EP2151300A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Reinigen von Gegenständen mittels Trockenschnee - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Reinigen von Gegenständen mittels Trockenschnee Download PDF

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EP2151300A1
EP2151300A1 EP08018251A EP08018251A EP2151300A1 EP 2151300 A1 EP2151300 A1 EP 2151300A1 EP 08018251 A EP08018251 A EP 08018251A EP 08018251 A EP08018251 A EP 08018251A EP 2151300 A1 EP2151300 A1 EP 2151300A1
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EP
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snow
nozzle
abrasive
venturi nozzle
abrasive additive
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Linde GmbH
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    • B24C1/003—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods using material which dissolves or changes phase after the treatment, e.g. ice, CO2
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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 present invention relates to an apparatus and method for cleaning articles by dry snow.
  • Dry ice is carbon dioxide converted to the solid state and cooled to at least -78.5 ° C. Dry ice passes under atmospheric pressure directly from the solid state in the gaseous, whereby no molten liquid is formed. This can be particularly easy Way, namely with normal compressed air, both the bombardment with dry ice and the suction and removal of dirt particles done.
  • the cleaning effect of CO 2 snow is limited. To remove more stubborn soils, it is compressed into granules or pellets or the like by pressing them through dies.
  • the mass density of the pellets is about 1000 kg / m 3 . They have the form of pins with a length of about 5 mm to 30 mm and a diameter of about 3 mm.
  • the FR-A-2 837 122 to provide the cryogenic CO 2 with an additive of synthetic or mineral particles.
  • the CO 2 particles are preferably around 150-250 microns, the synthetic or mineral particles by 50 microns in size.
  • the synthetic additives may be formed, for example, from tallow or resin-coated recycling waste. With this method, coatings, such as paint, anti-corrosion paint, dust or grinding dust and natural impurities, such as fats are to be removed.
  • the object of the present invention is to provide an apparatus and a method with which the efficiency of cleaning with dry snow can be further increased.
  • the object of the invention is to provide a method and a device suitable for carrying out the method for cryogenic cleaning of objects by means of dry snow with simultaneously high cleaning action and good handling and automation.
  • the object is achieved by a device according to claim 1 and a method according to claim 8.
  • a device for cleaning objects by means of dry snow comprises an expansion channel for generating CO 2 snow from liquid CO 2 , a nozzle for discharging the CO 2 snow, and means for mixing the CO 2 snow with an abrasive additive, wherein the means for mixing the additive is the nozzle is.
  • the resulting material flow can be ideally conditioned and the consumption of CO 2 or additive can be limited.
  • the solid additives have a high heat capacity and a high temperature compared to dry snow.
  • the residence time of the additive in dry snow is short. This ensures that there is no appreciable heat transfer from the additive to the dry snow.
  • the dry snow is delivered in almost unchanged quality together with the additive to the object to be cleaned.
  • the feed to the Venturi nozzle may be at least partially helically guided around the compression part of the Venturi nozzle.
  • the addition at the narrowest point or the point of the smallest cross-section is advantageous because of the prevailing high flow velocity and the well-defined and stable flow conditions. Due to the helical arrangement, the supply for the CO 2 snow, which requires a specific line length, can be realized in a space-saving manner.
  • Fig. 3 shows a second embodiment of the invention.
  • CO 2 carbon dioxide
  • A abrasive additive
  • DL compressed air
  • FIG. 2 shows an embodiment of an apparatus according to the present invention.
  • a venturi 7 is preceded by a connecting piece 8 and an ejection funnel 9 connected downstream.
  • the venturi 7, the connecting piece 8 and the discharge funnel 9 can be integrated in a pistol grip (not shown in detail) or in a tool holder of a machine (not shown in more detail).
  • the Venturi nozzle 14 is arranged coaxially within a tube wall 16, where it is flowed around by a stream of abrasive material as a sheath flow 17.
  • a stream of abrasive material as a sheath flow 17.
  • the abrasive stream is sucked by the compressed air / dry snow stream and entrained and mixed into a mixture 20, which is guided in a discharge pipe 19 for further use as a cleaning jet.
  • the cross section of the tube wall 16 tapers to that of the discharge tube 19, whereby an additional acceleration effect is achieved.

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Abstract

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Reinigen von Gegenständen mittels Trockenschnee vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst eine Expansionskanal zum Erzeugen von CO 2 -Schnee aus flüssigem CO 2 , eine Düse zum Ausgeben des CO 2 -Schnees und eine Einrichtung zum Vermischen des CO 2 -Schnees mit einem abrasiven Additiv, wobei die Einrichtung zum Vermischen des Additivs die Düse ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen von Gegenständen mittels Trockenschnee.
  • Zum Reinigen der Oberflächen von Gegenständen im industriellen Bereich sind unterschiedlichste chemische und physikalische Reinigungsverfahren und Möglichkeiten bekannt.
  • Chemische Reinigungsverfahren erfordern aufgrund der dort verwendeten oft aggressiven Mittel und aufgrund gesetzlicher Vorschriften einen hohen Aufwand an Sicherheits- und Entsorgungseinrichtungen. Daher ist es bei den physikalischen Reinigungsverfahren, bei denen die Verunreinigungen in der Regel durch Beschuss oder Bestrahlung der zu reinigenden Oberfläche mit Sand-, Metall- oder Glaspartikeln entfernt werden, erforderlich, dass das Reinigen selbst in gesonderten Kabinen durchgeführt wird. Hierfür muss das zu reinigende Bauteil zunächst aus der entsprechenden Maschine ausgebaut und in eine solche Kabine eingelegt werden.
  • Eine weitere Alternative besteht darin, Bauteile mittels Beschuss durch Trockeneis zu reinigen. Beim Trockeneis handelt es sich um in den festen Aggregatzustand überführtes und auf mindestens -78,5°C gekühltes Kohlendioxid. Trockeneis geht unter Atmosphärendruck unmittelbar vom festen Aggregatzustand in den gasförmigen über, wobei keine Schmelzflüssigkeit entsteht. Dadurch kann auf besonders einfache Weise, nämlich mit normaler Druckluft, sowohl der Beschuss mit Trockeneis als auch die Absaugung und Abfuhr der Schmutzpartikel erfolgen.
  • Trockeneis liegt bei der Produktion in Form von Schnee vor. Die Erzeugung von CO2-Schnee vor Ort mittels einer Düse aus flüssigem CO2 und die direkte Bestrahlung einer Oberfläche mit diesem Schnee, ggf. mit Unterstützung von Druckluft, ist verfahrenstechnisch vergleichsweise einfach zu handhaben und leicht zu automatisieren.
  • Die Reinigungswirkung von CO2-Schnee ist jedoch begrenzt. Um hartnäckigere Verschmutzungen abrasiv zu entfernen, wird er zu Granulat bzw. Pellets oder dergleichen komprimiert, indem man ihn durch Matrizen drückt. Die Massendichte der Pellets beträgt etwa 1000 kg/m3. Sie haben die Form von Stiften mit einer Länge von etwa 5 mm bis 30 mm und einem Durchmesser von etwa 3 mm.
  • Zur weiteren Steigerung der Reinigungswirkung von CO2-Partikeln schlägt die FR-A-2 837 122 vor, das cryogene CO2 mit einem Zusatz aus synthetischen oder mineralischen Partikeln versehen. Dabei sind die CO2-Partikel vorzugsweise um 150-250 µm, die synthetischen oder mineralischen Partikel um 50 µm groß. Die synthetischen Zusätze können beispielsweise aus Talg oder mit Harz umhüllten Recyclingabfall ausgebildet sein. Mit diesem Verfahren sollen Beschichtungen, wie z.B. Farbe, Antikorrosionsfarbe, Staub bzw. Schleifstaub und natürliche Verunreinigungen, wie Fette entfernt werden.
  • Die Firma Cryotechnics, NL bietet ein ähnliches Verfahren namens CryoAdd an, bei welchem zum Reinigen von Gegenständen Trockeneis (CO2) in Form von Pellets, Nuggets oder Blöcken verwendet wird, wobei dieses Trockeneismaterial in einem Druckluftstrom auf die zu reinigende Oberfläche geblasen wird. Zur Erhöhung der Reinigungswirkung kann diesem Druckluft/Trockeneis-Gemisch abrasives oder nichtabrasives Material hinzugefügt werden. Nicht-abrasive Teilchen dringen dabei in die Verschmutzungsschicht ein und ermöglichen eine gesteigerte Wirkung der explosiven Sublimation der Trockeneispartikel, während abrasive Teilchen verwendet werden, um harte Oberflächenschichten mechanisch zu entfernen.
  • Die Verwendung von CO2-Pellets bringt jedoch auch Nachteile mit sich. Für CO2-Pellets muss ein spezielles Silo vorgesehen werden. Wenn die Pellets zu lange im Silo vorgehalten werden, verklumpen sie. Die Reinigungsfunktion der Pellets hängt stark von der Lagerzeit ab.
  • Es sind verschiedene Vorrichtungen (z.B. Cold Jet, Micro Clean) bekannt, bei denen vorgesehen ist CO2-Pellets oder Blockeis in einer separaten Einrichtung wie z.B. einem Raspelwerk o.ä. wieder zu zerkleinern und anschließend einer Düse der Vorrichtung zuzuführen. Dieses erneute Zerkleinern benötigt viel Energie und führt somit zu höheren Kosten für die Reinigung.
  • In der DE 2005 005 638 B3 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen, Aktivieren oder Vorbehandeln von Werkstücken mittels Kohlendioxidschneestrahlen beschrieben. Mittels der Vorrichtung wird Kohlendioxidschnee aus unter Druck stehenden CO2-Fluiden und mindestens einem Trägerdruckgas erzeugt. Es ist eine Auslassdüse vorgesehen, die das Gemisch beschleunigt, wobei ein zweiphasiges Kohlendioxidgas und Kohlendioxidpartikel in einer Agglomerationskammer durch Agglomeration und Verdichtung von Kohlendioxidschneekristallen erzeugt und dem Trägergas ins einer mehrstufigen Mischkammer radial zugemischt werden. Die Mischkammer ist vor der Auslassdüse angeordnet. Auf diese Weise wird eine turbulente Gasströmung hoher Energie zum Bearbeiten des Werkstücks bereitgestellt. Die Vorrichtung kann ein Zuführsystem aufweisen, das in einem ersten Bereich bzw. zweiten Bereich der Mischkammer feste Strahlmittelpartikel zuführt um die Strahlleistung zu verbessern.
  • Aus der EP 1 501 655 B1 geht ein Strahlverfahren und eine Strahlvorrichtung hervor. Bei dieser Vorrichtung wird flüssiges CO2 über eine Zuleitung einem im Querschnitt erweiterten Entspannungsraum zugeführt. Durch die Entspannung wird das flüssige CO2 in Trockenschnee umgewandelt und zusammen mit einem Trägergas unter Druck zu einer Strahldüse zugeführt. Bei dieser Vorrichtung kann vorgesehen sein, feste oder flüssige Strahlmittel über seitliche Zuführungen in die Strahlleitung stromaufwärts oder stromabwärts eines Abzweigs, der vor der Strahldüse angeordnet ist, oder gegebenenfalls auch in einem noch weiter stromabwärts liegenden Entspannungsraum münden zu lassen.
  • Die WO 03/022525 A2 offenbart ein Strahlverfahren und eine Strahlvorrichtung. Hierbei ist ein Strom eines Strahlmediums, der ein abrasives Strahlmittel mitführt vorgesehen. Mit Hilfe eines Adapters wird ein zusätzliches Strahlmedium aus einer Druckquelle zugeführt. Die Zufuhr des zusätzlichen Strahlenmediums erfolgt unmittelbar vor einer Strahldüse, die eine Engstelle aufweist. Es kann vorgesehen sein über die zweite Strahlanlage ein Strahlenmittel mit höherer Abrasivität zum Beispiel Granulat zu zuführen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit denen die Effizienz beim Reinigen mit Trockenschnee weiter gesteigert werden kann.
  • Insbesondere besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren und ein zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung anzugeben zur cryogenen Reinigung von Gegenständen mittels Trockenschnee bei gleichzeitig hoher Reinigungswirkung und guter Handhabbarkeit und Automatisierbarkeit.
  • Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst.
  • Nach der Erfindung wird ein Gemisch aus CO2-Schnee und abrasivem Additiv erzeugt und auf den zu reinigenden Gegenstand gerichtet, wobei das Gemisch vorzugsweise mit Druckluft beaufschlagt wird.
  • Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Reinigen von Gegenständen mittels Trockenschnee vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst eine Expansionskanal zum Erzeugen von CO2-Schnee aus flüssigem CO2, eine Düse zum Ausgeben des CO2-Schnees und eine Einrichtung zum Vermischen des CO2-Schnees mit einem abrasiven Additiv, wobei die Einrichtung zum Vermischen des Additivs die Düse ist.
  • Die Kombination aus CO2-Schnee und abrasivem Additiv kann Oberflächen erheblich stärker reinigen als CO2-Schnee allein und gleicht daher die energetischen Schwächen des Schneestrahl-Verfahrens gut aus. Andererseits treten die Nachteile von Pellets nicht auf. Insbesondere ist es möglich, die Reinigungswirkung genau zu dosieren und gleichbleibend bereitzustellen. Diese Herstellungsweise ist im Gegensatz zum Handling von CO2-Pellets verfahrenstechnisch leicht beherrschbar und lässt sich einfach automatisieren.
  • Durch die Beaufschlagung mit Druckluft kann der resultierende Stoffstrom ideal konditioniert werden und der Verbrauch an CO2 oder Additiv begrenzt werden.
  • Dadurch, dass das Additiv erst in der Düse zugesetzt wird gelangt das Additiv mit dem Trockenschnee erst unmittelbar vor dem Abstrahlen in Kontakt.
  • Die Feststoff-Additive besitzen eine hohe Wärmekapazität und im Vergleich zum Trockenschnee eine hohe Temperatur. Durch die Zugabe des Additivs in der Düse ist die Verweilzeit des Additivs im Trockenschnee kurz. Dadurch wird sichergestellt, dass kein nennenswerter Wärmeübergang vom Additiv auf den Trockenschnee erfolgt. Hierdurch wird der Trockenschnee in fast unveränderter Qualität zusammen mit dem Additiv auf den zu reinigenden Gegenstand abgegeben.
  • Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, dass das abrasive Additiv nur mit der Düse in Kontakt kommt. Hierdurch findet kein durch das Additiv verursachter erhöhter Verschleiß an den der Düse vorgeordneten Bauteilen statt.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird flüssiges CO2 einem Expansionskanal zugeführt und in diesem so entspannt, dass daraus CO2-Schnee und vorzugsweise zusätzlich CO2-Gas entsteht. Der CO2-Schnee wird dann einer Venturidüse zugeführt. In einer solchen Konstruktion wird der erzeugte Trockenschnee ohne Zwischenschritte so verwendet, wie er erzeugt wird. Die Handhabung und Lagerung flüssigen Kohlendioxids ist gut und sicher beherrschbar.
  • Der CO2-Schnee wird vorzugsweise im Abschnitt des engsten Querschnitts der Venturidüse oder auf der Unterdruckseite der Venturidüse zugeführt.
  • Das abrasive Additiv wird ebenfalls im Abschnitt des engsten Querschnitts der Venturidüse oder auf der Unterdruckseite der Venturidüse zugegeben werden.
  • Die Zuführung zu der Venturidüse kann wenigstens teilweise wendelförmig um den Kompressionsteil der Venturidüse geführt sein. Die Zugabe am engsten Punkt bzw. dem Punkt des geringsten Querschnitts ist wegen der dort vorherrschenden hohen Strömungsgeschwindigkeit und der wohldefinierten und stabilen Strömungsverhältnisse vorteilhaft. Durch die wendelförmige Anordnung kann die Zuführung für den CO2-Schnee, die eine bestimmte Leitungslänge erfordert, platzsparend verwirklicht werden.
  • Alternativ kann das abrasive Additiv an der Mündung der Venturidüse zugegeben werden, wobei das abrasive Additiv vorzugsweise durch Saugwirkung in den Massenstrom von CO2-Schnee und Luft eingebracht wird.
  • Das abrasive Additiv weist vorzugsweise wenigstens einen der folgenden Stoffe auf:
    • Sande (z.B. Quarz-, Muschel-,Lava-, Granitsand)
    • Lavagranulat oder dergleichen,
    • Calciumcarbonat,
    • Calciumbicarbonat,
    • Natriumhydrogencarbonat,
    • Glasperlen oder dergleichen,
    • Glasbruch, vorzugsweise aus Glasperlen oder dergleichen
    • Metallpulver und/oder Metallstaub, vorzugsweise aus Eisen, einer Eisenlegierung, Aluminium, Kupfer oder Messing oder dergleichen,
    • Korund oder dergleichen,
    • Nuss-Schalen und/oder Bruchstücke davon,
    • ölhaltige Kerne wie etwa Kirschkerne und/oder Bruchstücke davon,
    • Kunststoffgranulat, vorzugsweise aus PE, PA, oder PC oder dergleichen.
  • Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen ersichtlich, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.
  • Fig. 1 zeigt eine prinzipielle Funktionsweise der Erfindung.
  • Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Fig. 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Fig. 5 zeigt eine Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels.
  • Zunächst wird das Funktionsprinzip der vorliegenden Erfindung anhand einer schematischen Darstellung in Fig. 1 erläutert.
  • Gemäß der Darstellung in Fig. 1 wird einer Vorrichtung zum Reinigen 1 über eine Zufuhrleitung 2 Kohlendioxid (CO2), über eine Abrasivstoff-Leitung 3 ein abrasives Additiv (A) und über eine Druckluft-Leitung 4 Druckluft (DL) zugeführt.
  • Innerhalb der Vorrichtung 1 wird aus diesen Bestandteilen ein Gemisch aus Trockenschnee, Abrasivstoff und Druckluft erzeugt und als Reinigungsstrahl 5 abgegeben. Der Reinigungsstrahl 5 wird auf einen zu reinigenden Gegenstand 6 gerichtet. Allfällige Einrichtungen zum Absperren und Regulieren der Massenströme des Kohlendioxids, der Druckluft und des Additivs sowie zum Bereithalten bzw. Erzeugen der jeweiligen Stoffe sind in der Figur nicht näher dargestellt; ihre Ausführung wird der Fachmann an den Gegebenheiten und Eigenschaften der Stoffe ausrichten.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die Zugabe von Druckluft optional ist. Es kann z.B. das CO2 bereits unter hohem Druck zugeführt werden oder der Abrasivstoff mit ausreichender Strömungsgeschwindigkeit in einem gasförmigen Träger zugeführt werden, um in der Vorrichtung 1 miteinander vermischt zu werden.
  • Im Sinne der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zum Vermischen von CO2-Schnee mit einem abrasiven Additiv, die als Düse ausgebildet ist, vorzugsweise unter Beaufschlagen mit Druckluft, wobei das entstehende Gemisch auf den zu reinigenden Gegenstand ausgegeben wird.
  • Durch die Addition abrasiven Materials bzw. von abrasiven Stoffen wird ein Gemisch erzeugt, dessen Reinigungswirkung der von CO2-Schnee alleine überlegen ist. Die Reinigungswirkung ist genau zu dosieren und gleichbleibend bereitzustellen. Die Kombination aus CO2-Schnee und dem abrasiven Additiv ist einfach automatisierbar und verfahrenstechnisch leicht beherrschbar, das lästige Handling von Trockeneispellets entfällt.
  • Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Einer Venturidüse 7 ist ein Anschluss-Stück 8 vorgeschaltet und ein Auswurftrichter 9 nachgeschaltet. Die Venturidüse 7, das Anschluss-Stück 8 und der Auswurftrichter 9 können in einem Pistolengriff (nicht näher dargestellt) oder in einer Werkzeugaufnahme eines Automaten (nicht näher dargestellt) integriert sein.
  • Über die Zufuhrleitung 2 ist das Anschluss-Stück 8 mit einem Behälter 10 verbunden. Der Behälter 10 enthält flüssiges Kohlendioxid (LCO2). Eine Pumpe 11 und ein Magnetventil 12 sind zur Regulierung des Massenstroms vorgesehen. Das Magnetventil 12 ist in der Figur als Auf/Zu-Ventil (Absperrventil) dargestellt, kann aber auch als Regelventil ausgestaltet sein. Das Magnetventil 12 kann mittels einer Regeleinrichtung (nicht näher dargestellt) mit einem vorbestimmten Tastverhältnis angesteuert werden, um die Öffnungs- und Schließzeiten zu steuern. Ein Drucktank 13 ist vorgesehen, um den Behälter 10 mit einem vorgegebenen Druck zu beaufschlagen. Der Behälter 10 ist kälteisoliert.
  • Über die nur angedeutete Druckluftleitung 4 wird dem Anschluss-Stück 8 auch Druckluft zugeführt. Das Anschluss-Stück 8 ist als Expansionskanal ausgebildet. Der LCO2-Strom wird in dem Expansionskanal 8 entspannt. Auf diese Weise wird ein Trockenschnee-Strom erzeugt der im weitern Verlauf des Anschluss-Stücks mit der Druckluft vermischt wird.
  • Im Abschnitt des geringsten Querschnitts der Venturidüse 7 wird über die Abrasivstoff-Leitung 3 ein Abrasivstoff zugeführt. Dieser wird durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit im Abschnitt des geringsten Querschnitts mitgerissen und verteilt sich in dem Druckluft/Trockenschnee-Strom zu einem Gemisch, das über den Auswurftrichter 9 als Reinigungsstrahl 5 abgegeben wird.
  • Im Sinne der Erfindung dient die Venturidüse als eine Einrichtung zum Vermischen des CO2-Schnees mit einem abrasiven Additiv, vorzugsweise unter Beaufschlagen mit Druckluft. Der Auswurftrichter 9 dient als Einrichtung zum Richten des entstehenden Gemischs auf den zu reinigenden Gegenstand, während das Anschluss-Stück als Einrichtung zum Zuführen von Trockenschnee dient.
  • In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Einer Venturidüse 14 wird ein in einem Expansionskanal erzeugter Druckluft/Trockenschnee-Strom zugeführt und am Austrittsquerschnitt 15 der Venturidüse ausgegeben.
  • Die Venturidüse 14 ist koaxial innerhalb einer Rohrwandung 16 angeordnet, wo sie von einem Strom eines abrasiven Stoffes als Mantelströmung 17 umströmt wird. Am Austrittsquerschnitt 15 der Venturidüse 14 wird der Abrasivstoffstrom von dem Druckluft/Trockenschnee-Strom angesaugt und mitgerissen und zu einem Gemisch 20 vermischt, das in einem Ableitungsrohr 19 der weiteren Verwendung als Reinigungsstrahl geführt wird. In einem Bereich 18 verjüngt sich der Querschnitt der Rohrwandung 16 zu derjenigen des Ableitungsrohres 19, wodurch noch ein zusätzlicher Beschleunigungseffekt erzielt wird.
  • Mittels einer Bohrung 21 im Bereich des geringsten Querschnitts der Venturidüse kann einerseits ein Ausgleich von Druckschwankungen erzielt werden, andererseits kann die Bohrung 21 so ausgebildet sein, dass ein Teilstrom des Abrasivstoffstroms bereits hier dem Vorgemisch zugeführt wird.
  • Fig. 4 zeigt das dritte, bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei umfasst die Vorrichtung zum Reinigen eine Düse 7, bei der alle wesentlichen Teile in einem Gehäuse 22 eingearbeitet sind. Die Düse ist z.B. als Venturidüse 7 ausgebildet. In dem Gehäuse 22 ist stromaufwärts ein sich verjüngender Kompressionsteil 23 und stromabwärts ein sich erweiternder Expansionsteil 24 eingebracht. Der Kompressionsteil 23 und der Expansionsteil 24 treffen innerhalb des Gehäuses 22 aufeinander und bilden zusammen die Venturidüse mit einem Abschnitt geringen Durchmessers (engster Düsenbereich) 25 aus.
  • Stromaufwärts des Kompressionsteils 23 wird aus einer nicht näher dargestellten Quelle Druckluft DL zugeführt. Im Abschnitt des geringsten Querschnitts 25 wird über eine CO2-Zuführung 26 CO2-Schnee aus Vorentspannung zugeführt. Ebenso wird dort über eine Abrasivstoff-Zuführung 27 ein Abrasivstoff A zugeführt. Die CO2-Zuführung 26 kann als Expansionskanal 8 ausgebildet sein, in dem der CO2-Schnee aus flüssigem CO2 erzeugt wird. Durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit im Abschnitt des geringsten Querschnitts 25 werden CO2-Schnee und Abrasivstoff mitgerissen und gemeinsam mit der Druckluft als Reinigungsstrahl 5 stromabwärts des Expansionsteils 24 abgegeben.
  • Fig. 5 zeigt eine Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels. Während bei letzterem beide Zuführungen 26 und 27 als gerade Bohrungen entlang dem Kompressionsteil 23 ausgebildet sind, ist bei der Abwandlung die CO2-Zuführung 26' bzw. der Expansionskanal 8 wendelförmig um den Kompressionsteil 24 herum geführt. Hierdurch kann die CO2-Zuführung 26', die eine beträchtliche Lauflänge (z.B. 500 mm - 800 mm)aufweisen kann, gegenüber einer geraden Ausführung in platzsparender Weise in dem Gehäuse 22' untergebracht werden.
  • Bei allen Ausführungsbeispielen kann das abrasive Additiv jeder feste Stoff sein, der eine abrasive Wirkung aufweist und sich in gewünschter Form fördern lässt. Er wird anhand der Gegebenheiten, insbesondere der erwünschten Intensität der abrasiven Wirkung, aber auch der Beschaffungsmöglichkeiten, des Preises, der Lagerungs- und Förderungseigenschaften sowie weiterer Eigenschaften und Wirkungen ausgewählt.
  • Folgende Stoffe bieten sich als abrasives Additiv an:
    • Sande (z.B. Quarz-, Muschel-,Lava-, Granitsand)
    • Lavagranulat oder dergleichen,
    • Calciumcarbonat,
    • Calciumbicarbonat,
    • Natriumhydrogencarbonat (Backpulver),
    • Glasperlen oder dergleichen,
    • Glasbruch, vorzugsweise aus Glasperlen oder dergleichen
    • Metallpulver und/oder Metallstaub, vorzugsweise aus Eisen, einer Eisenlegierung, Aluminium, Kupfer oder Messing oder dergleichen,
    • Korund oder dergleichen,
    • Nuss-Schalen und/oder Bruchstücke davon,
    • ölhaltige Kerne wie etwa Kirschkerne und/oder Bruchstücke davon,
    • Kunststoffgranulat, vorzugsweise aus PE, PA, oder PC oder dergleichen.
  • Es ist auch möglich, mehrere Additivstoffe in einem ausgewählten Massen- oder Volumenverhältnis einzusetzen. Dabei können getrennte Leitungen und Zuführungsstellen für unterschiedliche Additive vorgesehen sein. Etwa kann ein Additiv im Abschnitt des geringsten Querschnitts 25, ein anderes im Austrittsquerschnitt der Venturidüse zugesetzt werden. Es können auch mehrere Zuführungsstellen im Bereich des geringsten Querschnitts 25 vorgesehen sein.
  • Zusätzlich zu abrasiven Additiven können auch Bindemittel, antimikrobielle, desinfizierende, oberflächenaktive (tenside) oder odorierende Stoffe als weitere Additive zugesetzt werden. Hierbei kommen auch weitere Zuführungsstellen in Betracht. So kann ein flüssiges Additiv etwa direkt in den Reinigungsstrahl gegeben werden oder bereits einem flüssigen Kohlendioxid vor dessen Entspannung zugesetzt werden.
  • Anstelle der Venturidüse kann auch eine Lavaldüse vorgesehen sein.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Reinigen von Gegenständen mittels Trockeneis zeichnen sich aus durch die Verwendung einer Mischung aus CO2-Schnee, Druckluft und einem abrasiven Additiv zur Reinigung von Gegenständen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung zum Reinigen
    2
    Zufuhrleitung für CO2
    3
    Leitung für Abrasivstoff
    4
    Leitung für Druckluft
    5
    Massenstrom
    6
    zu reinigender Gegenstand
    7
    Venturidüse
    8
    Anschluss-Stück
    9
    Auswurftrichter
    10
    Behälter für flüssiges CO2
    11
    Pumpe
    12
    Magnetventil
    13
    Drucktank
    14
    Venturidüse
    15
    Austrittsebene
    16
    Rohrwandung
    17
    Mantelkanal
    18
    Mischbereich
    19
    Ableitungsrohr
    20
    Gemisch
    21
    Bohrung
    22,22'
    Gehäuse
    23
    Kompressionsteil
    24
    Expansionsteil
    25
    Abschnitt des geringsten Querschnitts
    26,26'
    CO2-Zuführung
    27
    Abrasivstoff-Zuführung
    A
    Abrasivstoff
    DL
    Druckluft
    LCO2
    flüssiges CO2

Claims (14)

  1. Vorrichtung zum Reinigen von Gegenständen mittels Trockenschnee, mit einem Expansionskanal zum Erzeugen von CO2-Schnee aus flüssigem CO2, einer Düse zum Ausgeben des CO2-Schnees,
    einer Einrichtung zum Vermischen des CO2-Schnees mit einem abrasiven Additiv,
    dadurch gekenzeichnet,
    dass die Einrichtung zum Vermischen des Additivs die Düse ist.
  2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der CO2-Schnee im Abschnitt des geringsten Querschnitts 25 der Venturidüse zugeführt wird.
  3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Einrichtung zum Zuführen des CO2-Schnees zu der Venturidüse wenigstens teilweise wendelförmig um den Kompressionsteil der Venturidüse führt.
  4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das abrasive Additiv im Bereich des geringsten Querschnitts 25 der Venturidüse zugegeben wird.
  5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das abrasive Additiv an der Mündung der Venturidüse zugegeben wird, wobei das abrasive Additiv vorzugsweise durch Saugwirkung in den Massenstrom von CO2-Schnee und Luft eingebracht wird.
  6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Venturidüse innerhalb einer Rohrwandung angeordnet ist und das abrasive Additiv die Venturidüse innerhalb der Rohrwandung mantelförmig umströmt.
  7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das abrasive Additiv wenigstens einen der folgenden Stoffe aufweist:
    - Lavagranulat oder dergleichen,
    - Calciumcarbonat,
    - Calciumbicarbonat,
    - Natriumhydrogencarbonat,
    - Glasperlen oder dergleichen,
    - Glasbruch, vorzugsweise aus Glasperlen oder dergleichen
    - Metallpulver und/oder Metallstaub, vorzugsweise aus Eisen, einer Eisenlegierung, Aluminium, Kupfer oder Messing oder dergleichen,
    - Korund oder dergleichen,
    - Nuss-Schalen und/oder Bruchstücke davon,
    - ölhaltige Kerne wie etwa Kirschkerne und/oder Bruchstücke davon,
    - Kunststoffgranulat, vorzugsweise aus PE, PA, oder PC oder dergleichen.
  8. Verfahren zum Reinigen von Gegenständen mittels Trockeneis, wobei in einer Düse ein Gemisch aus CO2-Schnee und abrasivem Additiv erzeugt und auf den zu reinigenden Gegenstand gerichtet wird, wobei das Gemisch vorzugsweise mit Druckluft beaufschlagt wird.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der CO2-Schnee im Bereich des geringsten Querschnitts der Venturidüse zugeführt wird.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der CO2-Schnee vor Zuführung zu der Venturidüse wenigstens teilweise wendelförmig um den Kompressionsteil der Venturidüse geführt wird.
  11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das abrasive Additiv im Bereich des geringsten Querschnitts der Venturidüse zugegeben wird.
  12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das abrasive Additiv an der Mündung der Venturidüse zugegeben wird, wobei das abrasive Additiv vorzugsweise durch Saugwirkung in den Massenstrom von CO2-Schnee und Luft eingebracht wird.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das abrasive Additiv die Venturidüse mantelförmig umströmt.
  14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das abrasive Additiv wenigstens einen der folgenden Stoffe aufweist:
    - Sande (z.B. Quarz-, Muschel-,Lava-, Granitsand)
    - Lavagranulat oder dergleichen,
    - Calciumcarbonat,
    - Calciumbicarbonat,
    - Natriumhydrogencarbonat,
    - Glasperlen oder dergleichen,
    - Glasbruch, vorzugsweise aus Glasperlen oder dergleichen
    - Metallpulver und/oder Metallstaub, vorzugsweise aus Eisen, einer Eisenlegierung, Aluminium, Kupfer oder Messing oder dergleichen,
    - Korund oder dergleichen,
    - Nuss-Schalen und/oder Bruchstücke davon,
    - ölhaltige Kerne wie etwa Kirschkerne und/oder Bruchstücke davon,
    - Kunststoffgranulat, vorzugsweise aus PE, PA, oder PC oder dergleichen.
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