EP0061756A1 - Apparatus for the surface-treatment of buildings and ships - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur auch unter Wasser durchführbaren Oberflächenbehandlung von Bauwerken und Schiffen mit einem reinigenden, konservierenden oder beschichtenden Strahlmittel, welches mit einem Druckgasstrom über eine zum Arbeitsplatz führende, mit Austrittsdüse versehene, mindestens teilweise flexible Leitung auf die zu behandelnde Oberfläche aufgestrahlt wird.The invention relates to a device for the surface treatment of structures and ships, which can also be carried out under water, with a cleaning, preserving or coating blasting agent which is blasted onto the surface to be treated with a compressed gas stream via an at least partially flexible line leading to the workplace and provided with an outlet nozzle.
Das Druckluftstrahlen als Freistrahlen ist ein bewährtes Verfahren für Oberflächenbehandlung des Strahlgutes. Das Verfahren benötigt einen Kompressor als Druckluftquelle, einen Drucklufttrockner, einen Druckluftfilter, einen Strahlmittelbehälter zur Zudosierung des Strahlmittels und eine Schlauchleitung mit einer Düse, bei der es sich üblicherweise um eine Laval-Düse handelt. Die Leistung des Verfahrens wird bestimmt durch das Parameterfeld Luft-Liefermenge des Kompressors in Abhängigkeit vom erforderlichen Enddruck, Strahlmitteldurchsatz, Schlauchlänge, Druck vor der Düse und Düsengröße.Compressed air blasting as free blasting is a proven method for surface treatment of the blasting material. The method requires a compressor as a compressed air source, a compressed air dryer, a compressed air filter, a blasting agent container for metering in the blasting agent and a hose line with a nozzle, which is usually a Laval nozzle. The performance of the process is determined by the parameter field air Delivery quantity of the compressor depending on the required final pressure, abrasive throughput, hose length, pressure in front of the nozzle and nozzle size.
Wenn es sich um das Reinigen und Aufrauhen von Oberflächen mit nur einmaliger Verwendung des Strahlmittels handelt, liegen typische Arbeitswerte unter normalen Bedingungen bei: 8 mm Düsen-Durchmesser, 25o mm Abstand von der Oberfläche des Strahlgutes und 8o mm Strahlfleckdurchmesser, entsprechend etwa 5ooo mm2 Strahlfläche. Der Strahlmitteldurchsatz ist von der geforderten Oberflächengüte abhängig. Verständlicherweise wird für das Reinigen weniger Strahlmittel benötigt als zur Erzielung einer metallisch blanken Oberfläche mit bestimmter Rauhtiefe.When it comes to cleaning and roughening surfaces with only one use of the abrasive, typical working values under normal conditions are: 8 mm nozzle diameter, 25o mm distance from the surface of the blasting material and 8o mm blasting spot diameter, corresponding to about 5ooo mm 2 Beam area. The abrasive throughput depends on the required surface quality. Understandably, less abrasive is required for cleaning than to achieve a bare metal surface with a certain roughness depth.
Erfahrungen der Erfinder haben gezeigt, daß die Effektivität, bzw. die Arbeitsfähigkeit des Strahlmittelstromes auf dem Weg zwischen Düsenaustritt und zu bearbeitender Fläche sehr stark abnimmt, da die Überschall-Strömungsgeschwindigkeit sehr schnell zum Unterschallbereich abgebaut wird. Der theoretisch günstigste Arbeitsabstand von Null ist in der Praxis nicht realisierbar, da der Strahlfleck eine kritische kleine Fläche nicht unterschreiten darf. Dies entspricht aber einem Arbeitsabstand, über dessen Länge die unerwünschte Strahlgeschwindigkeitsverminderung bereits auftritt.Experience of the inventors has shown that the effectiveness, or the ability to work, of the abrasive stream on the path between the nozzle outlet and the surface to be processed decreases very greatly, since the supersonic flow velocity is reduced very quickly to the subsonic area. The theoretically most favorable working distance from zero is in practice not feasible because the beam spot must not fall below a critical small area. However, this corresponds to a working distance, over the length of which the undesired reduction in jet speed already occurs.
Der vorstehende Nachteil tritt verstärkt auch beim Arbeiten im oder unter Wasser auf. Hinzu kommen noch weitere Nachteile wie folgt:
- 1. Das Strahlmittel tritt nach der Beschleunigung in der Laval-Düse in ein Medium mit vielfach höherer Dichte ein. Dadurch verliert das beschleunigte Strahlmittel in verstärktem Maße an Geschwindigkeit, so daß es beim Auftreffen auf die zu bearbeitende Oberfläche kaum Wirkung zeigt, wenn zwischen Düsenaustritt und zu bearbeitender Oberfläche ein Wasserspalt vorhanden ist.
- 2. Eine Arbeitsverrichtung ist nur möglich durch Schrägansetzen der Laval-Düse unmittelbar auf die Oberfläche; damit wird der Strahlfleckdurchmesser gleich dem Düsenaustrittsdurchmesser. Für eine 8 mm-Düse beträgt die Strahlfläche unter Wasser nur etwa 5o mm2 und es kann eine definierte Oberflächengüte mit bestimmter Rauhtiefe unter diesen Bedingungen nicht erzielt werden.
- 3. In der Laval-Düse tritt ein proportional zur Einsatztiefe zunehmender Gegendruck auf.
- 1. After the acceleration in the Laval nozzle, the abrasive enters a medium with a much higher density. As a result, the accelerated abrasive loses its speed to an increased extent, so that it has little effect when it hits the surface to be processed if there is a water gap between the nozzle outlet and the surface to be processed.
- 2. Work can only be carried out by placing the Laval nozzle diagonally on the surface; the jet spot diameter thus becomes equal to the nozzle outlet diameter. For an 8 mm nozzle, the jet area is under water only about 50 mm 2 and a defined surface quality with a certain roughness depth cannot be achieved under these conditions.
- 3. In the Laval nozzle, a back pressure increases proportionally to the depth of use.
Die vorstehenden Nachteile ergeben sich nicht nur bei einer Oberflächenbehandlung mit einem reinigendem Strahlmittel , sondern auch bei Oberflächenbehandlungen mit konservierenden oder beschichtenden Strahlmitteln.The above disadvantages arise not only in the case of a surface treatment with a cleaning abrasive, but also in the case of surface treatments with preserving or coating abrasives.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Vorrichtung, die ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik die Möglichkeit gibt, solche Strahlverfahren mit höherem Wirkungsgrad zur Anwendung zu bringen.The object of the invention is to provide an improved device which, based on the prior art described above, gives the possibility of using such blasting methods with higher efficiency.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in an sich bekannter Weise als Laval-Düse ausgebildete Austrittsdüse mit einem trichterförmigen, einen langgestreckten paraboloidförmigen Innenraum umschliessenden Düsenansatz versehen ist.This object is achieved in that the outlet nozzle, which is designed in a manner known per se as a Laval nozzle, has a funnel-shaped, an elongated paraboloid-shaped interior space surrounding nozzle attachment is provided.
Die Erprobungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigen eine offenbar durch erhöhte Strahlgeschwindigkeit bedingte erheblich höhere Effektivität.The tests of the device according to the invention show a significantly higher effectiveness, apparently due to increased jet speed.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung für den Unterwassereinsatz wird erfindungsgemäß vorgeschlagen zwischen der Druckgasquelle und der zur Austrittsdüse und damit zur zu behandelnden Oberfläche führenden Leitung einen zusätzlichen, die Strahlmittelquelle umgehenden regelbaren Nebenschluß für das Druckgas vorzusehen.According to a further development of the invention for underwater use, it is proposed according to the invention to provide an additional, controllable shunt for the compressed gas, which bypasses the blasting agent source, between the compressed gas source and the line leading to the outlet nozzle and thus to the surface to be treated.
Der erfindungsgemäß vorgesehene Nebenschluß läßt sich so regeln, daß auch in den Zeiten ohne Strahlmittelzufuhr die zum Unterwasserarbeitsplatz führende Leitung und die Düse trocken und frei von Wasser gehalten werden kann. Für das über den Nebenschluß geleitete Druckgas genügt ein relativ geringer Überdruck, welcher sicherstellt, daß am freien Ende der Austrittsdüse jederzeit das Druckgas ausperlt und hierdurch den Wassereintritt verhindert.The shunt provided according to the invention can be regulated so that the line leading to the underwater work station and the nozzle can be kept dry and free of water even in times without blasting agent supply. A relatively low excess pressure is sufficient for the compressed gas passed through the shunt, which ensures that the compressed gas bubbles out at all times at the free end of the outlet nozzle and thereby prevents water from entering.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further details of the invention emerge from the subclaims.
Nachfolgend wird eine für den Unterwassereinsatz bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielsweise erläutert.An embodiment of the invention preferred for underwater use is explained below with reference to the accompanying drawings, for example.
In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1 eine schematische Darstellung der über und unter der Wasserfläche befindlichen Bauelemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung und
- Fig. 2 einen axialen Schnitt durch die Strahlmittelaustrittsdüse mit erfindungsgemäßem Düsenansatz.
- Fig. 1 is a schematic representation of the components located above and below the water surface of the device for surface treatment and
- Fig. 2 shows an axial section through the blasting agent outlet nozzle with nozzle attachment according to the invention.
Die in Fig. 1 dargestellte Strahlanlage enthält einen großen Teil konventioneller Bauelemente. Zu diesen konventionellen Bauelementen gehören ein Kompressor 1, welcher über einen Wasserabscheider 2 und ein Luftfilter 3 die Druckluftversorgungsleitung 4 speist.The blasting system shown in Fig. 1 contains a large part of conventional components. These conventional components include a
Zwischen dem Kompressor 1 und dem Wasserabscheider 2 befinden sich eine Druckmeßstelle 5 und ein Absperrventil 6. Konventionell ist auch der das Strahlmittel enthaltende Strahlmittelbehälter 2o mit einer verschließbaren Nachfüllöffnung 21, eine den Strahlmittelbehälter unter Druck setzende und mit einem Regelventil versehene Leitung 22, die an die Versorgungsleitung 4 angeschlossen ist und ferner ein Überdruckventil 23. Bei geöffneter Nachfüllöffnung 21 kann über eine Zuführleitung 25 oder einem Trichter aus einem Vorratsbehälter 24 das zu verwendende Strahlmittel zum Reinigen, Konservieren oder Beschichten nachgefüllt werden.Between the
Wenn mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Unterwasserreinigungen durchgeführt werden sollen, enthält der Strahlmittelbehälter 24 Quarzsand, Korund, Kupfer-Schlacke, natürliche oder künstliche Mineralgranulate, Kork oder dergleichen. Für den vorgesehenen Unterwasser-Einsatz mit nur einmaliger Verwendung des Strahlmittels lassen sich anders als beim Freiluftstrahlen auch solche Strahlmittel einsetzen, die seit kurzem wegen der Gefährdung der Atemwege des die Vorrichtung bedienenden Arbeiters nicht mehr oder nur unter besonderen Schutzbedingungen verwendet werden dürfen.If underwater cleaning is to be carried out with the device according to the invention, the
Weiterhin konventionell ist die Verbindung der Druckluftversorgung 4 mit einem zum Arbeitsplatz führenden Strahlschlauch 8, welcher an einer, vorzugsweise als Laval-Düse ausgebildeten Austrittsdüse 9, endet.The connection of the compressed air supply 4 to a
Für den erfindungsgemäß vorgesehenen Unterwasser- Einsatz, bei dem der Strahlschlauch 8 unter die Wasseroberfläche 4o zu einem Unterwasser-Arbeitsplatz 41 führt, an dem sich ein Taucher 42 befindet, ist, wie Fig. 2 zeigt, an die Laval-Düse 9 ein Düsenansatz 12 angeschlossen. Zur Befestigung des Düsenansatzes 12 dient eine das freie Düsenende übergreifende Muffe 10, die mit Schrauben 11 lösbar und auswechselbar gehalten wird. Der trichterförmig ausgebildete Düsenansatz 12 umschließt einen langgestreckten paraboloidförmigen Innenraum und hat eine Länge, die im wesentlichen dem erforderlichen Arbeitsabstand zwischen Laval-Düse 9 und der zu behandelnden Oberfläche 5o entspricht. Diese Länge beträgt z.B. für einen Düsenansatz mit 5o mm Austrittsdurchmesser etwa 25o mm.For the underwater use provided according to the invention, in which the
Um sicherzustellen, daß die unterwasserliegenden Vorrichtungsteile, das sind der Strahlschlauch 8, die Strahldüse 9 und der Strahldüsenansatz 12, ständig trocken bleiben und nicht voll Wasser laufen können, ist erfindungsgemäß eine Nebenschlußregelung 3o vorgesehen. Diese Nebenschlußregelung 3o ist eintrittsseitig über eine Leitung 31 an den Ausgang des Luftfilters 3 und austrittsseitig über ein Regelventil 32 mit einem in Strömungsrichtung hinter dem Strahlmittelbehälter liegenden Teil der Versorgungsleitung 4 verbunden. Das Leitungssystem 31-3o-32 überbrückt somit den Teil der Versorgungsleitung 4,in dem über ein Abgabeventil 26 das Strahlmittel in die Versorgungsleitung.4 eingegeben wird.To ensure that the underwater device parts, that is the
Bei nicht abgesperrtem Strahlmittelbehälter besteht somit die Möglichkeit, die unterwasserliegenden Bauelemente der Vorrichtung ständig mit einem Druckgasstrom zu durchspülen, sodaß kein Wasser eindringen kann. Das über den Nebenschluß in den Strahlschlauch 8 abgegebene Druckgas -vorzugsweise Luft - muß einen Druck haben, der geringfügig über dem am Einsatzort 41 befindlichen Wasserdruck liegt. Um diese Druckeinstellung automatisch zu bewirken, führt vom Nebenschluß 3o eine Steuerleitung 36 zum Unterwasserarbeitsplatz. Der im Nebenschluß 3o an einer Druckmeßstelle 38 erfaßte Druck beeinflußt unmittelbar ein Regelventil 35 des Nebenschlusses und stellt dieses so ein, daß am Strahldüsenansatz 12 ständig in geringen Mengen Druckluft abgegeben wird. In der über Wasser angeordneten Nebenschlußregelung können, wie Fig. 1 zeigt, zusätzliche Druckmesser 33 und 34 vorgesehen sein, um den normalen Arbeitsdruck und den im Nebenschluß reduzierten Druck ablesen zu können.If the blasting agent container is not shut off, there is therefore the possibility of constantly flushing the underwater components of the device with a pressurized gas stream, so that no water can penetrate can. The compressed gas - preferably air - discharged into the
Damit am Unterwasserarbeitsplatz 41 vom Taucher die Strahlvorrichtung in möglichst einfacher Weise ein- und ausschaltbar ist, befindet sich neben der Strahldüse 9 ein Taster 51, mit dem über eine Signalleitung 52 ein über Wasser befindliches Steueraggregat 53 betätigt werden kann. Das Steueraggregat 53 dient zum Einschalten der Strahlmittelzufuhr, d.h. das Steueraggregat 53 wirkt unmittelbar auf das Zudosierventil 26 des Strahlmittelbehälters 2o oder, sofern dieses fest eingestellt ist, auf das Hauptabsperrventil 7 der Druckluftversorgungsleitung 4 ein. Möglich ist es ebenfalls, mit dem Steueraggregat 53 auf den Nebenschluß 3o einzuwirken. In der Regel wird man jedoch den Nebenschluß geöffnet lassen, so daß es beim Ein-und Ausschalten der Strahlmittelzugabe nicht zu einem Wassereinbruch am Strahldüsenansatz kommen kann.So that the blasting device can be switched on and off in the simplest possible manner by the diver at the
Sowohl beim überwasser- als auch beim Unterwasser-Betrieb ergaben sich erheblich verkürzte Arbeitszeiten und verbesserte Oberflächengüten. Bei Unterwasser-Betrieb wurdenbeispielsweise in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Druckluft-Nebenschluß und dem Düsenansatz 12 in 1o m Wassertiefe folgende Leistungsdaten erreicht: Strahlfäche ca. 22oo mm2, bei einem Gasdruck von etwa 9 bar Strahlleistung: 3 m2/h bei einem Reinheitsgrad Sa 2 1/2 (gemäß DIN 55928 Teil 4) und einer Rauhtiefe von 3o µm.Both above-water and underwater operation resulted in significantly shorter working hours and improved surface qualities. For underwater operation was achieved for example in connection with the inventive compressed air by-pass and the
Insgesamt ist somit festzustellen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung zu einem sicheren und wirtschaftlichen Über- und Unterwasser-Arbeitsverfahren zur normgerechten OberflächenBehandlung mit hohem Reinheitsgrad und erforderlicher Rauhtiefe bei gleichzeitiger wesentlicher Steigerung der Flächenleistung und Senkung des Strahlmittelverbrauchs führt.Overall, it can thus be ascertained that the device according to the invention leads to a safe and economical above- and underwater working method for standard-compliant surface treatment with a high degree of purity and required surface roughness while at the same time substantially increasing the area coverage and reducing the abrasive consumption.
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