EP0069874A2 - Verfahren zum Druckluftstrahlen - Google Patents

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EP0069874A2
EP0069874A2 EP82105335A EP82105335A EP0069874A2 EP 0069874 A2 EP0069874 A2 EP 0069874A2 EP 82105335 A EP82105335 A EP 82105335A EP 82105335 A EP82105335 A EP 82105335A EP 0069874 A2 EP0069874 A2 EP 0069874A2
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EP
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blasting
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air flow
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Gerhard Buhr
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Ernst Peiniger Unternehmen fur Bautenschutz GmbH
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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C7/00—Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts
    • B24C7/0084—Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts the abrasive material being fed in a mixture of liquid and gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C11/00—Selection of abrasive materials or additives for abrasive blasts
    • B24C11/005—Selection of abrasive materials or additives for abrasive blasts of additives, e.g. anti-corrosive or disinfecting agents in solid, liquid or gaseous form
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    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C7/00—Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts
    • B24C7/0046—Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts the abrasive material being fed in a gaseous carrier

Definitions

  • the invention relates to a method for compressed air blasting, wherein a granular abrasive is introduced into a carrier air stream and conveyed by the carrier air stream, accelerated and blown against a surface to be treated, and a supplementary air stream loaded with a liquid additive wetting the grains of the blasting agent, in particular water is added with the air stream loaded with the blasting agent, in particular injected into the air stream loaded with the blasting agent.
  • wet blasting In the known method for compressed air blasting described above, so-called “wet blasting” is aimed for; the individual grains of the abrasive should be coated with the additive in such a way that the dust which develops when it hits the surface to be treated due to bursting grains of the abrasive is bound.
  • the aim of the known process is thus a process formerly referred to as “sandblasting” and now often called “free blasting", which is neither dry blasting nor wet blasting due to the coating of the grains of the blasting medium with the additive, but rather in the intermediate area between the two processes is to be settled.
  • the addition of the additive, in particular water, is carried out in such a way that, on the one hand, the coating of the individual grains of the blasting medium has practically evaporated after impact, so that no additive runs off, but on the other hand the low coating of the grains of the blasting medium is sufficient to form dust largely suppress, so that contributes to occupational safety, because the risk of the typical occupational disease "dust lung" is significantly reduced.
  • the known method is characterized by a low water consumption and can thus be used like the known dry blasting - sandblasting with dry sand - because discharge devices for water or the like are not required.
  • the object of the invention is therefore to design and develop the known method in such a way that, with the lowest consumption of liquid additive, the most uniform and uniform moistening of all the grains of the blasting agent in the entire jet is achieved. In other words, a precisely metered coating of each individual jet medium grain is sought, regardless of its location in the air flow.
  • the method according to the invention in which this object is achieved, is initially characterized in that the back pressure of the additional air flow in the injection region is approximately one and a half to two and a half times, preferably twice as high as the back pressure of the air flow.
  • the above-mentioned dynamic pressure difference between the additional air flow and the air flow ensures that the liquid additive penetrates deep enough into the air flow on the one hand, but on the other hand does not shoot through the air flow and is not only reflected on the inner wall of the blasting device used.
  • a good atomization of the liquid additive is achieved in the specified parameter range; the desired low water consumption is achieved.
  • the dust binding proves to be very cheap.
  • the total pressure of a flowing medium is made up of the static pressure and the dynamic pressure.
  • the back pressure is known to be the measure of the kinetic energy of the flowing medium, i.e. a direct measure of the flow velocity.
  • sufficient mixing of the air flow and the additional air flow is achieved, which leads to the desired takeover of the liquid additive by the grains of the blasting medium.
  • the focus has been on the dynamic pressures and thus indirectly on the speeds of the air flow and the additional air flow, but not on the actual speeds of the grains of the abrasive or the liquid additive.
  • these speeds are always below the speed of the carrying air flow or additional air flow carrying them, so that the desired mixing results.
  • the mass of blasting agent supplied to the injection area in the unit of time is approximately 1.4 to 2.5 times, in particular 1.7 to 2.2 times that in the unit of time Injection area supplied mass of air corresponds.
  • the mass of additive that is to say in particular water
  • supplied to the injection region in the time unit is approximately 1/20 to 1/30, preferably 1/25, of the mass supplied to the injection region in the time unit Air corresponds to.
  • This mass of additive is sufficient, on the one hand, to be able to adequately moisten the grains of the abrasive in the entire cross-section of the air flow, but on the other hand it is not so high that excess, liquid additive is produced, which is deposited either in the blasting device or on the surface to be treated and must be dissipated.
  • the consumption of liquid additive e.g. B. in water, as desired, limited.
  • the moistening of the grains of the blasting medium is improved by an additional relative movement between the grains of the blasting agent and the finely divided additive. This can be done by introducing the air flow into the auxiliary air flow off-center; the grains of the blasting medium can be set in rotary movements, in particular in helical movements, or can also undergo their own rotation.
  • a device as described in German Offenlegungsschrift 27 24 318 is suitable for carrying out the method described above.
  • the disclosure content of this published specification is expressly made the disclosure content of the present patent application.
  • the grains of the blasting medium are still slow and therefore only move a short distance during the time required for moistening. This enables even moistening to be achieved.
  • the suction effect in the smallest nozzle cross-section is not necessary anyway, because the additional air flow is fed with excess pressure.
  • the back pressure of the additional air flow is typically in the range from 10 to 30 bar. Satisfactory results were achieved with these dynamic pressure values.
  • blasting media can only be introduced into a nozzle area if there is at the same time an additional air stream sufficiently loaded with additive.
  • Even in the event of operating errors it is not possible to work without adding the liquid additive, in particular, therefore, to work with dry steel agent.
  • the occupational safety achieved by wet blasting is always set and cannot be switched off due to operating errors.
  • the forced coupling also ensures that the additional air flow is adequately loaded with the liquid additive in order to always be able to adequately bind the accumulated dust quantities.

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Abstract

Beschrieben ist ein Verfahren zum Druckluftstrahlen, wobei ein körniges Strahlmittel in einen Tragluftstrom eingebracht und durch den Tragluftstrom gefördert, beschleunigt und gegen eine zu behandelnde Oberfläche geblasen wird und ein mit einem flüssigen, die Körner des Strahlmittels benetzenden Zusatzstoff, insbesondere Wasser, beladener Zusätzluftstrom dem mit dem Strahlmittel beladenen Tragluftstrom zugegeben wird, insbesondere in den mit dem Strahlmittel beladenen Tragluftstrom injiziert wird. Um bei geringstem Verbrauch an flüssigem Zusatzstoff eine möglichst gleichartige Anfeuchtung aller Körner des Strahlmittels im gesamten Strahl zu erreichen, um also eine genau dosierte Umhüllung Jedes einzelnen Strahlmittelkorns, unabhängig von seinem Ort im Tragluftstrom, zu erreichen, ist im Injektionsbereich der Staudruck des Zusatzluflstroms etwa eineinhalbmal bis zweieinhalbmal, vorzugsweise zweimal so hoch wie der Staudruck des Tragluftstroms.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Druckluftstrahlen, wobei ein körniges Strahlmittel in einen Tragluftstrom eingebracht und durch den Tragluftstrom gefördert, beschleunigt und gegen eine zu behandelnde Oberfläche geblasen wird und ein mit einem flüssigen, die Körner des Strahlmittels benetzenden Zusatzstoff, insbesondere Wasser, beladener Zusatzluftstrom dem mit dem Strahlmittel beladenen Tragluftstrom zugegeben wird, insbesondere in den mit dem Strahlmittel beladenen Tragluftstrom injiziert wird.
  • Bei dem zuvor beschriebenen bekannten Verfahren zum Druckluftstrahlen wird ein sogenanntes "Feuchtstrahlen" angestrebt; die einzelnen Körner des Strahlmittels sollen mit dem Zusatzstoff so umhüllt werden, daß der beim Auftreffen auf die zu behandelnde Oberfläche aufgrund zerplatzender Körner des Strahlmittels sich entwickelnde Staub gebunden wird. Abgezielt wird somit bei dem bekannten Verfahren auf ein früher als "Sandstrahlen" und heute häufig als "Freistrahlen" bezeichnetes Verfahren, das aufgrund der Umhüllung der Körner des Strahlmittels mit dem Zusatzstoff weder ein Trockenstrahlen noch ein Naßstrahlen ist, sondern vielmehr im Zwischenbereich zwischen beiden Verfahren anzusiedeln ist.
  • Die Zugabe des Zusatzstoffes, insbesondere Wasser, erfolgt dabei so, daß einerseits die Umhüllung der einzelnen Körner des Strahlmittels nach dem Auftreffen praktisch schon verdunstet ist, so daß kein Zusatzstoff abläuft, daß andererseits aber die geringe Umhüllung der Körner des Strahlmittels ausreicht, um eine Staubbildung weitgehend zu unterdrücken, so daß zum Arbeitsschutz beigetragen wird, weil die Gefahr der typischen Berufskrankheit "Staublunge" deutlich verringert ist. Das bekannte Verfahren zeichnet sich durch einen geringen Wasserverbrauch aus und läßt sich somit wie das bekannte Trockenstrahlen - Sandstrahlen mit trockenem Sand - einsetzen, weil Abführeinrichtungen für anfallendes Wasser od. dgl. nicht erforderlich sind.
  • Bei der praktischen Durchführung des zuvor beschriebenen bekannten Verfahrens hat sich gezeigt, daß eine gleichmäßige Anfeuchtung aller Körner des Strahlmittels im austretenden Strahl nicht immer mit Sicherheit vorliegt. Bei Versuchen haben sich häufig die im Mantelbereich des austretenden Strahls befindlichen Körner als ausreichend angefeuchtet, die innen im Strahl liegenden Körner jedoch als viel zu trocken gezeigt, so daß diese Körner beim Auftreffen auf die zu behandelnde Oberfläche unerwünscht viel Staub hervorriefen. Im übrigen hat sich bei anderen Versuchen gezeigt, daß sich der flüssige Zusatzstoff an den Innenwandungen des benutzten Strahlgeräts niederschlug, also nicht im erwünschten Umfang von den Körnern des Strahlmittels aufgenommen wurde.
  • Aufgabe der Erfindung ist daher, das bekannte Verfahren dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, daß bei geringstem Verbrauch an flüssigem Zusatzstoff eine möglichst gleichartige und gleichmäßige Anfeuchtung aller Körner des Strahlmittels im gesamten Strahl erreicht wird. Anders ausgedrückt wird eine genau dosierte Umhüllung jedes einzelnen Strahlwittelkorns, unabhängig von seinem Ort im Tragluftstrom, angestrebt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem diese Aufgabe gelöst ist, ist zunächst dadurch gekennzeichnet, daß im Injektionsbereich der Staudruck des Zusatzluftstromes etwa eineinhalbmal bis zweieinhalbmal, vorzugsweise zweimal so hoch ist wie der Staudruck des Tragluftstroms. Der zuvor angegebene Staudruckunterschied zwischen dem Zusatzluftstrom und dem Tragluftstrom gewährleistet, daß der flüssige Zusatzstoff einerseits tief genug in den Tragluftstrom eindringt, andererseits aber den Tragluftstrom nicht durchschießt und sich nicht lediglich an der Innenwand des verwendeten Strahlgerätes niederschlägt. Im angegebenen Parameterbereich wird eine gute Zerstäubung des flüssigen Zusatzstoffes erzielt; es stellt sich der erwünschte geringe Wasserverbrauch ein. Dabei erweist sich die Staubbindung als sehr günstig.
  • Nach der Bernoulli-Gleichung setzt sich der Gesamtdruck eines strömenden Mediums zusammen aus dem statischen Druck und dem Staudruck. Der Staudruck ist bekanntlich das Maß für die kinetische Energie des strömenden Mediums, also ein direktes Maß für die Strömungsgeschwindigkeit. Bei den angegebenen Staudruckverhältnissen wird eine ausreichende Durchmischung von Tragluftstrom und Zusatzluftstrom erreicht, die zur gewünschten Übernahme des flüssigen Zusatzstoffes durch die Körner des Strahlmittels führt.
  • Abgestellt wurde bislang auf die Staudrücke und somit indirekt auf die Geschwindigkeiten von Tragluftstrom und Zusatzluftstrom, nicht aber auf die tatsächlichen Geschwindigkeiten der Körner des Strahlmittels bzw. des flüssigen Zusatzstoffes. Diese Geschwindigkeiten liegen jedoch stets unterhalb der Geschwindigkeit des sie tragenden Tragluftstroms bzw. Zusatzluftstroms, so daß sich die gewünschte Durchmischung ergibt. Dabei ist es jedoch besonders vorteilhaft, wenn die in der Zeiteinheit dem Injektionsbereich zugeführte Masse an Strahlmittel etwa dem 1,4-fachen bis 2,5-fachen, insbesondere dem 1,7-fachen bis 2,2-fachen der in der Zeiteinheit dem Injektionsbereich zugeführten Masse an Tragluft entspricht. Bei diesen Massenverhältnissen wird unter Berücksichtigung der angegebenen Staudruckverhältnisse eine optimale Durchmischung beider Luftströme erreicht; weder quetscht ein Luftstrom den enderen ab, noch ist die im Zusatzluftstrom zugeführte Luftmenge so groß, daß sie die Beladung des austretenden Strahls an Strahlmittel und damit die Fähigkeit dieses Strahls, eine Oberfläche effektiv zu behandeln, entscheidend verringert. Weiterhin wird die in Flugrichtung der Körner des Strahlmittels gemessene Länge des Injektionsbereiches in vernünftigen Grenzen gehalten, falls der Winkel zwischen dem Tragluftstrom und dem Zusatzluftstrom nicht zu klein gewählt wird. Relativ kurze Injektionsbereiche haben den Vorteil, daß die verwendeten Strahlgeräte nicht zu lang werden.
  • Unter den zuvor angegebenen Bedingungen hat es sich als optimal herausgestellt, wenn die in der Zeiteinheit dem Injektionsbereich zugeführte Masse an Zusatzstoff, also insbesondere Wasser, etwa 1/20 bis 1/30, vorzugsweise 1/25 der in der Zeiteinheit dem Injektionsbereich zugeführten Masse an Tragluft entspricht. Diese Masse an Zusatzstoff reicht einerseits aus, um im gesamten Querschnitt des Tragluftstroms die Körner des Strahlmittels ausreichend anfeuchten zu können, ist andererseits aber nicht so hoch, daß überschüssiger, flüssiger Zusatzstoff anfällt, der sich entweder im Strahlgerät oder auf der zu behandelnden Oberfläche niederschlägt und abgeführt werden muß. Somit bleibt der Verbrauch an flüssigem Zusatzstoff, z. B. an Wasser, wie angestrebt, begrenzt.
  • Um die Körner des Strahlmittels in der gewünschten Weise, also möglichst dünn und ringsum auf ihrer gesamten Oberfläche anfeuchten zu können, empfiehlt es sich, je nach dem Werkstoff des Strahlmittels, die einzelnen Körner vor der Zugabe des flüssigen Zusatzstoffes mit einem Benetzungsmittel, insbesondere einem hydrophilen Material zu überziehen. Weiterhin wird die Anfeuchtung der Körner des Strahlmittels durch eine zusätzliche Relativbewegung zwischen den Körnern des Strahlmittels und dem feinverteilten Zusatzstoff verbessert. Dies kann durch außermittiges Einleiten des Tragluftstroms in den Zusatzluftstrom erfolgen; die Körner des Strahlmittels können in Drehbewegungen, insbesondere in schraubenlinienförmig verlaufende Bewegungen versetzt werden oder auch eine Eigendrehung erhalten. Durch diese Relativbewegungen wird erreicht, daß die gesamte Oberfläche jedes einzelnen Korns des Strahlmittels erreicht wird, obwohl die Zusammenführung von Tragluftstrom und Zusatzluftstrom zwangsläufig in einem gewissen Winkel, zumindest einem Winkelbereich erfolgt und aufgrund dieser Zusammenführung lediglich eine teilweise Benetzung der einzelnen Körner zu erwarten ist.
  • Zur Durchführung des oben beschriebenen VerfahrEns eignet sich eine Vorrichtung, wie sie in der deutschen Offenlegungsschrift 27 24 318 beschrieben ist. Der Offenbarungsgehalt dieser Offenlegungsschrift wird ausdrücklich zum Offenbarungsgehalt der hier vorliegenden Patentanmeldung gemacht. In Abänderung des bekannten Strahlgeräts wird jedoch zusätzlich vorgeschlagen, die Injektionskanäle für den mit dem flüssigen Zusatzstoff beladenen Zusatzluftstrom nicht im Bereich der Engstelle der Venturi-Düse münden zu lassen, sondern vielmehr - in Flugrichtung der Körner des Strahlmittels gesehen - vor dieser Engstelle anzuordnen. Vor dem engsten Düsenquerschnitt haben die Körner des Strahlmittels noch eine geringe Geschwindigkeit und bewegen sich deshalb während der für das Anfeuchten benötigten Zeit nur auf einer kurzen Strecke. Dadurch kann eine gleichmäßige Anfeuchtung erreicht werden. Die Ansaugwirkung im geringsten Düsenquerschnitt ist ohnehin nicht notwendig, weil der Zusatzluftstrom mit Überdruck eingespeist wird.
  • Der Staudruck des Zusatzluftstroms liegt typischerweise im Bereich von 10 bis 30 bar. Mit diesen Staudruckwerten wurden zufriedenstellende Ergebnisse erzielt. Schließlich ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren noch vorteilhaft, die Zugabe von Strahlmittel mit der Zugabe des mit dem Zusatzstoff beladenen Zusatzluftstroms zwangszukoppeln. Dadurch kann nur dann Strahlmittel in einen Düsenbereich eingeleitet werden, wenn zugleich ein ausreichend mit Zusatzstoff beladener Zusatzluftstrom vorhanden ist. Auch bei Bedienungsfehlern ist es nicht möglich, ohne Zugabe des flüssigen Zusatzstoffs zu arbeiten, insbesondere also mit trockenem Stahlmittel zu arbeiten. Der durch das Feuchtstrahlen erzielte Arbeitsschutz stellt sich also stets ein und ist auch durch Bedienungsfehler nicht auszuschalten. Dabei sorgt die Zwangskopplung zudem für eine ausreichende Beladung des Zusatzluftstromes mit dem flüssigen Zusatzstoff, um die anfallenden Staubmengen stets ausreichend binden zu können.

Claims (9)

1. Verfahren zum Druckluftstrahlen, wobei ein körniges Strahlmittel in einen Tragluftstrom eingebracht und durch den Tragluftstrom gefördert, beschleunigt und gegen eine zu behandelnde Oberfläche geblasen wird und ein mit einem flüssigen, die Körner des Strahlmittels benetzendenZusatzstoff, insbesondere Wasser, beladener Zusatzluftstrom dem mit dem Strahlmittel beladenen Tragluftstrom zugegeben wird, insbesondere in den mit dem Strahlmittel beladenen Tragluftstrom injiziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Injektionsbereich der Staudruck des Zusatzluftstroms etwa eineinhalbmal bis zweieinhalbmal, vorzugsweise zweimal so hoch ist wie der Staudruck des Tragluftstroms.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Zeiteinheit dem Injektionsbereich zugeführte Masse an Strahlmittel etwa dem 1,4- fachen bis 2,5-fachen, insbesondere dem 1,7-fachen bis 2,2-fachen der in der Zeiteinheit dem Injektionsbereich zugeführten Masse an Tragluft entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Zeiteinheit dem Injektionsbereich zugeführte Masse an Zusatzstoff etwa 1/20 bis 1/30, vorzugsweise 1/25 der in der Zeiteinheit dem Injektionsbereich zugeführten Masse an Tragluft entspricht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Zugabe des Zusatzstoffes das körnige Strahlmittel mit einem Benetzungsmittel, insbesondere einem hydrophilen Material überzogen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Staudruck des Zusatzluftstroms im Bereich von 10 bis 30 bar liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe von Strahlmittel mit der Zugabe des mit Zusatzstoff beladenen Zusatzluftstroms zwangsgekoppelt ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Zusatzstoff beladene Zusatzluftstrom außermittig zum Tragluftstrom in den Tragluftstrom eingespeist wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Strahlmittel beladene Tragluftstrom mit einer Drehbewegung um seine Flugrichtung versehen in den Injektionsbereich eingeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektion des mit dem Zusatzstoff beladenen Zusatzluftstroms in Flugrichtung des Tragluftstroms gesehen vor einer Düsenverengung erfolgt.
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