DE2556557A1 - Verfahren zum entfernen von anhaftenden teilchen von inneren oberflaechen, insbesondere von gussteilen - Google Patents

Description

Nitro Nobel AB, 710 30 Gyttorp, Schweden

Verfahren zum Entfernen von anhaftenden Teilchen von inneren Oberflächen, insbesondere von ßußteilen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lösen von Teilchen wie Sand und Oberflächenverunreinigungen (scale) von inneren Oberflächen+insbesondere metallischen Gegenständen, wobei diese Oberflächen Kanalwände oder Wände in Hohlräumen sein können.

Die Erfindung ist speziell für Gußteile anwendbar, die nach dem Guß von verschiedenen Teilchen gereinigt werden müssen, die an den Oberflächen haften, die bloßgelegt worden sind. Äußere Ober-

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flächen machen beim Reinigen keine größeren Schwierigkeiten, und dies ist auch der Fall, was innere Oberflächen anbetrifft, die von außen leicht zugänglich sind. Es gibt jedoch gewisse innere Oberflächen, die nur sehr schwierig oder überhaupt nicht mit Werkzeugen von außen erreicht werden können. Ein Durchblasen mit komprimierter Luft hat sich nicht als wirksam erwiesen. Ebensowenig ist die Benutzung einer Gasexplosion außerhalb des Gegenstandes, wobei die heißen Verbrennungsgase dann durch den Gegenstand geleitet werden, hinreichend erfolgreich gewesen.

Der Zweck der Erfindung ist es, es zu ermöglichen innere Oberflächen zu reinigen, und zwar sogar Oberflächen, die schwierig erreicht werden können. Gemäß der Erfindung wird dies durch ein Gas oder eine Gasmischung erreicht, die zur Detonation gebracht werden kann, die durch die von den Oberflächen, die gereinigt werden sollen, gebildeten Räume geleitet werden. Beim Durchgang der Detonation durch das Gas werden starke Turbulenz und Wirbel von hoher Temperatur und hohem Druck erhalten, wodurch anhaftende feste Teilchen von der Oberfläche entfernt werden. Insbesondere scheinen Strömungsinstabilitäten hinter den Schockwellen in dem exothermen System der ausschlaggebende Paktor zu sein. Das explosive Gas kann unter atmosphärischem Druck, oder unter Überdruck oder unter einem teilweisen Vakuum stehen.

Gemäß der Erfindung können die Öffnungen nach außen des Gegenstandes geschlosspn werden, nachdem"die Hohlräume mit explosivem Gas Gefüllt sind. Die Zündung kann direkt in dem Hohlraum mittels eines elektrischen Punkenq^-einem elektrisch beheizten Glühfaden oder einer Zündladung stattfinden, oder die Detonation kann in den Gegenstand über einen Plastikschlauch oder eine .Röhre geleitet werden. Der Schlauch oder die Röhre sollte zweckmäßigerweise ein explosives Gas enthalten oder die inneren Wände dieses Schlauches oder dieser Röhre sollten mit einer Masse bedeckt sein, die auf eine Schockwelle reagiert und diese aufrechterhalten kann. Es ist besonders zweckmäßig, die Hohlräume des Gegenstandes dadurch zu füllen, daß explosives Gas durch den Zündschlauch in sie hineingeleitet wird.

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Eine geeignete Gasmischung ist Knallgas, das aus zwei Volumenteilen Wasserstoffgas und einem Volumenteil Sauerstoff besteht. Andere Verhältnisse sind möglich, und die Geschwindigkeit der Detonation und der Energieinhalt kann dadurch reguliert werden. Der Sauerstoff kann auch mit Luft gespeist werden, wodurch die explosive Mischung dann mit Stickstoff verdünnt wird. Ein niedriger Druck wird erhalten, was vorteilhaft in Fällen sein kann, wenn der Gegenstand durch einen höheren Druck beschädigt würde. Eine Zahl von anderen Gasmischungen kann benutzt werden. Mischungen von gasförmigen Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff, wie ein Voluraenteil Acetylen und 2,5 Volumenteile Sauerstoff sind besonders passend. Weitere Varianten von Gasmischungen sind diejenigen, die durch einen Brennstoff von einer leichtflüchtigen Flüssigkeit, z.B. Aceton, und Sauerstoff oder Luft gebildet werden. Die Flüssigkeit sollte dann zweckmäßigerweise in flüssiger Form eingeführt und es ihr erlaubt werden, innerhalb des Hohlraumes zu verdampfen. Ein gewisser Beitrag zum Lösen der festen Teilehen wird dadurch erhalten, daß die Flüssigkeit aufgrund der niedrigen Oberflächenspannung hinter die Teilchen eindringt. Diese Wirkung wird auch mit der explosiven Gasmischung erhalten, besonders wenn ein Vakuum im Hohlraum erzeugt wird, bevor die explosive Gasmischung in diesen geleitet wird.

Wasserstoff und Sauerstoff ergeben Mischungen, die innerhalb eines sehr weiten Bereiches explodieren können, und zwar von 15 Volumenprozent Wasserstoff bis zu 90 Prozent bei atmosphärischen Druck. Stöchiometrische Mischung ergibt eine Detonationsgeschwindigkeit von ungefähr 2800 m/sec. und eine Explosionstemperatur von 3600 K. Der Druck wächst von einer Atmosphäre auf 19 Atmosphären an. Wenn der Sauerstoff in Form von Luft hinzugefügt wird, wird die Defcfcnationsgeschwindigieit der Stöchiometrischen Mischung auf 1900 m/sec. und die Temperatur auf 29OO K reduziert. Der Explosionsdruck ist etwas mehr als 3 Atmosphäre niedriger.

Das wichtigste Merkmal dieses Verfahrens ist, daß die stärksten

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mechanischen Spannungen gerade dort erhalten werden, wo sie an den Teilchen gewünscht werden. Hier gibt es Gastaschen, die kurze Zeit nachdem der Schock die Teilchen erreicht, detonieren werden. Dort entstehen Überschneidungen zwischen überschallströmungen und Strömungen, die eine niedrigere Geschwindigkeit haben. Die Turbulenz ist besonders intensiv an rauhen Oberflächen, d.h. an den Teilchen. Das Material ist außerdem Vibrationen ausgeliefert, die zum Lösen der Teilchen beitragen. Der Überdruck im Hohlraum bricht die Verschlüsse an den Öffnungen auf. Das heiße Gas strömt heraus und trägt einige der Teilchen mit sich. Jedoch ist diese Gasströmungen geringerer Wichtigkeit für das Lösen selbst der Verunreinigungen auf den Oberflächen. Andererseits hat aber die Druckentlastung doch sehr große Wichtigkeit.

Ein Vorteil der Erfindung ist es, daß der Vorgang eine beliebige Anzahl von Malen wiederholt werden kann. Es kann ratsam sein, mit einer Gasmischung anzufangen, die einen niedrigen Druck ergibt, indem man möglicherweise mit Vakuum arbeitet, um die Beanspruchungen auf die Wände von Gegenständen zu verkleinern, die anders beschädigt werden könnten, wobei man danach allmählich die Wirkung erhöht, bis das gewünschte Resultat erhalten ist. Es kann auch wirksam sein, die Wirkung einer Flüssigkeit mit einer niedrigen Oberflächenspannung mit einer explosiven Mischung von permanenten Gasen zu verbinden.

Die Erfindung wird im folgenden zusammen mit einer Anwendungfcierselfefen beschrieben, nämlich eine Reinigung eines Ventilgehäuses, das aus Gußmaterial hergestellt ist, mit inneren Wänden, die nicht leicht zugänglich sind.

Alle Öffnungen des Ventilgehäuses, ausgenommen eine, wurden mit Band abgedichtet. Durch die verbleibende Öffnung wurde eine Gasmischung, die aus 3 Volumenteilen Wasserstoffgas und einem Volumenteil Sauerstoff bestand, in das Ventilgehäuse geleitet. Danach wurde diese Öff-Fnung mit einem Stopfen verschlossen, der ei-

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nen elektrischen Zünder enthielt. Mittels einer Zündeinrichtung vom Kondensatortyp wurde rt^r Zünder dazu gebracht, einen Funken zu emittieren, was das eingeschlossene Gas zündete und es zur Explosion brachte. Nach der Zündung wurde festgestellt, daß Teilchen sich gelöst hatten und in einem gewissen Ausmaße zusammen mit dem Gas, das ausgeworfen wurde, herausgekommen waren, und das weitere Teilehen aus dem Ventilgehäuse herausgeschüttelt werden konnten, Das Ventilgehäuse wurde wieder abgedichtet, wie oben beschrieben, und erneut mit Gas gefüllt, das zur Detonation gebracht wurde. Weitere Teilchen lösten sich. Das Ventilgehäuse war dann gereinigt, und eine dritte Detonation löste keine weiteren Teilchen.

Es ist nicht notwendig, die Öffnungen zu schließen, wie dies oben erwähnt wurde. Das Ventilgehäuse kann in die offene Luft oder in einen Elastikbeutel plaziert werden. Der wesentliche Punkt ist, daß die explosive Gasmischung den Hohlraum im Gegenstand auffüllt. Wenn ein Überdruck oder ein Vakuum benutzt wird, ist es notwendig, mit einem geschlossenen System zu arbeiten.

Die besten Resultate sind erhalten worden, wenn alle Öffnungen in dem Gegenstand mit Band, z.B. Klebeband auf solche Weise abgedichtet worden sind, daß die Dichtungen durch die Detonation zerstört wurden. Der Gebrauch von festen Verschlüssen wie Gummipfropfen oder ein völlig offenes System hat sich nicht als ebenso wirksam erwiesen. Es ist offensichtlich, daß die plötzliche Entspannung ganz wesentlich zum Lösen von Verunreinigungen von den Wänden beiträgt.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   Verfahren zum Lösen von Teilchen wie Sand und Oberflächenverunreinigungen von inneren Oberflächen in insbesondere metallischen Gegenständen, wobei diese Oberflächen Kanalwände oder Wände in Hohlräumen sein können, dadurch g e kennzei chnet, daß zu den durch die inneren Wände gebildeten Raum ein explosives Gas oder eine explosive Gasmischung geleitet wird, die mittels eines Zünders, z.B. einem elektrischen Glühfaden, einem elektrischen Funken oder einer Flamme, zur Detonation gebracht wird, wobei die anhaftenden Teilchen dann bei der Detonation gelöst werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das explosive Gas aus einer Mischung von Sauerstoff und einem brennbaren Gas wie Wasserstoffgas oder Kohlenwasserstoff besteht.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Luft zum Sauerstoff hinzugefügt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das explosive Gas von einer Flüssigkeit wie Azeton und Sauerstoff oder Luft gebildet wird.
5. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasmischung oder das Gas einem Überdruck pder einem Vakuum vor der Zündung ausgesetzt wird.

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