefungen in einem Arbeitsgang auszublasen und den Zerkleinerungswalzen der Zerkleinerungsvorrichtung zuzuführen. Der Trockeneisdurchsatz reicht von mindestens 1,5 kg/h bis 90 kg/h in einem Rotationsbereich der Zerkleinerungswalzen von 4 bis 820 U/min.
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Wie aus der Beschreibung der vorzugsweise in Betracht kommenden Behandlungsdüsen 141, 148 und 155 hervorgeht, eignen sich die aufgeführten Düsen grundsätzlich zum Reinigen unterschiedlicher Gegenstände, weil der Durchsatz nach der Korngröße des Stoffgemisches aus zerkleinertem Trockeneis und die Einstellung der Druckluft variabel gestaltet werden können. Demzufolge eignen sich die Behandlungsdüsen 141, 148 und 155 für Trockeneis in Feinkornbeschaffenheit. Beim Einsatz von grobkörnigem Trockeneis, das bei der Einstellung des Walzspaltes von über 2 mm bis ca. 3 mm anfällt, sind nur Behandlungsdüsen mit entsprechenden Austrittsöffnungen von über 3 mm einsetzbar. Sofern die Behandlung mit einer Korngröße von > 3 mm ausgeführt wird, ist damit ohnehin eine völlige Öffnung des Walzspaltes und folglich eine Deaktivierung der aus gegenläufig rotierenden Zerkleinerungswalzen bestehenden Zerkleinerungseinrichtung verbunden.
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Behandlungsdüsen mit kreisrundem Austrittsquerschnitt, die in der Fachsprache als Runddüsen bezeichnet werden, erzeugen eine gleichmäßige, nicht allzu aggressive kreisförmige Reinigungsfläche auf der zu bestrahlenden Oberfläche des Behandlungsgutes, wobei die Intensität mit größerem Abstand zur Bestrahlungsfläche kleiner aber die Reinigungsfläche größer wird.
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Behandlungsdüsen mit rechteckigem Aufstrahlquerschnitt, die in der Fachsprache als Flachdüsen bezeichnet werden, erzeugen infolge des Übergangsbereiches, der in der Fachsprache auch als Loft oder Erhebung bezeichnet wird, eine an die Abmessung der Austrittsöffnung angepasste, im Vergleich zur Oberflächenbehandlung mit einer Runddüse wesentlich aggressivere Aufstrahlfläche auf der Oberfläche des Behandlungsgutes. Deshalb eignen sich die im Rahmen der Erfindung eingesetzten Flachdüsen besonders gut zum Schneiden von Flachprodukten wie Papier, Kartonagen u. dgl. und zum abrasiven Abtragen besonders schwierig zu beseitigenden Oberflächen auf unterschiedlichen Gegenständen.
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Die Rund- und Flachdüsen können nach der Erfindung in einem Druckluftbereich von 0,05 bis 10 bar und darüberliegend eingesetzt werden. Feinkörniges Trockeneis mit einer Korngröße von ca. >= 0,1 mm bis ca. 1,0 mm kann mit Druckluft im unteren Druckbereich von bis zu 6 bar auf die Behandlungsfläche aufgestrahlt werden. Grobkörniges und ungemahlenes Trockeneis mit einer Korngröße von über 3 mm kann mit niederen Drücken nicht oder nur bedingt ab 2,5 bar wirkungsvoll auf die Behandlungsfläche aufgestrahlt werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass ungemahlenes Trockeneis mit einer Korngröße von über 3 mm nur mit einem Druck von ca. 2,5 bar über eine Behandlungsdüse mit einem Austrittsquerschnitt bzw. Durchmesser von mindestens 3,5 mm zur Behandlungsfläche transportiert werden kann. Damit ist aber ein extrem hoher Druckluftverbrauch von ca. 430 l/min. verbunden. Die erfindungsgemäße Verarbeitungsmaschine für Trockeneis nach der Haupt- und Zusatzanmeldung unterscheidet sich daher von den zum Stand der Technik gehörenden Trockeneisbestrahlungsvorrichtungen durch einen wesentlich niedrigeren Energie- und Druckluftverbrauch sowie wesentlich geringerer Geräuschentwicklung.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eignet sich die als Flachdüse ausgeführte Behandlungsdüse zum schonenden Reinigen von verrußten Leiterplatten, wobei das Trockeneis mit einer Korngröße von <= 2 mm mit Hilfe der unter 0,2 bar stehenden Druckluft auf diesen Gegenstand bei einem Trockeneisverbrauch von 50 g/min., d. h. ca. 3 kg/h, aufgeblasen werden kann. Dabei liegt der Druckluftverbrauch bei ca. 50 l/min.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung eignet sich die als Flachdüse ausgeführte Behandlungsdüse zum Entfernen von Etiketten wobei die Druckluft auf 1,5 bar eingestellt ist. Dabei liegt der Verbrauch an Trockeneis bei 10 kg/h und der Druckluftverbrauch bei ca. 150 l/min. Damit kann auch ein Schaumstoff be- und durchschnitten werden. In diesem Falle kann beispielsweise das Verfahren mit einer Druckluft ab 1 bar und einer Trockeneismenge von 8 kg/h zum sauberen Durchschneiden einer 20 mm starken Kunststoffplatte verwendet werden. Mit Erhöhung der Druckluft auf 4 bar und der Trockeneismenge auf 25 kg/h wird der Trennvorgang beschleunigt. Dabei kann eine Schaumstoffplatte von 100 mm Stärke problemlos durchtrennt werden. Auch das Ausschneiden oder Formschneiden von Schaumstoff kann auf diese Weise realisiert werden.
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Das Schneiden von Kunststoffen nach der erfindungsgemäßen Lehre funktioniert problemlos mit feinkörnigem Trockeneis bei Drucklufteinstellungen zwischen 1 und 4 bar und einem Trockeneisverbrauch von bis zu 35 kg/h. Die Verfahrensweise bezüglich der Einstellung der Korngröße des Trockeneises, des Luftdruckes und der Raumform der Behandlungsdüsen kann je nach Nutzanwendung in weiten Parameterbereichen variiert werden.
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Die erfindungsgemäße Verarbeitungsmaschine kann auch große Trockeneismengen von über 100 kg/h mit Druckluftmengen von über 3000 l/min unter Verwendung von in der Raumform massiv vergrößerten Behandlungsdüsen mit entsprechend vergrößerten Austrittsquerschnitten erfolgreich eingesetzt werden. Das hierfür geeigneten Gebiete für die gewerbliche Anwendbarkeit umfassen das Reinigen von großflächigen Raumflächen beispielsweise in Fabrikhallen, Krankenhäusern, Bahnhofs-, Lager-, Flugzeug- und Messehallen sowie das Enteisen von Flugzeugen, insbesondere der Tragflächen, Eisenbahnwagons und Kraftfahrzeugen.
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Da die für die gewerbliche Anwendbarkeit erforderlichen Kriterien, betreffend die Korngröße des Trockeneises und den Arbeitsdruck der Druckluft, unabhängig voneinander und betragsmäßig beliebig von einem Minimal- bis zu einem Maximalwert einstellbar sind, kann beispielsweise die Erfindung unter minimalem Druck und mit maximalen Trockeneismengen oder unter maximalem Druck und minimalen Trockeneismengen eingesetzt werden. Das modulare System der erfindungsgemäßen Verarbeitungsmaschine für Trockeneis erlaubt daher einen homogenen Trockeneisdurchsatz ab 2 kg/h. Außerdem leistet die Erfindung bei einem kleinstmöglichen Arbeitsdruck von beispielsweise 0,05 bar die Erzeugung eines Trockeneises mit einer kleinstmöglichen Korngröße von 0,1 mm, womit das Behandlungsgut wirkungsvoll bestrahlt werden kann.
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Das Stoffgemisch aus zerkleinertem Trockeneis und Druckluft kann somit nach der Lehre der Erfindung optional mit physikalisch, chemisch, biochemisch, biologisch und/oder medizinisch wirkenden Zuschlag- bzw. Dotierungsstoffen sowie Nanopartikel zur Erzielung besonderer Effekte angereichert werden.
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Mit der erfindungsgemäßen Verarbeitungsmaschine in Verbindung mit den konstruktiven Weiterbildungen gemäß der vorliegenden Gebrauchsmusteranmeldung wird in vorteilhafterweise ein breites Spektrum für unterschiedliche Nutzanwendungen erschlossen.
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Das erfindungsgemäße Verdüsungssystem leistet mit dem auf die gewerbliche Anwendbarkeit abgestimmten Stoffgemisch, bestehend aus dem zerkleinerten Trockeneis 2 und dem gasförmigen, unter Überdruck stehenden Transportmedium aus Druckluft, überraschenderweise vorteilhafte Oberflächenbeschaffenheiten auf unterschiedlichen anorganischen und organischen Gegenständen. Diese Stoffgemische können nach der Lehre der Erfindung optional mit physikalisch, chemisch, biochemisch, biologisch und/oder medizinisch wirkenden Zuschlag- bzw. Dotierungsstoffen sowie Nanopartikel zur Erzielung besonderer Effekte angereichert werden.
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Die Erfindung erlaubt eine variable Einstellung auf die angestrebten gewerblichen Anwendbarkeitsformen, so dass erfolgreiche Oberflächenbehandlungen von unterschiedlichen Behandlungsgegenständen mit geringem Energie- und Druckluftverbrauch erreicht werden.
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In vorteilhafter Weise dient die Erfindung zum Reinigen von verschmutzten Oberflächen, von Raumflächen in Fabrik-, Bahnhofs-, Lager-, Abfertigungshallen-, Flugzeug- und Messehallen u. dgl., zum Reinigen von Zapfsäulen an Tankstellen u. dgl., zum Entfernen von Kalkschichten auf Glasglasflächen und geschliffenen Natursteinflächen u. dgl., zum Reinigen und Desinfizieren von Krankenhäuser, Toiletten- und Waschanlagen, Pflegeheimen, Altenheimen, Kindertagesstätten, Sporthallen u. dgl., zum Entfernen von Lack, Ruß, Grafit, Bohröl auf metallischen Kleinteilen wie Schrauben, Laschen u. dgl., zum Entfernen von Metalloxiden auf der Basis von Eisen, Kupfer, Aluminium, Edelmetallen u. dgl., zum Entfernen von Schimmel, Moos, Flechten, Algen auf Holz sowie Spinnweben u. dgl., zum Entfernen von Blut, Urin, Kot und Sperma sowie Kaugummi in und/oder auf Textilien, zum abrasiven Entfernen von Lackschichten auf Holz- und Metallteilen, Tatoos, Hautflecken und Wucherungen auf der menschlichen Haut u. dgl., zum abrasiven Entfernen von Prüfstempel auf Tierhaut und -fleisch, Aufdrucken auf Leder, Papier und Kartonagematerial, zum Enteisen von Flugzeugen, insbesondere der Tragflächen, Eisenbahnwagons, Kraftfahrzeugen u. dgl.. Dem aufzustrahlenden, zerkleinerten Trockeneis können Bindemittel für Öle, Fette, Stäube u. dgl., Entkeimungs-, Desinfektions- und/oder Duftstoffe u. dgl., Entspannungsmittel wie Tenside u. dgl., Lösungsmittel wie Alkohole und Benzine u. dgl., aggressive feste, flüssige und gasförmige anorganische und/oder organische Reinigungsstoffe u. dgl. sowie feinzerkleinerte Feststoffe wie Sande, Stäube, Glas, Metall, Karbonate, Feuerlöschmittel, Nanopartikel u. dgl. zugegeben werde, die folglich der Erfindung einen breiten Bereich der gewerblichen Anwendbarkweit erschließen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verarbeitungsmaschine/Verarbeitungsgerät
- 2
- Trockeneis
- 3
- Beschickungsvorrichtung bzw. -modul
- 4
- Dosierungsvorrichtung bzw. -modul
- 5
- Zerkleinerungsvorrichtung bzw. -modul
- 6
- Verdüsungsvorrichtung bzw. -modul
- 7
- Funktionsraum der Beschickungsvorrichtung
- 8
- Funktionsraum der Dosierungsvorrichtung
- 9
- Funktionsraum der Zerkleinerungsvorrichtung
- 10
- Funktionsraum der Verdüsungsvorrichtung
- 11
- Beschickungseinrichtung
- 12
- Dosierungseinrichtung
- 13
- Zerkleinerungseinrichtung
- 14
- Verdüsungseinrichtung
- 15
- Vibrationseinrichtung bzw. Unwuchtmotor
- 16
- Luftverdichtungseinrichtung bzw. Kompressor
- 17
- Dotierungseinrichtung für Zuschlagstoffe
- 18
- Vorratsbehälter für Zuschlagstoffe
- 19
- Dotierungszuleitung
- 20
- Anschlusskanal
- 21
- Druckluftzuleitung
- 22
- Luftaustrittskanal
- 23
- Ausbohrung
- 24
- Abwicklung der Mantelfläche 61
- 25
- Feststoffplatten
- 26
- Einhausung
- 27
- Holme
- 28
- Befestigungselemente
- 29
- Gestell
- 30
- Dämpfungsauflagen
- 31
- Dämm-/Abschirmungselemente
- 32
- Schaltungseinrichtung bzw. Steuerungseinrichtung
- 33
- Anzeigefeld bzw. Display
- 34
- Abwicklung des Auflager- bzw. Bogenabschnitts 48, 60 des Einspeiseblocks 47
- 35
- Beschickungstrichter
- 36
- Beschickungsöffnung
- 37
- Austrittsöffnung des Beschickungstrichters
- 38
- Seitenwand des Beschickungstrichters
- 39
- Zentrum des Beschickungstrichters
- 40
- Austragsschlitz
- 41
- Motorischer Antrieb für Zerkleinerungswalze 85
- 42
- Metallischer Körper
- 43
- Obertrum
- 44
- Untertrum
- 45 bzw. 8
- Funktionsraum für Dosierungseinrichtung
- 46
- Dosierwalze
- 47
- Einspeiseblock
- 48
- Auflagerabschnitt
- 49
- Abschlussplatte, kompressorseitig
- 50
- Abschlussplatte, luftaustrittseitig
- 51
- Luftaustrittschlitz bzw. -spalt
- 52
- Zuführungsöffnung für Trockeneis
- 53
- Verbindungsschacht
- 54
- Randbereich der Zuführungsöffnung
- 55
- Nut
- 56
- O-Ring
- 57
- Spiel
- 58
- Spiel
- 59
- Rotationsachse
- 60
- Bogenabschnitt
- 61
- Mantel bzw. Mantelfläche der Dosierwalze 46
- 62
- Vertiefungen, Sicken, Taschen, Ausbohrungen u. dgl.
- 63
- Lagerzapfen
- 64
- Kupplungsteil
- 65
- Hauptkanal
- 66
- Verteilungskanal
- 67
- Ausblaskanal
- 68
- Austrittschlitz
- 69
- Anschlussteil, plattenförmig
- 70
- Druckluftleitung
- 71
- Abförderkanal
- 72
- Flanschteil
- 73
- Aufgabeöffnung für vorzerkleinertes Trockeneis
- 74
- Nut
- 75
- Abdichtungselement
- 76
- O-Ring
- 77
- Boden
- 78
- Nut
- 79
- Aussparungen, Bohrungen
- 80
- Vorspannfedern
- 81
- Metallischer Körper
- 82
- Seitenteil
- 83
- Seitenteil
- 84
- Funktionsraum für Zerkleinerungseinrichtung bzw. 9
- 85
- Zerkleinerungswalze, horizontal verschiebbar, motorisch nicht angetrieben
- 86
- Zerkleinerungswalze, horizontal nicht verschiebbar, motorisch angetrieben
- 87
- Verbindungskanal
- 88
- Funktionsraum bzw. 9
- 89
- Walzenverstelleinrichtung
- 90
- Schenkel
- 91
- Schenkel
- 92
- Verbindungsteil
- 93
- Nut
- 94
- Lager
- 95
- Lager
- 96
- Lagerzapfen
- 97
- Lagerzapfen
- 98
- Stellschraube
- 99
- Walzspalt
- 100
- Anzeigesystem der Stellschraube 98
- 101
- Stirnseite der Stellschraube 98
- 102
- Nabe für Kleinrad bzw. Ritzel 113
- 103
- Verschiebungsstrecke
- 104
- Drehrichtungspfeil
- 105
- Lager für Lagerzapfen 107, Zerkleinerungswalze 86, Seitenteil 82
- 106
- Lager für Lagerzapfen 108, Zerkleinerungswalze 86, Seitenteil 83
- 107
- Lagerzapfen antriebsseitig, Zerkleinerungswalze 86, stationär
- 108
- Lagerzapfen abtriebsseitig, Zerkleinerungswalze 86, stationär
- 109
- Nabe, antriebsseitig, Lagerzapfen 107, Kupplungsteil 64, Zerkleinerungswalze 86
- 110
- Kupplungsteil
- 111
- motorischer Antrieb
- 112
- axiales Sicherungselement
- 113
- Umlenk-Verzahnungsgetriebe
- 114
- Ritzel bzw. Kleinrad, stationäre Zerkleinerungswalze 86, abtriebsseitig
- 115
- Lasche
- 116
- Großrad
- 117
- Großrad
- 118
- Ritzel bzw. Kleinrad, für Zerkleinerungswalze 85
- 119
- Zahnflankenlinie
- 120
- Zahngrund
- 121
- Metallischer Körper
- 122
- Abförderspalt
- 123 bzw. 10
- Funktionsraum für Verdüsungseinrichtung
- 124
- Abförderöffnung
- 125
- Mantel
- 126
- Kreuzrändelprofil
- 127
- Mantel
- 128
- Achsparalleles Rillenprofil
- 129
- Bogenführung
- 130
- Austrittskanal
- 131
- Schlauchverbinder bzw. Kupplungsteil
- 132
- Bypasskanal
- 133
- Vorratsbehälter für Zuschlagstoffe
- 134
- Dotierungszuleitung
- 135
- Absperrventil
- 136
- Dichtungsnut
- 137
- Dichtung, O-förmig
- 138
- Schrittmotor für Walzenverstellvorrichtung 89
- 139
- Stator des Schrittmotors 138
- 140
- Kanalförmiges Verlängerungsteil der Verdüsungseinrichtung 14
- 141
- Runddüse als Behandlungsdüse
- 142
- Schlauch- oder rohrförmige Transportleitung
- 143
- Zentralkanal der Runddüse 141
- 144
- Kreisförmige Aufnahmeöffnung der Runddüse 141
- 145
- Kompressions- bzw. Verdichtungsabschnitt der Runddüse 141
- 146
- Kanalabschnitt der Runddüse 141
- 147
- Übergang, Loft, Erhebung der Runddüse 141
- 148
- Flachdüse als Behandlungsdüse
- 149
- Zentralkanal der Flachdüse 148
- 150
- Kreisförmige Aufnahmeöffnung der Flachdüse 148
- 151
- Kompressions- bzw. Verdichtungsabschnitt der Flachdüse 148
- 152
- Kanalabschnitt der Flachdüse 148
- 153
- Übergang der Flachdüse 148
- 154
- Flachkanal
- 155
- Runddüse als Behandlungsdüse
- 156
- Zentralkanal der Runddüse 155
- 157
- Aufnahmeöffnung der Runddüse 155
- 158
- Kompressions- bzw. Verdichtungsabschnitt der Runddüse 155
- 159
- Erster Kanalabschnitt der Runddüse 155
- 160
- Zweiter Kanalabschnitt der Runddüse 155
- 161
- Freiform- Kanalabschnitt der Runddüse 155
- 162
- Abgerundete Ausstrahlöffnung der Runddüse 155
- 163
- Flanken im Obertrum 43
- 164
- Kreisförmige Ausstrahlöffnung der Runddüse 155
- 165
- Rechteckförmige Ausstrahlöffnung der Flachdüse 148
- 166
- Übergang, Loft bzw. Erhebung der Runddüse 155.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1977859 A1 [0003]
- US 6346035 B1 [0003]
- DE 202010000713 U [0003, 0004, 0005, 0006, 0007, 0008, 0011, 0013]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Plast Reconstr Surg. 1996 Mar; 97 (3): 544–54 [0003]
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