DE29721479U1 - Blasting device - Google Patents
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TERMEER STEINMEISSrEß &phgr;&#^ARTflER^f3BR..* : KIPPOl/97TERMEER STEINMEISSrEß &phgr; &# ^ARTflER^f3BR..* : KIPPOl/97
Die Erfindung betrifft eine Strahlvorrichtung mit einer Strahldüse und einer Druckquelle zur Zufuhr eines Strahlmediums unter Druck zu der Strahldüse.The invention relates to a blasting device with a blasting nozzle and a pressure source for supplying a blasting medium under pressure to the blasting nozzle.
Solche Strahlvorrichtungen dienen zum Reinigen von Oberflächen mit Hilfe eines zumeist gasförmigen Strahlmediums, dem ein abrasives Strahlmittel wie Sand oder dergleichen zugesetzt sein kann. Es ist auch bekannt, als Strahlmittel Trockeneis oder Trockenschnee zu verwenden. Dies hat den Vorteil, daß keine aufwendigen Vorkehrungen zur Entsorgung des Strahlmittels getroffen zu werden brauchen, da das Strahlmittel nach Gebrauch verdampft. Außerdem kommt es aufgrund der niedrigen Temperatur des Strahlmittels zu einer Versprödung der behandelten Oberflächen und damit zu einer intensiveren Reinigungswirkung.Such blasting devices are used to clean surfaces using a mostly gaseous blasting medium to which an abrasive blasting agent such as sand or the like can be added. It is also known to use dry ice or dry snow as a blasting agent. This has the advantage that no complex precautions need to be taken to dispose of the blasting agent, since the blasting agent evaporates after use. In addition, the low temperature of the blasting agent causes the treated surfaces to become brittle, resulting in a more intensive cleaning effect.
Im Hinblick auf eine schnelle und rationelle Reinigung größerer Flächen ist es wünschenswert, daß der von der Strahldüse erzeugte Strahl möglichst weit aufgefächert ist. Zu diesem Zweck sind Flachdüsen bekannt, die einen fächerartig aufgeweiteten Strahl erzeugen. Bei Verwendung abrasiver Strahlmittel besteht jedoch ein Nachteil darin, daß die Partikel des Strahlmittels auf die sich verjüngenden Wände der Düse aufprallen, so daß es entweder zu einem erhöhten Verschleiß an der Düse kommt oder, im Fall von Trockeneis, die Partikel des Strahlmittels in noch feinere Partikel zerschlagen werden, die keine nennenswerte abrasive Wirkung mehr haben.With a view to quickly and efficiently cleaning larger areas, it is desirable that the jet produced by the jet nozzle is as widely spread as possible. Flat nozzles are known for this purpose, which produce a jet that is widened in a fan shape. However, when using abrasive blasting media, there is a disadvantage in that the particles of the blasting media impact on the tapered walls of the nozzle, which either leads to increased wear on the nozzle or, in the case of dry ice, the particles of the blasting media are broken up into even finer particles that no longer have any significant abrasive effect.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strahlvorrichtung zu schaffen, die eine weite Auffächerung des Strahls gestattet, ohne daß es zu erhöhtem Verschleiß oder zu einer Schädigung des Strahlmittels kommt.The object of the invention is to create a blasting device which allows a wide fanning out of the beam without causing increased wear or damage to the blasting medium.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Strahldüse sich in einem stromaufwärtigen Abschnitt stetig zu einer Engstelle verjüngt und sich von der Engstelle aus stromabwärts wieder stetig erweitert und daß stromabwärts der Engstelle und koaxial zur Strahldüse ein Ablenkkegel angeordnet ist.This object is achieved according to the invention in that the jet nozzle in an upstream section continuously tapers to a constriction and then continuously widens again downstream from the constriction and in that a deflection cone is arranged downstream of the constriction and coaxially to the jet nozzle.
Mit Hilfe dieser Strahldüse wird ein konisch aufgefächerter Strahl erzeugt, so daß eine entsprechend große Arbeitsbreite der Strahlvorrichtung erreichtWith the help of this jet nozzle, a conical jet is generated, so that a correspondingly large working width of the jet device is achieved
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wird. Besonders vorteilhaft läßt sich eine solche Strahldüse zum Reinigung der Innenflächen von Rohren, beispielsweise in Röhrenwärmetauschern einsetzen. Die Strahldüse wird dann einfach koaxial durch das Rohr bewegt, so daß mit Hilfe des konisch aufgeweiteten Strahls die gesamte Rohrinnenfläche gleichmäßig abgestrahlt werden kann.Such a jet nozzle is particularly advantageous for cleaning the inner surfaces of pipes, for example in tubular heat exchangers. The jet nozzle is then simply moved coaxially through the pipe so that the entire inner surface of the pipe can be uniformly blasted with the help of the conically widened jet.
Wenn dem Strahlmedium ein Strahlmittel zugesetzt wird, hat sich überraschend gezeigt, daß die Partikel des Strahlmittels kaum auf den Ablenkkegel aufprallen. Ursache hierfür dürften die speziellen Strömungs- und Druckverhältnisse sein, die sich aufgrund der erfindungsgemäßen Düsenform ergeben.When a blasting agent is added to the blasting medium, it has surprisingly been found that the particles of the blasting agent hardly impact the deflection cone. The reason for this is probably the special flow and pressure conditions that result from the nozzle shape according to the invention.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims.
Bevorzugt ist die Druck- und Volumenleistung der Druckquelle so auf die Strahldüse abgestimmt, daß das Strahlmedium an der Engstelle der Düse Schallgeschwindigkeit erreicht. Aufgrund des Laval-Effektes läßt sich das Strahlmedium dann im stromabwärtigen Teil der Düse auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigen, so daß eine besonders intensive Reinigungswirkung erzielt wird. An der Spitze des Ablenkkegels bildet sich eine stationäre Stoßwelle in der Form eines Machschen Kegels. Vermutlich trägt diese Stoßwelle dazu bei, das Strahlmittel von der Oberfläche des Ablenkkegels fernzuhalten. Preferably, the pressure and volume output of the pressure source is matched to the jet nozzle in such a way that the jet medium reaches the speed of sound at the narrow point of the nozzle. Due to the Laval effect, the jet medium can then be accelerated to supersonic speed in the downstream part of the nozzle, so that a particularly intensive cleaning effect is achieved. A stationary shock wave in the shape of a Mach cone forms at the tip of the deflection cone. This shock wave probably helps to keep the jet medium away from the surface of the deflection cone.
5 Der Ablenkkegel kann über mehrere auf dem Umfang der Strahldüse verteilte Haltestege mit der Strahldüse verbunden sein, so daß die Spitze des Ablenkkegels stets in einem definierten Abstand zur Engstelle der Strahldüse gehalten wird. Sofern beim Reinigen von Rohren eine gewisse Bogengängigkeit der Vorrichtung erwünscht ist, können die Haltestege sowie eine die Strahldüse tragende Lanze elastisch biegsam sein.5 The deflection cone can be connected to the jet nozzle via several holding webs distributed around the circumference of the jet nozzle, so that the tip of the deflection cone is always kept at a defined distance from the narrow part of the jet nozzle. If a certain degree of bending ability of the device is desired when cleaning pipes, the holding webs and a lance carrying the jet nozzle can be elastically flexible.
In einer modifizierten Ausführungsform handelt es sich bei dem Ablenkkegel um ein separates Bauteil, das nicht mit der Strahldüse verbunden ist. In diesem Fall wird der Ablenkkegel mit Hilfe des von der Strahldüse erzeugten Gasstrahls durch das zu reinigende Rohr geblasen. Die Strahldüse wird dann nur ein kurzes Stück in das Rohrende eingführt oder gegen das Rohrende angepreßt und ggf. mit einer Dichtungsmanschette am Rohr abgedichtet. DerIn a modified embodiment, the deflection cone is a separate component that is not connected to the jet nozzle. In this case, the deflection cone is blown through the pipe to be cleaned using the gas jet generated by the jet nozzle. The jet nozzle is then inserted only a short distance into the pipe end or pressed against the pipe end and, if necessary, sealed to the pipe with a sealing sleeve. The
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Druck des Strahlmediums wrd so reguliert, daß der Ablenkkegel durch das Rohr getrieben wird. Die Zentrierung des Ablenkkegels auf die Rohrachse kann entweder rein aerodynamisch erreicht werden oder mit Hilfe von mindestens drei flexiblen Führungsstäben oder Kufen, die eine Führung für den Ablenkkegel bei seiner Bewegung durch das Rohr bilden. Im Hinblick auf die Bogengängigkeit kann auch der Ablenkkegel selbst flexibel sein. Wahlweise kann anstelle des Ablenkkegels auch ein z.B. kugelförmiger Ablenkkörper vorgesehen sein.The pressure of the blasting medium is regulated so that the deflection cone is driven through the pipe. The centering of the deflection cone on the pipe axis can be achieved either purely aerodynamically or with the help of at least three flexible guide rods or skids that guide the deflection cone as it moves through the pipe. With regard to the ability to bend, the deflection cone itself can also be flexible. Alternatively, a spherical deflection body, for example, can be provided instead of the deflection cone.
Die Führungsstäbe können auch fest an der Strahldüse angebracht sein und am freien Ende einen Anschlag für den Ablenkkegel bilden, so daJ3 dieser in Axialrichtung innerhalb eines begrenzten Bereichs relativ zu der Strahldüse beweglich ist. Während des Reinigungsvorgangs wird dann die Strahldüse durch das Rohr geschoben oder gezogen.The guide rods can also be firmly attached to the jet nozzle and form a stop for the deflection cone at the free end so that it can move in the axial direction within a limited range relative to the jet nozzle. During the cleaning process, the jet nozzle is then pushed or pulled through the pipe.
Zur Zentrierung der Strahldüse im Rohr können Kufen oder sonstige Zentriereinrichtungen vorgesehen sein. Wenn die Strahldüse durch das Rohr gezogen wird, können auch aerodynamische Selbstzentrierungseffekte zur Zentrierung der Strahldüse ausgenutzt werden.Skids or other centering devices can be provided to center the jet nozzle in the pipe. If the jet nozzle is pulled through the pipe, aerodynamic self-centering effects can also be used to center the jet nozzle.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist jedoch nicht nur zum Reinigen von Rohren verwendbar, sondern eignet sich auch zum Abstrahlen beliebiger Oberflächen. In diesem Fall wird der konisch aufgeweitete Strahl wie ein Pinsel über die zu reinigende Oberfläche bewegt.However, the device according to the invention can not only be used for cleaning pipes, but is also suitable for blasting any surface. In this case, the conically widened jet is moved like a brush over the surface to be cleaned.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert.In the following, preferred embodiments are explained in more detail using the drawing.
Es zeigen:
30Show it:
30
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Abschnitt eines Rohres und eine erfindungsgemäße Strahlvorrichtung; undFig. 1 shows a schematic longitudinal section through a section of a pipe and a blasting device according to the invention; and
Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine Strahlvorrichtung gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel.Fig. 2 shows a schematic longitudinal section through a blasting device according to a modified embodiment.
Die in Figur 1 gezeigte Strahlvorrichtung weist in an sich bekannter Weise ei-The blasting device shown in Figure 1 has, in a manner known per se, a
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ne Druckquelle 10, beispielsweise einen Druckluftkompressor auf, der über einen flexiblen Druckschlauch 12 mit einer Strahldüse 14 verbunden ist. In der Druckluftleitung zwischen dem Kompressor und der Strahldüse kann eine ebenfalls an sich bekannte Zudosiervorrichtung 16 zum Eindosieren eines Strahlmittels, beispielsweise von Trockeneis, in den Druckluftstrom vorgesehen sein.a pressure source 10, for example a compressed air compressor, which is connected to a blasting nozzle 14 via a flexible pressure hose 12. In the compressed air line between the compressor and the blasting nozzle, a dosing device 16, also known per se, can be provided for dosing a blasting agent, for example dry ice, into the compressed air flow.
Die Strahldüse 14 ist im gezeigten Beispiel Teil eines Strahlkopfes 18, der axial durch das Innere eines zu reinigenden Rohres 20 gezogen oder geschoben werden kann. Zum Schieben oder Ziehen des Strahlkopfes dient entweder der Druckschlauch 12 oder ein am entgegengesetzten Ende des Strahlkopfes angebrachtes Zugseil.In the example shown, the jet nozzle 14 is part of a jet head 18, which can be pulled or pushed axially through the interior of a pipe 20 to be cleaned. Either the pressure hose 12 or a pull rope attached to the opposite end of the jet head is used to push or pull the jet head.
Die Strahldüse 14 ist als Laval-Düse ausgebildet und weist demgemäß einen stromaufwärtigen Abschnitt 22 auf, der sich von einem Kupplungsstück 24 für den Druckschlauch aus stetig, annähernd konisch, zu einer Engstelle 26 verjüngt. An den stromaufwärtigen Abschnitt 22 schließt sich ein stromabwärtiger Abschnitt 28 an, der sich von der Engstelle 26 aus wieder stetig erweitert. Aufgrund der Verjüngung des stromaufwärtigen Abschnitts 22 nimmt die Strömungsgeschwindigkeit der Druckluft zur Engstelle 26 hin zu. Bei ausreichender Druck- und Volumenleistung der Druckquelle 10 erreicht die Druckluft an der Engstelle 26 Schallgeschwindigkeit, während der Druck dort auf den Laval-Druck abnimmt. Die allmähliche Erweiterung des stromabwärtigen Abschnitts 28 der Strahldüse führt dazu, daß die Druckluft hinter der Engstelle 26 weiter beschleunigt wird und so ein Mehrfaches der Schallgeschwindigkeit erreicht.The jet nozzle 14 is designed as a Laval nozzle and accordingly has an upstream section 22 which tapers steadily, almost conically, from a coupling piece 24 for the pressure hose to a constriction 26. The upstream section 22 is followed by a downstream section 28 which again widens steadily from the constriction 26. Due to the tapering of the upstream section 22, the flow speed of the compressed air increases towards the constriction 26. With sufficient pressure and volume output of the pressure source 10, the compressed air reaches the speed of sound at the constriction 26, while the pressure there decreases to the Laval pressure. The gradual widening of the downstream section 28 of the jet nozzle means that the compressed air behind the constriction 26 is accelerated further and thus reaches several times the speed of sound.
Zu der Sonde 18 gehört weiterhin noch ein Ablenkkegel 30, der koaxial zur Strahldüse 14 ausgerichtet ist und mit seiner Spitze in den aus der Strahldüse austretenden Gasstrahl ragt. Die annähernd konische Ablenkfläche 32 des Ablenkkegels 30 ist im gezeigten Beispiel im Längsschnitt leicht konkav gerundet. Der Kegelwinkel an der Spitze beträgt im gezeigten Beispiel etwa 12°.The probe 18 also includes a deflection cone 30, which is aligned coaxially to the jet nozzle 14 and whose tip extends into the gas jet emerging from the jet nozzle. The almost conical deflection surface 32 of the deflection cone 30 is slightly concavely rounded in the longitudinal section in the example shown. The cone angle at the tip is approximately 12° in the example shown.
Die Abschnitte 22 und 28 der Strahldüse haben etwa gleiche Länge, und der Öffnungsquerschnitt an der Mündung 34 beträgt im gezeigten Beispiel das Zweifache des Querschnitts an der Engstelle 26.The sections 22 and 28 of the jet nozzle have approximately the same length, and the opening cross-section at the mouth 34 in the example shown is twice the cross-section at the constriction 26.
In der gezeigten Ausführungsform liegt die Spitze des Ablenkkegels 30 genau in Höhe der Mündung 34 der Strahldüse 14. Wahlweise kann die Spitze des Ablenkkegels auch etwas in die Strahldüse hineinragen. In diesem Fall ist bei der Gestaltung des stromabwärtigen Abschnitts 28 der Laval-Düse der auf den Ablenkkegel entfallende Querschnitt in Rechnung zu stellen.In the embodiment shown, the tip of the deflection cone 30 is exactly at the level of the mouth 34 of the jet nozzle 14. Optionally, the tip of the deflection cone can also protrude slightly into the jet nozzle. In this case, the cross section allocated to the deflection cone must be taken into account when designing the downstream section 28 of the Laval nozzle.
Durch den Ablenkkegel 30 wird der aus der Strahldüse 14 austretende Überschallstrahl gleichmäßig radial in alle Richtungen abgelenkt, so daj3 er die Form eines Kegelmantels annimmt und in dieser Form gleichmäßig auf die Innenwand des Rohres 20 auftrifft. Das in dem Gasstrahl mitgeführte Strahlmittel wird aufgrund aerodynamischer Effekte gleichfalls radial nach außen abgelenkt und entfaltet somit seine abrasive Wirkung an der Wand des Rohres 20, während nur ein vernachlässigbar geringer Teil der mitgeführten Partikel mit dem Ablenkkegel 30 in Berührung kommt.The supersonic jet emerging from the jet nozzle 14 is deflected uniformly radially in all directions by the deflection cone 30, so that it takes on the shape of a cone and in this form strikes the inner wall of the pipe 20 evenly. The blasting agent carried in the gas jet is also deflected radially outwards due to aerodynamic effects and thus exerts its abrasive effect on the wall of the pipe 20, while only a negligible portion of the particles carried come into contact with the deflection cone 30.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist der Ablenkkegel 30 mit Hilfe von drei in Winkelabständen von 120° angeordneten Stäben 36 an der Strahldüse 14 gehalten. Hierdurch ist sichergestellt, daß die Spitze des Ablenkkegels 30 stets präzise auf die Achse der Strahldüse 14 zentriert ist. Die Stäbe 36 können einen dreieckigen oder linsenförmigen Querschnitt aufweisen und auf der Innenseite eine Art Schneidkante bilden, so daß sie für das austretende Strahlmittel kein nennenswertes Hindernis bilden.In the embodiment according to Figure 1, the deflection cone 30 is held on the blasting nozzle 14 by means of three rods 36 arranged at angular intervals of 120°. This ensures that the tip of the deflection cone 30 is always precisely centered on the axis of the blasting nozzle 14. The rods 36 can have a triangular or lens-shaped cross-section and form a type of cutting edge on the inside so that they do not represent a significant obstacle to the emerging blasting medium.
Die entgegengesetzten Enden der Stäbe 36 sind in entsprechende Längsnuten in den Außenflächen der Strahldüse 14 und des Ablenkkegels 30 eingelassen und durch Verschweißen oder in sonstiger Weise befestigt. Auf diese Weise wird eine besonders kleinbauende Gestaltung der Sonde 18 erreicht, die sich auch für das Reinigen von Rohren 20 mit engem Querschnitt eignet.The opposite ends of the rods 36 are inserted into corresponding longitudinal grooves in the outer surfaces of the jet nozzle 14 and the deflection cone 30 and are secured by welding or in some other way. In this way, a particularly small design of the probe 18 is achieved, which is also suitable for cleaning pipes 20 with a narrow cross-section.
Figur 2 zeigt eine Ausführungsform des Strahlkopfes 18, die für Rohre mit größerem Querschnitt oder auch zum Abstrahlen von frei zugänglichen Flächen geeignet ist. Die Spitze des Ablenkkegels 30 ragt hier etwas in die Mündung der Strahldüse 14 hinein. Der stromabwärtige Abschnitt 28 der Strahldüse ist zur Mündung hin etwas stärker erweitert als bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1, so daß das Querschnittsverhältnis zwischen der freien Austrittsfläche an der Mündung und der Querschnittsfläche an der Engstelle 26 wieder ungefähr 2:1 beträgt.Figure 2 shows an embodiment of the jet head 18 which is suitable for pipes with a larger cross-section or for blasting freely accessible surfaces. The tip of the deflection cone 30 protrudes slightly into the mouth of the jet nozzle 14. The downstream section 28 of the jet nozzle is slightly wider towards the mouth than in the embodiment according to Figure 1, so that the cross-sectional ratio between the free exit area at the mouth and the cross-sectional area at the constriction 26 is again approximately 2:1.
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Die Stäbe 36 sind hier als Rundstäbe ausgebildet, die mit dünneren Endabschnitten 38 in entsprechende axiale Bohrungen 40 des Ablenkkegels 30 und der Strahldüse 14 eingreifen. Die Endabschnitte 38 und die Bohrungen 40 können mit Rechts- und Linksgewinde versehen sein, so dajS sich die Stäbe mit der Strahldüse und dem Ablenkkegel verschrauben lassen. Die Bohrungen 40 des Ablenkkegels 30 sind an dem der Strahldüse 14 zugewandten Ende stufenförmig erweitert und nehmen den dickeren Mittelabschnitt der Rundstäbe 36 auf, so dajß ein sauberer Anschluß der Rundstäbe an die Ablenkfläche des Kegels erreicht wird.The rods 36 are designed here as round rods, which engage with thinner end sections 38 in corresponding axial holes 40 of the deflection cone 30 and the jet nozzle 14. The end sections 38 and the holes 40 can be provided with right- and left-hand threads so that the rods can be screwed to the jet nozzle and the deflection cone. The holes 40 of the deflection cone 30 are widened in steps at the end facing the jet nozzle 14 and accommodate the thicker middle section of the round rods 36 so that a clean connection of the round rods to the deflection surface of the cone is achieved.
Im gezeigten Beispiel stoßen die dickeren Mittelabschnitte der Rundstäbe 36 stumpf an der Stirnfläche der Strahldüse 14 an, so daß ein definierter Abstand zwischen der Strahldüse und dem Ablenkkegel 30 eingehalten wird. Wahlweise kann die Anordnung jedoch auch so getroffen sein, daj3 die Rundstäbe auch in der Strahldüse 14 in erweiterte Bohrungen eingreifen. In diesem Fall Iäj3t sich der axiale Abstand zwischen dem Ablenkkegel 30 und der Strahldüse 14 innerhalb gewisser Grenzen stufenlos variieren, so daß die Strahlcharakteristik optimiert werden kann.In the example shown, the thicker middle sections of the round rods 36 abut against the front surface of the jet nozzle 14 so that a defined distance is maintained between the jet nozzle and the deflection cone 30. Alternatively, the arrangement can also be such that the round rods also engage in enlarged holes in the jet nozzle 14. In this case, the axial distance between the deflection cone 30 and the jet nozzle 14 can be continuously varied within certain limits so that the jet characteristics can be optimized.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19990520 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20010202 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20040210 |
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| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20060123 |
|
| R071 | Expiry of right |