DE4039092C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Zum Entlacken von Oberflächen verwendet man in der Regel Lösungsmittel, die den Lack anlösen oder zum Quellen bringen. Anschließend wird der Lack durch mechanische Behandlung entfernt. Die Anwendung von Lösungsmitteln führt zu einer großen Umweltbelastung. Die sich mit dem Lösungsmittel vermischenden Chromate sind schwierig aus dem Lösungsmittel zu entfernen. Außerdem verdampft ein erheblicher Anteil des Lösungs­ mittels in die Atmosphäre hinein.

Es ist bekannt, einen Luftstrahl, der Abrasivstoffe enthält, gegen die lackierte Oberfläche zu richten. Die Abrasivstoffe können Kunststoffgranulate, Glaskugeln, Nußschalensplitter oder CO₂-Eiskristalle sein. Derartige abrasive Verfahren haben den Nachteil, daß nicht nur der Lack entfernt, sondern auch die darunterliegende Fläche beschädigt wird. Insbesondere wenn diese Fläche aus faserverstärktem Kunststoff be­ steht, besteht die Gefahr, daß die Verstärkungsfasern durch das Bestrahlen mit Abrasivmitteln freigelegt werden, so daß die zu entlackende Oberfläche ernsthaft beschädigt wird.

Es ist ferner bekannt, zum Schneiden von Beton und anderen Werkstoffen und zu Zwecken der Fassadenreinigung von Gebäuden Wasserstrahlen zu verwenden, die mit hohem Druck gegen die Oberfläche gerichtet werden. Ferner werden Wasserstrahlverfahren zum Entrosten und zum Ent­ fernen von Muschelablagerungen von Offshore-Einrich­ tungen, wie z. B. Schiffen oder Ölbohrinseln, benutzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung zum Entlacken von lackierten Oberflächen zu schaffen, bei der die Umweltbelastungen auf ein Mindestmaß reduziert sind und die eine oberflächen­ schonende Entlackung ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält einen Rotor­ kopf mit mindestens einer Düse, aus der ein Flüssig­ keitsstrahl mit hohem Druck austritt. Der Rotorkopf wird durch den Druck des Flüssigkeitsstrahls bzw. durch dessen Rückstoß in Drehung versetzt, so daß eine sepa­ rate Dreheinrichtung am Gehäuse nicht erforderlich ist. Durch die Rotation des Rotorkopfes und der daran ange­ ordneten Düsen erfolgt eine periodische Druckbe­ aufschlagung der einzelnen Stellen der Oberfläche von etwa 150 bis 220 Hz. Infolge des Auf- und Abschwellens dieser Druckbelastung wird der Kohäsionsdruck des Lackes überwunden und der Lack splittert von der Ober­ fläche ab. Dadurch kann sowohl der Decklack als auch die Grundierung abgelöst werden. Der Rotorkopf befindet sich im Innern des Gehäuses, dessen Öffnung durch die zu behandelnde Oberfläche geschlossen ist. Das Gehäuse umschließt somit den Behandlungsraum voll­ ständig. Es kann von Hand oder durch eine geeignete Bewegungsvorrichtung über die zu behandelnde Oberfläche geführt werden, so daß eine fortschreitende Behandlung größerer Flächen möglich ist. Durch das geschlossene Gehäuse wird verhindert, daß unkontrolliert Flüssigkeit in die Umgebung geschleudert wird. Außerdem wird die Lärmbelastung vermindert. Die Flüssigkeit und die von der Oberfläche abgelösten Lackstoffe werden von dem Flügelrad aus dem Gehäuse heraus abgefördert. Das Flügelrad bildet eine im Gehäuseinneren angeordnete Fliehkraftpumpe, die den aus der Düse austretenden Strahl nicht behindert und die Suspension unmittelbar nach deren Entstehen aus dem Gehäuse entfernt. Dadurch ist gewährleistet, daß die Flüssigkeitsstrahlen nicht durch eine auf der Oberfläche befindliche Flüssigkeitsschicht behindert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung benötigt lediglich einen Anschluß für Druckfluid am Gehäuse und keine zu­ sätzlichen Antriebe oder Versorgungsleitungen. Die Vor­ richtung ist daher leicht über die zu behandelnde Ober­ fläche zu bewegen.

Die Vorrichtung eignet sich insbesondere zum Entlacken von Oberflächen, die aus Metall oder Kunststoff be­ stehen. Sie kann zum Entlacken der Außenhaut von Flug­ zeugen benutzt werden. Flugzeuge werden alle vier bis sechs Jahre entlackt und neu lackiert. Dieses Entlacken erfolgt in einer Halle, in der auch andere Wartungs- oder Reparaturarbeiten am Flugzeug durchgeführt werden. Die Vorrichtung kann ohne Behinderung oder Gefährdung von Personen, die mit anderen Arbeiten am Flugzeug be­ traut sind, umweltschonend eingesetzt werden, wobei sie jeweils nur örtlich an derjenigen Stelle wirksam ist, an der sie eingesetzt wird. Das Herumspritzen von Flüs­ sigkeit sowie Lärmbelästigungen werden vermieden. Die Außenhaut von Flugzeugen besteht aus Aluminiumlegie­ rungen und zu einem Teil aus Kohlefaser-Verbundwerk­ stoffen. Beide Materialarten können mit derselben Vor­ richtung entlackt werden.

Der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist je­ doch nicht auf das Entlacken von Flugzeugoberflächen beschränkt. Es können auch beliebige andere Oberflächen von Lack oder entsprechenden Beschichtungen befreit werden. So ist es bei entsprechend kleinformatiger Aus­ bildung auch möglich, die Vorrichtung zum Entlacken von Fingernägeln einzusetzen.

Die Entlackung erfolgt durch impulsartige periodische Druckbeaufschlagung mit einem Flüssigkeitsstrahl. Dabei können lösungsmittelfreie Flüssigkeiten benutzt werden. Vorzugsweise erfolgt das Entlacken mit Wasser. Das Ent­ fernen der nicht wasserlöslichen Farbpartikel aus dem Wasser kann durch Sedimentation oder andere Trennver­ fahren erfolgen, so daß kein verunreinigtes Wasser in die Natur gelangt. Die Farbstoffe können ggf. einer Wiederverwendung zugeführt werden.

Das zusammen mit dem Rotorkopf rotierende Flügelrad, das mit mehreren tausend Umdrehungen pro Minute um­ läuft, schleudert die Suspension aus dem Gehäuse heraus zum Auslaß. Voraussetzung für diese Funktion des Flügelrades ist, daß das Flügelrad bzw. der Rotorkopf nicht von einer Flüssigkeitsansammlung im Gehäuse abge­ bremst wird. Wenn die Entlackungsvorrichtung in unter­ schiedlichen Positionen betrieben werden muß, bei­ spielsweise auf horizontalen Oberflächen, vertikalen oder schrägen Oberflächen und über Kopf, können Flüs­ sigkeitsansammlungen in jeder dieser Lagen dadurch ver­ hindert werden, daß das Flügelrad an dem der Öffnung zugewandten Ende des Rotorkopfes angeordnet ist. Das Flügelrad ist also in unmittelbarer Nähe der zu be­ handelnden Oberfläche wirksam, an der sich die Vorder­ kanten seiner Flügel entlangbewegen. Dadurch ist sichergestellt, daß die Flüssigkeit unmittelbar nach dem Auftreffen auf die Oberfläche von dem Flügelrad erfaßt und radial abgeschleudert wird, so daß sich keine Flüssigkeitsansammlungen bilden können, die die Rotation des Flügelrades und des Rotorkopfes behindern.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Ausführungsform der Entlackungsvorrichtung und

Fig. 2 eine Ansicht der Entlackungsvorrichtung von unten.

Die Entlackungsvorrichtung weist ein Gehäuse 10 auf, das nach Art einer Glocke ausgebildet ist und eine Öffnung 11 hat, deren Rand an die zu entlackende Ober­ fläche 12 angesetzt wird. Wenn das Gehäuse 10 an die Oberfläche 12 angesetzt ist, ist sein Innenraum 13 nach außen hin vollständig abgeschirmt, wobei jedoch eine Belüftungseinrichtung vorgesehen ist, die später noch erläutert wird.

An dem der Öffnung 11 abgewandten Ende des Gehäuses 10 ist ein Schaft 14 befestigt, der einen Flüssigkeits­ anschluß 15 aufweist. Der Schaft 14 ist in einem Stutzen 16 des Gehäuses 10 fest montiert. In den Schaft 14 ist eine Achse 17 eingeschraubt, die sich vom Schaft 14 bis in die Nähe der Öffnung 11 erstreckt und auf der der Rotorkopf 18 drehbar gelagert ist. Der Rotorkopf 18 enthält zwei Düsen 19, 20, deren Öffnungen 21 an einer kegelstumpfförmigen Fläche 22 senkrecht austreten. Die kegelstumpfförmige Fläche 22 ist zur Oberfläche 12 bzw. zur Ebene der Öffnung 11 unter solchem Winkel angeord­ net, daß die aus den Düsenöffnungen 21 austretenden Strahlen unter einem von 90° verschiedenen Winkel auf die Oberfläche 12 auftreffen, beispielsweise unter einem Winkel von 60°. Dies bedeutet, daß die Achsen der Düsen 19 und 20 mit der Achse der Welle 17 einen Winkel von 30° bilden.

Der Rotorkopf 18 enthält eine längslaufende Bohrung 23, die die Welle 17 aufnimmt. Ein Kanal 24 im Innern der Welle 17 steht mit dem Flüssigkeitsanschluß 15 in Ver­ bindung und von diesem Kanal führen Querbohrungen 25 zu einer Ringnut 26 im Rotorkopf 18. Von dieser Ringnut 26 führt jeweils eine Bohrung 27 zu der betreffenden Düse 19 bzw. 20.

Die Oberfläche der Welle 17 ist mit einer aus Keramik bestehenden Beschichtung 17a versehen, die einerseits ein Gleitlager für den Rotorkopf 18 bildet und anderer­ seits eine Dichtung der Bohrung 23 bewirkt. Außerdem sind in der Bohrung 23 zu beiden Seiten der Ringnut 26 Dichtnuten 29 vorgesehen.

An der der Öffnung 11 zugewandten Stirnseite des Rotor­ kopfes 18 ist das Flügelrad 30 mit Schrauben 31 be­ festigt. Das Flügelrad 30 weist mehrere im wesentlichen radiale Flügel 32 auf, die an einer Manschette 33 be­ festigt sind. Die Manschette 33 ist entsprechend der Fläche 22 kegelstumpfförmig ausgebildet, so daß sie tellerförmige Gestalt hat und ihr Abstand von der Ober­ fläche 12 sich radial nach außen vergrößert. Die Vor­ derkanten 34 der Flügel verlaufen radial zur Achse des Rotorkopfes 18 und in einer Ebene, die parallel zur Ebene der Öffnung 11 gerichtet ist.

Am rückwärtigen Ende ist der Rotorkopf 18 an einem Flansch 35 der feststehenden Welle 17 abgestützt und am vorderen Ende an einer Scheibe 36, die mit einer Schraube 37 am stirnseitigen Ende der Welle 17 be­ festigt ist.

Die Düsen 19 und 20 sind am Rotorkopf 18 derart ange­ ordnet, daß jeweils der Rückstoß des aus der Düsenöff­ nung 21 austretenden Flüssigkeitsstrahls den Rotorkopf 18 dreht. Dies wird dadurch erreicht, daß die Strahlen, die aus den beiden Düsenöffnungen 21 austreten, nicht in einer gemeinsamen Ebene liegen sondern in zwei Ebenen, die gegenüber einer durch die Achse des Rotor­ kopfes hindurchgehenden Ebene nach der einen Seite und nach der entgegengesetzten Seite um einen geringfügigen Betrag versetzt sind (vgl. Fig. 2). Durch diesen geringfügigen Ver­ satz der beiden Düsen, der mit bloßem Auge kaum wahr­ nehmbar ist, wird erreicht, daß die aus den Düsenöff­ nungen 21 austretenden Flüssigkeitsstrahlen 39 dem Rotorkopf 18 eine Drehung erteilen.

Die Flügel 32 des Flügelrades 30 erstrecken sich in eine radiale Erweiterung des Gehäuses 10 hinein. Diese Erweiterung ist von einer zylindrischen Umfangswand 40 begrenzt. Die Umfangswand 40 ist von einem axial ver­ schiebbaren Mantel 41 umgeben, der am vorderen Ende durch einen nach innen vorspringenden Ring 42 begrenzt ist. Der Ring 42, der die Öffnung 11 bildet, enthält hinter dieser Öffnung eine Umfangsnut 43 zum Sammeln von an der Oberfläche 12 ablaufender Flüssigkeit.

Das rückwärtige Ende des Mantels 41 ist über mehrere verteilt angeordnete gummielastische Laschen 44 mit dem rückwärtigen Ende der Umfangswand 40 verbunden. Die Laschen 44 sind bestrebt, den Mantel 41 in Richtung auf die Oberfläche 12 vorzuschieben. Beim Ansetzen der Vor­ richtung an die Oberfläche 12 gelangt zunächst der Ring 42 gegen diese Oberfläche, während die Umfangswand 40 sich noch im Abstand davon befindet. Danach wird der übrige Teil des Gehäuses 10 in dem Mantel 41 vorge­ schoben bis das vordere Ende der Umfangswand 40 gegen den Ring 42 stößt.

Am vorderen Ende des Mantels 41 befindet sich ein elastischer Dichtwulst 45, der sich gegen die Ober­ fläche 12 legt und somit den Spalt zwischen der Vor­ richtung und der Oberfläche 12 abdichtet.

In der Umfangswand 40 und dem Mantel 41 sind an einer Stelle Öffnungen 46, 47 vorgesehen, an denen ein tangen­ tial aus dem Gehäuse 10 herausführender Auslaß 48 ange­ ordnet ist. Ferner befindet sich an dem Gehäuse 10 eine Belüftungseinrichtung, die bei dem vorliegenden Aus­ führungsbeispiel aus dem Spalt 49 zwischen der Umfangs­ wand 40 und dem Mantel 41 besteht. Über diesen ringför­ migen Spalt 49, der das Flügelrad 30 umgibt, steht das Gehäuseinnere mit der Umgebung in Verbindung. Der Durchlaßquerschnitt des Spalts 49 beträgt etwa zwei Drittel des Querschnitts des Auslasses 48. Durch den Spalt 49 hindurch wird Außenluft angesaugt, die sich im Innern der Vorrichtung mit der Flüssigkeit vermischt, wobei das entstehende Flüssigkeits-Luft-Gemisch durch den Auslaß 48 abgeführt wird. Die Belüftung des Ge­ häuseinnern ist erforderlich, damit durch das Flügelrad im Gehäuse kein zu großer Unterdruck erzeugt wird. Der im Gehäuse entstehende Unterdruck reicht aus, um das Gehäuse an der Oberfläche 12 festzusaugen, so daß keine oder nur eine geringe Anpreßkraft auf das Gehäuse aus­ geübt werden muß.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Das Gehäuse 10 wird mit der Öffnung 11 an die zu ent­ lackende Fläche 12 angesetzt. An den Flüssigkeitsan­ schluß 15 wird Flüssigkeit mit hohem Druck von mehreren 100 bar, z. B. 400 bar, gelegt. Aus den Düsenöffnungen 21 treten Flüssigkeitsstrahlen mit hoher Geschwindig­ keit aus. Gleichzeitig wird durch den Rückstoß der aus­ tretenden Flüssigkeit der Rotorkopf 18 in Drehung ver­ setzt. Die Drehzahl beträgt bei zwei Düsen etwa 4500 bis 6000 U/min. Die aus dem Rotorkopf 18 austretenden Flüs­ sigkeitsstrahlen treffen schräg auf die Oberfläche 12 auf, so daß sie von der reflektierten Flüssigkeit nicht behindert werden. Wird das Gehäuse 10 stationär festge­ halten, dann wird jede von einem Flüssigkeitsstrahl getroffene Stelle der Oberfläche 12 mit einer Frequenz von 150 bis 200 Hz beaufschlagt. Dadurch löst sich der Lack von dieser Stelle ab.

Zusammen mit dem Rotorkopf 18 rotiert das daran be­ festigte Flügelrad 30. Die Flüssigkeitsstrahlen werden von diesem Flügelrad nicht behindert, weil sie jeweils zwischen zwei Flügeln 32 austreten. Die von der Ober­ fläche 12 reflektierte Flüssigkeit und die an dieser Oberfläche ablaufende und in die Nut 43 oder Rinne ge­ langende Flüssigkeit wird von dem mitrotierenden Flügelrad 30 nach Art einer Fliehkraftpumpe radial ab­ geschleudert und zum Auslaß 48 gedrückt. Hierbei wird die Abförderung der Flüssigkeit durch das Ansaugen von Außenluft durch den Spalt 49 hindurch unterstützt. Die angesaugte Außenluft bildet im Gehäuseinnern eine Strö­ mung, die sämtliche Flüssigkeit zum Auslaß 48 hin mit­ reißt. Da die Flügel des Flügelrades in unmittelbarer Nähe der Oberfläche 12 rotieren, wird die Flüssigkeit sofort nach dem Zerfall der Flüssigkeitsdruckstrahlen abgefördert, so daß sich keine Flüssigkeitsansammlungen im Gehäuse bilden können, die die Rotation des Rotor­ kopfes behindern würden.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Entlacken von lackierten Ober­ flächen durch Hochdruckstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (10) vorgesehen ist, das eine gegen die Oberfläche (12) anlegbare Öffnung (11) aufweist, daß in dem Gehäuse ein drehbar gelager­ ter Rotorkopf (18) angeordnet ist, der mindestens eine auf die Öffnung (11) gerichtete Düse (19, 20) aufweist, welche an eine Flüssigkeits-Druckquelle anschließbar ist, wobei der Flüssigkeitsdruck den Rotorkopf (18) dreht, und daß der Rotorkopf (18) ein Flügelrad (30) trägt, das eine Fliehkraftpumpe zum Abfördern der Flüssigkeit zu einem am Gehäuse (10) vorgesehenen Auslaß (48) bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Flügelrad (30) an dem der Öffnung (11) zugewandten Ende des Rotorkopfes (18) ange­ ordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gehäuse (10) eine Belüf­ tungseinrichtung aufweist, deren Durchlaßquer­ schnitt mindestens halb so groß ist wie der Durchlaßquerschnitt des Auslasses (48).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) eine Umfangswand (40) und einen diese umgebenden axial verschiebbaren Mantel (41) aufweist, der die Öff­ nung (11) bildet, und daß der Mantel (41) relativ zu dem Gehäuse in Richtung auf die Oberfläche (12) vorgespannt ist und beim Andrücken gegen die Ober­ fläche (12) zurückweicht.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungseinrichtung aus einem Spalt (49) zwischen Umfangswand (40) und Mantel (41) besteht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß ein die Öffnung (11) umgebender Ring (42) vorgesehen ist, der innen eine Umfangsnut (43) zum Sammeln von an der Ober­ fläche (12) ablaufender Flüssigkeit aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Rotorkopf (18) eine kegelstumpfförmige Fläche (22) aufweist, an der das Flügelrad (30) anliegt, wobei die Breite der Flügel (32) sich nach außen hin erweitert.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Flügel (32) des Flügelrades (30) an der der Öffnung (11) zuge­ wandten Seite Kanten (34) aufweisen, die parallel zur Ebene der Öffnung (11) verlaufen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß mehrere Düsen (19, 20) derart angeordnet sind, daß der Rotorkopf (18) mit einer solchen Drehzahl rotiert, daß die Frequenz der Druckbeaufschlagung derselben Stelle der Ober­ fläche 150 bis 200 Hz beträgt