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Die Erfindung betrifft eine Schleuderstrahlmaschine für die
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Verwendung von Druckluft als Strahlerzeuger mit einem Druckbehälter
als Vorratsbehälter für das Strahlmittel mit druckdicht verschließbarer Einfüllöffnung,
einer mit dem Druckbehälter in Verbindung stehenden Zuluftleitung mit Druckluft
anschluß und einer mit dem Druckbehälter in Verbindung stehenden Strahlleitung mit
einem Anschluß für mindestens einen Strahls chlauch.
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Schleuderstrahlanlagen, zu denen beispielsweise die Sandstrahleinrichtungen
zu rechnen sind, sind allgemein geläufig und werden zur Reinigung und/oder Behandlung
von Oberflächen eingesetzt. Eines der Haupteinsatzgebiete ist das Reinigen bzw.
Freilegen von Oberflächen, bevor diese mit einem neuen Anstrich oder einer neuen
Beschichtung versehen werden. Hier sind in erster Linie der Einsatz an Gebäudefassaden
und die Farbentfernung von großen Metalloberflächen auf Schiffswerften, an Brücken,
Rohrleitungen, in Raffinerien, auf Bohrinseln und dergl. zu nennen.
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Als Strahlmittel werden im allgemeinen abrasive Feststoffteilchen
benutzt. Sehr gut eignet sich Sand, er ist jedoch wegen seiner gesundheitsschädlichen
Eigenschaften allgemein nicht mehr gestattet. Es werden daher heute verschiedene
Arten von zum Teil künstlich erzeugtem Grit als Strahlmittel benutzt.
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Der Teilchenstrahl wird im allgemeinen entweder mittels eines Schleuderrades
erzeugt oder aber mittels eines unter Druck befindlichen, strömungsfähigen Hilfsmittels,wie
einem Gas oder einer Flüssigkeit. Das Schleuderradverfahren soll hier außer Betracht
bleiben.
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Die einfachste Art ist das Schleuderstrahlen mittels Luftstrom.
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FUr die entsprechenden Geräte ist lediglich ein Druckluftanschluß
erforderlich. Das trockene Strahlen hat jedoch den Nachteil einer erheblichen Staubentwicklung
und damit verbunden einer Belästigung des Bedienungspersonals sowie einer Umweltverschmutzung.
Aus diesem Grunde ist man bereits auch schon dazu übergegangen, das Strahlmittel
in einem Flüssigkeitsstrahl auf die zu behandelnde Oberfläche aufzuschleudern. Beim
Schleuderstrahlen mit Flüssigkeit laufen im allgemeinen sowohl das Strahlmittel
als auch der von diesem erzeugte Oberflächenabrieb in der Flüssigkeit gebunden an
der zu behandelnden Oberfläche hinab, so daß nahezu keine Belästigung der Umwelt
und der Bedienungspersonen stattfindet. Der Nachteil bekannter Schleuderstrahlanlagen
mit Flüssigkeitsstrahl besteht jedoch im allgemeinen in den hohen Kosten der erforderlichen
Geräte.
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Bekannte Anlagen, die nach diesem Prinzip arbeiten, erfordern Flüssigkeitshochdruckpumpen,
die in Verbindung mit dem Strahlmittel sehr teuer und verschleißanfällig sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute
Schleuderstrahlmaschine zu schaffen, die sich allein mit Druckluft als Strahlfluid
betreiben läßt, und mit der dennoch naßgestrahlt werden kann, so daß sie die Vorteile
des Trockenstrahlens und des bekannten Naßstrahlens miteinander verbindet.
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Nebenbei soll die Maschine vorzugsweise auch noch für reines Vrockenstrnhlen
geeignet sein.
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Es hat sich nun überraschend gezeigt, daß ein Schleuderstrahlen mit
einem genügenden Flüssigkeitsanteil, um die Vorteile des Flüssigkeitsstrahlens zu
wahren, auch möglich ist, wenn
allein Druckluft als Energieträger
für das Strahlen eingesetzt und auf jede Art von flüssigkeitsfördernden Pumpen verzichtet
wird. Eine Schleuderstrahlmaschine der eingangs bezeichneten Art, die diese Anforderungen
erfüllt, ist durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 bestimmt.
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Für das NaBstrahlen wird der Druckbehälter der Maschine sowohl mit
Grit als auch Wasser gefüllt, wobei das Verhältnis von Grit zu Wasser beispielsweise
etwa 1:3 betragen kann. Durch die Ableitung eines Teilstromes der Zuluft durch die
perforierte Platte in den unteren Teil des Druckbehälters hinein wird in diesem
Bereich der Behälterfüllung ein Grit-Flüssigkeitsgemisch aufgewirbelt. Der andere
Teilstrom der Zuluft geht auf direktem Wege in den Injektor. Der Injektor selbst
saugt nun wiederum über die Strahlmittelansaugleitung das aufgelockerte Grit-Flüssigkeitsgemisch
aus dem Bereich oberhalb der perforierten Platte in den Förderluftstrom und somit
in die Strahlleitung. Es wird also der Luftstrom in zwei Teilströme aufgeteilt,
von denen der eine den Injektor betreibt und der andere über den Umweg durch den
Behälter ein Grit-Flüssigkeitsgemisch mitnimmt und in den Injektor einspeist.
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Es hat sich gezeigt, daß mit einer solchen Schleuderstrahlmaschine
nicht nur ein zufriedenstellendes Flüssigkeitsstrahlen allein mit Druckluft als
Energieträger möglich ist, welches alle Vorteile des reinen Flüssigkeitsstrahlens
aufweist, sondern darüber hinaus gegenüber dem Trockenstrahlen ein erheblich reduzierter
Strahlmittelverbrauch und sogar Druckluftverbrauch zu verzeichnen ist. Bei gleicher
Strahlwirkung kann der Strahlmittelverbrauch bis etwa 30 % und der Druckluft verbrauch
bis etwa 20 % gesenkt werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Maschine sind in den Unteransprüchen
beansprucht. Der Sinn und Zweck sowie die Vorteile der einzelnen in den Unteransprüchen
enthaltenen weiteren Merkmale werden im folgenden an einem Ausführungsbeispiel unter
Hinweis auf die einzige beigefügte Zeichnung erläutert, die eine erfindungsgemäße
Schleuderstrahlmaschine in schematischer Seitenansicht zeigt.
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Die in der Zeichnung dargestellte Schleuderstrahlmaschine wird im
folgenden zuerst im Hinblick auf ihre einzelnen Bestandteile erläutert, woran sich
dann eine Beschreibung der Funktionsweise anschließt.
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Die Maschine hat einen in der Figur schematisch angedeuteten Rahmen
1, der auf einem Fahrwerk mit Rädern 2 ruht. Größter Bestandteil der Maschine ist
ein Druckbehälter 3, der mit einem konisch zulaufenden, unteren Teil 4 versehen
ist. An seiner Oberseite ist der Druckbehälter 7 durch eine druckfeste, flaschenbodenartig
nach innen eingezogene Oberwand 5 verschlossen. In der Oberwand 5 befindet sich
eine EinfU öffnung 6, die durch eine von unten gegen den Sitz 7 der Einfüllöffnung
6 andrückbare Verschlußglocke 8 druckdicht verschließbar ist. Die Verschlußglocke
8 hängt an einem Handhebel 9, durch dessen Betätigung sie anhebbar und absenkbar
ist. An ihrer Unterseite ist die Glocke 8 mit einem Fortsatz 10 versehen, der in
einem senkrechten Rohr 11 verschiebbar mechanisch geführt ist. Durch das Rohr 11
wird somit auch der Absenkweg der Verschlußglocke 8 begrenzt.
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In seiner Seitenwand hat der Druckbehälter 3 noch eine Reinigungsöffnung
12. Die Öffni:ag in der Spitze des konischen Unterteiles 4 des Behälters 3 ist durch
eine perforierte
Platte 13 verschlossen. Unterhalb der perforierten
Platzt 13 ist druckdicht ein Rohrabzweig 14 an das untere Behälterende angeschlossen.
Dieser Rohrabzweig 14, der in senkrechter Richtung von unten an das Behälterende
geführt ist, ist eine Zweigleitung der Zuluftleitung 15. Diese Zuluftleitung 15
ist an ihrem Lufteintrittsende mit einem Druckluftanschlußstutzen 16 versehen, hinter
dem sich dann ein Absperrventil 17 in Form eines Dreiwegeventiles befindet. An dem
Abzweig 14 vorbei verläuft die Zuluftleitung 15 in gerader, horizontaler Richtung
in einen Injektor 18. Der schräg nach hinten gerichtete Saugstutzen 19 des Injektors
18 setzt sich in weiter schräg nach hinten gerichteter Richtung in eine Strahlmittelansaugleitung.
20 fort, die in den unteren, konischen Teil 4 des Druckbehälters 3 eingeführt ist.
Die Strahlmittelansaugleitung 20 teilt sich innerhalb des Druckbehälters 3 in zwei
Ansaugkrümmer 21, deren nach unten gerichtete Ansaugöffnungen 22 sich in geringem
Abstand oberhalb der perforierten Platte 13 befinden. Ansaugkrümmer 21 sind zweckmäßigerweise
höhenverschwenkbar ausgeführt, so daß der Abstand der Ansaugöffnungen 22,von der
perforierten Platte 13 in gewünschter Weise einstellbar ist. Dieser Abstand kann
beispielsweise zwischen 10 und 100 mm betragen, vorteilhafterweise liegt er jedoch
zwischen 20 und 50 mm. Der optimale Abstand ist Jedoch auszuprobieren und hängt
von den Dimensionen und übrigen Konstruktionsmerkmalen der Maschine ab.
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Hinter dem Austrittsende des Injektors 18 beginnt die Strahlleitung
23, die im Anschluß an den Injektor 18 ein Schlauchstück 24 mit einem Schlauchquetschventil
25 aufweist. Das Ende der Strahlleitung 23 bildet ein Anschlußstutzen 26 für den
strichpunktiert angedeuteten Strahlschlauch 27, an dessen
Ende
sich eine Strahldüse 28 befindet.
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Das Schlauchquetschventil 25 ist mit einem pneumatischen Servoantrieb
29 versehen. Bei diesem Servoantrieb handelt es sich um einen doppelt wirkenden,
pneumatischen Zylinder, dessen unterer, das Schlauchquetschventil 25 öffnender Anschluß
30 unter Zwischenschaltung eines Absperrventiles 31 über eine Leitung mit der Zuluftleitung
15 an einem Punkt, in Strömungsrichtung der Luft gesehen, hinter deren Dreiwegehahn
17 verbunden ist. Der obere, den Kolben des pneumatischen Servoantriebes in Schließstellung
des Quetschventils 25 bringende obere Anschluß 32 ist über ein Absperrventil 33.und
eine Steuerleitung 34 mit einem seitlichen Ausgang 35 des Dreiwegehahnes 17 verbunden.
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Der Dreiwegehahn 17 weist zwei Stellungen a) und b) auf, die durch
die gezeichneten Stellungen des Bedienungshandgriffes 36 gekennzeichnet sind. In
der gestrichelten Stellung a) ist der Druckluftanschlußstutzen 16 lediglich mit
dem seitlichen Ausgang 35 und der Steuerleitung 34 verbunden. Die Zuluftleitung
15 ist abgesperrt. Wird der Dreiwegehahn in seine ausgezogen dargestellte Stellung
b) überführt, ist der Strbmungsweg vom Anschlußstutzen 16 in die Zuluftleitung 15
frei, und die Steuerleitung 34 ist entlüftet.
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Seitlich weist der Druckbehälter 3 noch einen unmittelbaren Anschlußstutzen
37 mit einem Handabsperrventil 38 auf. Dieser Anschlußstutzen 37 führt zuerst horizontal
in den Behälter hinein und setzt sich dann nach oben umgeleitet in das Rohr 11 fort.
Der unmittelbare Anschlußstutzen 37 dient dem Schleuderetrahlbetrieb
im
trockenen Zustand, d.h. ohne Flüssigkitszugabe im Druckbehälter 3.
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Zu allerletzt ist der Druckbehälter 3 im oberen Bereich noch mit einem
weiteren Stutzen 39 versehen, der ein Ventil 40 enthält. Dieser Stutzen 39 kann
beispielsweise für das Einfüllen der Flüssigkeit dienen.
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Im folgenden wird die Betriebsweise der Schleuderstrahlmaschine beschrieben:
EEr das Naßstrahlen muß das Handabsperrventil 38 des unmittelbaren Luftanschlußstutzens
37 verschlossen sein. Während sich das Dreiwegeventil 17 in seiner Stellung a) befindet,
wird eine Druckluftquelle an den Druckluftanschlußstutzen 16 angeschlossen. Sowie
Luftdruck eingangsseitig am Dreiwegeventil 17 ansteht, strömt Druckluft über die
Steuerleitung 34 in den oberen Anschluß 32 des pneumatischen Stellantriebes 29 und
schließt das Schlauchquetschventil 25. Auf diese Weise ist bei anstehendem Luftdruck
am Anschlußstutzen 16 und die Zuluftleitung 15 versperrendem Dreiwegeventil 17 automatisch
auch das Absperrventil 25 in der Strahlleitung 23 geschlossen.
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Nun kann die Maschine befüllt werden. Zu diesem Zweck wird die Verschlußglocke
8 mittels des Handhebels 9 abgesenkt.
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Bei dieser Absenkbewegung ist die Verschlußglocke 8 durch ihren Fortsatz
10 in dem Rohr 11 geführt. Sie wird soweit abgesenkt, bis sie auf der Oberkante
des Rohres 11 aufliegt, wobei gleichzeitig verhindert wird, daß Strahlmaterial in
das Rohr 11 eintreten kann. Bei abgesenkter Verschlußglocke 8
entsteht
ein Ringspalt an deren Umfang, welcher die Einfüllöffnung 6 begrenzt. In einen Druckbehälter
von 200 1 Fassungsvermögen, wie er beispielsweise im Ausführungsbeispiel dargestellt
sein kann, werden etwa 50 kg Strahlmittel bzw. Grit eingefüllt. Diese Menge wird
durch etwa 150 1 Wasser ergänzt, welches entweder ebenfalls über die Einfüllöffnung
6 oder über den Anschlußstutzen 39 in den Behälter eingegeben werden kann.
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Nach dem Befüllen wird die Verschlußglocke 8 mittels des Handhebels
9 wieder angehoben, um zumindest einen groben Druckabschluß am Sitz 7 zu erreichen.
In diesem Zustand ist die Maschine bereits für den Strahlbetrieb fertig.
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Soll mit dem Strahlen begonnen werden, braucht lediglich das Dreiwegeventil
17 mittels des Handhebels 36 von seiner Stellung a) in seine Stellung b) umgelegt
zu werden. Hierdurch wird nicht nur der Luftstrom in die Zuluftleitung 15 freigegeben,
sondern es wird gleichzeitig die Steuerleitung 34 entlüftet und der untere Anschluß
30 des pneumatischen Servoantriebes 29 mit Druck beaufschlagt, wodurch der Kolben
des Servoantriebes 29 sich anhebt und das Schlauchquetschventil 25 öffnet. Durch
Betätigen des Dreiwegeventiles 17 wird also durch gleichzeitige automatische Betätigung
des Quetschventiles 25 der Luftweg durch die Maschine vollständig freigegeben. Selbstverständlich
kann das Dreiwegeventil 17 oder ein die gleiche Funktion ausführendes, entsprechendes
Ventil mit einem Servoantrieb und einer Fernbedienung ausgerüstet werden, die von
der Strahldüse 28 aus betätigbar ist.
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Der in die Maschine freigegebene Luftstrom gelangt nun aun der Zuluftleitung
15 teilweise über den senkrecht nach oben führenden Abzweig 14 und durch Zie perforierte
Platte 13 in den Druckbehälter 3, in dem ntn ein Luftdruck aufgebaut wird, der
gleichzeitig
auch die Verschlußglocke 8 druckabdichtend gegen ihren Sitz 7 preßt.
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Ein weiterer direkter Luftstrom gelangt über die Zuluftleitung 15
in den Injektor 18, in dem dieser Treibluftstrom einen Unterdruck im Saugstutzen
19 des Injektors erzeugt und somit den in den Druckbehälter abgezweigten Teilluftstrom
wieder ansaugt. Würde ein solches Ansaugen nicht stattfinden, würde sich im Druckbehälter
3 lediglich ein statischer Druck aufbauen und nichts weiter geschehen. Dadurch,
daß aber tatsächlich ein Teilluftstrom in den Druckbehälter 3 hineingeführt und
über die Ansaugöffnung 22 und die Strahlmittelansaugleitung 20 auf diesem Umweg
seitlich wieder in den Injektor 18 eingeführt und somit wieder mit dem Hauptluftstrom
vereinigt wird, entsteht im unteren konischen Teil 4 des Druckbehälters 3, und insbesondere
in dem Abstandsbereich zwischen der perforierten Platte 13 und den Ansaugöffnungen
22 ein Luftstrom, der das Grit-Wassergemisch aufwirbelt und in die Ansaugöffnungen
22 mitnimmt.
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Mit einer solchen Anordnung wurden ausgezeichnete Betriebsergebnisse
erzielt.
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Für den gleichzeitig möglichen Betrieb des Gerätes als Trockenstrahlgerät
hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Luftumweg über die perforierte Platte nicht
zu wählen. In diesem Fall ist es günstiger, die Druckluft unmittelbar in den Behälter
einzufuhren, was über den Anschlußstutzen 37 geschieht. Der Anschlußstutzen 16 der
Zuluftleitung soll dabei nicht mit einer Druckluftquelle verbunden sein, da in diesem
Fall das Schlauchquetschventil
25 ständig geschlossen bliebe.
Die für ein Naßstrahlen vorgesehene Druckluftquelle muß daher von dem Anschlußstutzen
16 abgetrennt werden. Befindet sich das Dreiwegeventil in Stellung a), so ist die
Steuerleitung 34 dann dennoch entlüftet und der untere Anschluß 30 des pneumatischen
Servoantriebes 29 ist über die Zuluftleitung 15 auch bei dieser Betriebsart mit
Druck beaufschlagt, so daß das Quetschventil geöffnet ist.
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Beim Trockenstrahlbetrieb hält die über den Anschlußstutzen 13 aus
dem Rohr 11 ausströmende Druckluft die Verschlußglocke 8 unmittelbar geschlossen
und tritt im oberen Bereich des Druckbehälters 3 in dem Luftraum über dem Grit in
diesen ein. Für das Trockenstrahlen ist es nicht erforderlich, die Luft in der Nähe
der Ansaugöffnungen 22 in die Gritfüllung çinzufUhren. Durch den Druckaufbau im
Druckbehälter 3 sucht sich die Luft ihren eigenen Weg sowohl durch das Rohr 20 in
die Strahlleitung 23 als auch durch die perforierte Platte 13 und den Abzweig 14
in den Injektor 18. Das Trockenstrahlen funktioniert mit dem Gerät auf diese Weise
ausgezeichnet, ohne daß im einzelnen genau bekannt ist, ob eine erhebliche Injektorwirkung
stattfindet oder das Strahlmittel unmittelbar mit der Strahlluft in die Ansaugöffnungen
22 mitgenommen wird.
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Beispiel: Für ein spezielles Ausführungsbeispiel der beschriebenen
Schleuderstrahlmaschine können folgende Angaben gemacht werden: Es wurde ein Druckbehälter
3 mit etwa 200 1 Fassungsvermögen gewählt. Die als Lochblech ausgeführte perforierte
Platte hatte einen Durchmesser von 170 mm und eine freie offene Fläche von etwa
37 %. Die Zuluftleitung 15 und der Abzweig 14 wurden mit 53 mm Innendurchmesser
gewählt, während der Injektor nach der Verengung einen Innendurchmesser von 30 mm
aufwies. Die beiden verwendeten Ansaugkrümmer hatten je einen lichten Durchmesser
von 15 mm, während die Strahlmittelansaugleitung 20 einen Durchmesser von etwa 25
mm aufwies. Der Abstand der Ansaugöffnungen 22 von der Siebplatte 13 betrug vorzugsweise
35 mm. Die Anlage wurde für das Naßstrahlen mit etwa 50 kg Grit und etwa 150 l Wasser
befüllt. Das Mischungsverhältnis kann je nach Anwendungszweck und Art des Strahlmittels
jedoch entsprechend variiert werden. Bei einem Luft druck von 6 bar und einer Düse
von 13 mm Durchmesser wurden etwa 5000 1/min Luft verbraucht. Bei einem Versorgungsdruck
von 7 bar stieg der Luftverbrauch auf etwa 7000 1/min, die Strahlwirkung war aber
verbessert. Die Behälterfüllung von 50 kg Grit reichte für etwa 1 Stunde. Beim Betrieb
als Trockenstrahlmaschine kann der Druckbehälter mit entsprechend mehr Strahlmittel
angefüllt werden.
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Im Vergleich zwischen Trocken- und Naßstrahlen hat sich bei gleicher
Strahlwirkung beim Naßstrahlen gegenüber dem Trockenstrahlen
eine
Verminderung des Griteinsatzes bis zu 30 % und eine Verminderung des Luftverbrauches
bis zu 20 5o' ergeben.
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Das staubfreie Naßstrahlen, das sich mit der beschriebenen Maschine
auf einfachste Art und Weise durchführen läßt, ist speziell für die Anwendung in
Gegenden geeignet, wo Umweltverschmutzung auf ein Minimum reduziert werden soll.
Die Arbeiten können sowohl innen als außen unter normalen Umständen ausgeführt werden.
Stahl, Beton, Holz, Backstein oder Naturstein können außerordentlich sauber gestrahlt
werden (z.B.
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Fassadenreinigung).
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Die Maschine weist im Vergleich zu den meisten bekannten Sandstrahlgeräten
folgende Vorteile auf: Wasser und erforderlichenfalls auch korrosionsverhütende
Mittel können auf einfachste Weise dem Strahlmittel beigemischt werden. Bei der
Verwendung als Naßstrahlgerät ist es für das Bedienungspersonal nicht erforderlich,
den erforderlichen Strahlhelm zu tragen. Ein einfacher Gesichtsschutz genügt. Durch
Hinzufügen einer korrosionsverhütenden Flüssigkeit kann die Arbeit am bestrahlten
Objekt ohne weiteres einige Stunden eingestellt werden, ohne daß sich ein rostiger
Film bildet.
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Die Maschine läßt sich wegen ihres einfachen Aufbaues sehr leicht
und daher auch beweglich ausführen, so daß ihre Einsatzmöglichkeiten sehr vielseitig
sind.
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