EP2151301A1 - Strahleinrichtung zum Bestrahlen von zu behandelnden Oberflächen - Google Patents

Strahleinrichtung zum Bestrahlen von zu behandelnden Oberflächen Download PDF

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EP2151301A1
EP2151301A1 EP09010188A EP09010188A EP2151301A1 EP 2151301 A1 EP2151301 A1 EP 2151301A1 EP 09010188 A EP09010188 A EP 09010188A EP 09010188 A EP09010188 A EP 09010188A EP 2151301 A1 EP2151301 A1 EP 2151301A1
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a jet device for irradiating surfaces to be treated with a mixed stream of compressed gas and dry ice pellets, for example for cleaning, smoothing or deburring of workpieces.
  • a jet device is from the DE 102 24 778 A1 known.
  • the known jet device comprises a reciprocating compressor, which has a space in front of its compression piston, in which liquid CO 2 is released into it. It forms a dry ice block immediately in front of the piston. On one side of this dry ice block there is increased pressure, while on the other side, where the inlet for the liquid CO 2 is, atmospheric pressure prevails.
  • a snow chamber arranged in front of the dry ice block can be replenished with CO 2 snow, which is metered by advancing the piston through the openings of a die into a jet pipe operated by compressed air in the form of dry ice pellets.
  • the reciprocating compressor operates by its nature discontinuously, for example at a frequency of 60 compression strokes per minute, so that CO 2 rods are pressed through the matrix step by step 60 times per minute.
  • the invention has for its object to provide a jet device which allows a simple construction, a continuous production of dry ice pellets in each desired amount. To solve this problem is claim 1.
  • the speed of the screw may vary depending on the desired amount of dry ice pellets be varied.
  • the amount of supplied liquid CO 2 can be regulated by means of a valve in a CO 2 feed line to the screw conveyor.
  • the mixture flow of dry ice pellets and compressed gas can be changed by pressure regulation of the compressed gas.
  • the flow of pellets can be very finely dosed in adaptation to the respective irradiation task.
  • the expansion space is formed according to an advantageous embodiment of the invention of the space between the turns of the screw and the inner wall of a worm receiving worm cylinder of the screw conveyor.
  • the CO 2 injected liquid into the expansion space splits into dry ice snow and CO 2 gas.
  • a filter is provided in the region of the valve outlet, which retains the dry ice snow in the screw conveyor, but the CO 2 gas portion is discharged as exhaust gas to the outside.
  • a jet gun with dispensing nozzle and a handle is connected to the jet pipe via a hose, which has a switch for steplessly changing the flow rate of dry ice pellets.
  • the compressed gas is compressed air, which is preferably introduced at a pressure in the order of 8 to 16 bar in the jet pipe.
  • 1 denotes a jet pipe, which is connected at its left end to a compressed air supply (not shown).
  • a screw conveyor which is designated overall by the reference numeral 2.
  • the screw conveyor 2 is in turn fed by a CO 2 source 3 for liquid CO 2 via a feed line 4 and a valve 5 is switched on therein, the flow can be adjustable or fixed adjustable.
  • valve outlet 6 of the valve 5 sits tightly in a port 7 of a screw cylinder 8 of the screw conveyor 2 and opens into an expansion space 9, of the cylindrical inner wall of the screw cylinder 8, the filter body of a filter 10 in the region of the valve outlet of the valve 5 and the turns of a in worm cylinder rotatably mounted worm 11 is limited.
  • the worm 11 has a drive end 12 which extends outwardly through the filter 10 and is coupled to the output side of a controllable electric motor, not shown.
  • the liquid CO 2 is split into dry ice snow and CO 2 gas.
  • the task of the filter 10 is to retain the dry ice snow in the screw cylinder 8 and derive the resulting CO 2 gas, z. B. in a recycling process.
  • an exhaust gas outlet 13 in the worm cylinder 8 is provided at the level of the filter 10.
  • the screw 11 promotes the dry ice snow formed in the expansion space 9 in the direction of a die 14 with Matrizen presslässen, for example, as in the DE 102 24 778 A1 can be formed, and from there via an inlet 15 into the jet pipe 1 in the form of dry ice pellets in a region in which the jet pipe 1 is constricted to a venturi constriction.
  • the metered into the compressed air stream 24 in the jet pipe 1 dry ice pellets 17 are conveyed via a conical taper 18 at the outlet end of the jet pipe 1 in a hose 19 and from there into a blasting gun 20 having a dispensing nozzle 21. About this discharge nozzle 21, the mixture stream 25 of compressed air and dry ice pellets is then directed by hand to the surface to be treated.
  • the blasting gun 20 has a handle 22, in which a push-button switch 23 is integrated.
  • the flow rate through the valve 5 for the liquid CO 2 , the pressure of the compressed gas stream in the radiant tube and optionally also the speed of the screw 11 can be influenced with this pushbutton switch in such a way that a sensitive dosage is matched to the respective irradiation task is achieved.
  • a robot may be provided with appropriate control.
  • the liquid CO 2 stream in the feed line 4 and the speed of the screw 11 is a very accurate, adapted to the particular needs dosage of dry ice pellets guaranteed in the mixture stream 25.

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Abstract

Eine Strahleinrichtung zum Bestrahlen von zu behandelnden Oberflächen mit einem Gemischstrom aus Druckgas und Trockeneis-Pellets umfasst eine Speisevorrichtung für komprimiertes CO 2 , einen Schneckenförderer mit einer rotierbaren Schnecke und einen Anschluss für die Speisevorrichtung, der in einen Expansionsraum mündet, eine Matrize, die von dem Schneckenförderer mit CO 2 -Schne beliefert wird und Matrizendurchlässe zum Bilden der Trockeneis-Pellets aufweist, und ein von Druckgas durchströmtes Strahlrohr mit einem seitlichen Einlass, an den der Schneckenförderer zum Speisen der Trockeneis-Pellets in den Druckgasstrom angeschlossen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Strahleinrichtung zum Bestrahlen von zu behandelnden Oberflächen mit einem Gemischstrom aus Druckgas und Trockeneis-Pellets, beispielsweise zur Reinigung, Glättung oder Entgratung von Werkstücken. Eine solche Strahleinrichtung ist aus der DE 102 24 778 A1 bekannt.
  • Die bekannte Strahleinrichtung umfasst einen Kolbenverdichter, der vor seinem Verdichtungskolben einen Leerraum hat, in welchen flüssiges CO2 hinein entspannt wird. Es bildet sich ein Trockeneisblock unmittelbar vor dem Kolben. Auf der einen Seite dieses Trockeneisblocks herrscht erhöhter Druck, während auf der anderen Seite, auf der sich der Einlass für das flüssige CO2 befindet, Atmosphärendruck herrscht. Somit kann eine vor dem Trockeneisblock angeordnete Schneekammer mit CO2-Schnee nachgefüllt werden, welcher durch Vorschieben des Kolbens durch die Öffnungen einer Matrize in ein mit Druckluft betriebenes Strahlrohr in Form von Trockeneis-Pellets eindosiert wird. Der Kolbenverdichter arbeitet seiner Natur gemäß diskontinuierlich, beispielsweise mit einer Frequenz von 60 Verdichtungstakten pro Minute, so dass schrittweise 60-mal pro Minute CO2-Stränge durch die Matrize gepresst werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strahleinrichtung zu schaffen, die bei einfachem Aufbau eine kontinuierliche Erzeugung von Trockeneis-Pellets in jeweils gewünschter Menge ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe dient Patentanspruch 1.
  • Bei Rotation der Schnecke des Schneckenförderers wird kontinuierlich Trockeneisschnee zur Matrize hin und durch deren Matrizendurchlässe hindurch gefördert, so dass kontinuierlich Trockeneis-Pellets in den Druckgasstrom im Strahlrohr eindosiert werden können.
  • Wenn die Schnecke des Schneckenförderers von einem Motor mit regelbarer Drehzahl angetrieben wird, kann die Drehzahl der Schnecke je nach der gewünschten Menge an Trockeneis-Pellets variiert werden. Auch lässt sich die Menge an zugeführtem flüssigen CO2 mittels eines Ventils in einer CO2-Speiseleitung zum Schneckenförderer regulieren. Schließlich lässt sich der Gemischstrom aus Trockeneis-Pellets und Druckgas durch Druckregelung des Druckgases verändern.
  • Somit kann der Mengenstrom von Pellets in Anpassung an die jeweilige Bestrahlungsaufgabe sehr fein dosiert werden. Dadurch, dass nur die jeweils benötigte Menge an Pellets erzeugt wird, ist ein sehr wirtschaftlicher Betrieb der Strahleinrichtung sichergestellt.
  • Der Expansionsraum ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung von dem Freiraum zwischen den Windungen der Schnecke und der Innenwandung eines die Schnecke aufnehmenden Schneckenzylinders des Schneckenförderers gebildet.
  • Aufgrund des Druckabfalls im Expansionsraum spaltet sich das flüssig in den Expansionsraum eingespritzte CO2 in Trockeneis-Schnee und CO2-Gas auf. Vorteilhaft ist im Bereich des Ventilauslasses ein Filter vorgesehen, der den Trockeneis-Schnee im Schneckenförderer zurückhält, den CO2-Gasanteil jedoch als Abgas nach außen ableitet.
  • Bei einer konstruktiven Weiterbildung der Erfindung ist an das Strahlrohr über einen Schlauch eine Strahlpistole mit Abgabedüse und einem Handgriff angeschlossen, der einen Schalter zum stufenlosen Verändern des Mengenstroms von Trockeneis-Pellets hat.
  • In vorteilhafter Weise ist das Druckgas Druckluft, das bevorzugt mit einem Druck in der Größenordnung von 8 bis 16 bar in das Strahlrohr eingebracht wird.
  • Die Erfindung ist im folgenden anhand einer Schemazeichnung mit weiteren Einzelheiten näherer erläutert, in der die wesentlichen Teile der erfindungsgemäßen Strahleinrichtung vereinfacht und teilweise geschnitten dargestellt sind.
  • In der Zeichnung ist mit 1 ein Strahlrohr bezeichnet, das an seinem linken Ende an eine Druckluftspeisung (nicht gezeichnet) angeschlossen ist. In das Strahlrohr mündet seitlich ein Schneckenförderer, der insgesamt mit der Bezugszahl 2 bezeichnet ist. Der Schneckenförderer 2 ist seinerseits von einer CO2-Quelle 3 für flüssiges CO2 über eine Speiseleitung 4 und ein darin eingeschaltetes Ventil 5 gespeist, dessen Durchfluss regelbar oder fest einstellbar sein kann.
  • Der Ventilauslass 6 des Ventils 5 sitzt dicht in einem Anschluss 7 eines Schneckenzylinders 8 des Schneckenförderers 2und öffnet sich in einen Expansionsraum 9, der von der zylindrischen Innenwandung des Schneckenzylinders 8, dem Filterkörper eines Filters 10 im Bereich des Ventilauslasses des Ventils 5 sowie der Windungen einer im Schneckenzylinder rotierbar gelagerten Schnecke 11 begrenzt ist.
  • Die Schnecke 11 hat ein Antriebsende 12, das sich durch das Filter 10 hindurch nach außen erstreckt und mit der Abtriebsseite eines nicht gezeigten regelbaren Elektromotors gekuppelt ist.
  • Im Expansionsraum 9 wird das flüssige CO2 in Trockeneisschnee und CO2-Gas aufgespalten. Aufgabe des Filters 10 ist es, den Trockeneisschnee im Schneckenzylinder 8 zurückzuhalten und das entstandene CO2-Gas abzuleiten, z. B. in einen Recycling-Prozess. Hierzu ist auf der Höhe des Filters 10 ein Abgas-Auslass 13 im Schneckenzylinder 8 vorgesehen.
  • Die Schnecke 11 fördert den im Expansionsraum 9 gebildeten Trockeneisschnee in Richtung zu einer Matrize 14 mit Matrizendurchlässen, die beispielsweise wie in der DE 102 24 778 A1 geformt sein können, und von dort über einen Einlass 15 in das Strahlrohr 1 in Form von Trockeneis-Pellets in einem Bereich, bei der das Strahlrohr 1 zu einer Venturi-Verengung eingeschnürt ist.
  • Die in den Druckluftstrom 24 im Strahlrohr 1 eindosierten Trockeneis-Pellets 17 werden über eine konische Verjüngung 18 am Auslassende des Strahlrohres 1 in einen Schlauch 19 und von dort in eine Strahlpistole 20 gefördert, die eine Abgabedüse 21 hat. Über diese Abgabedüse 21 wird dann der Gemischstrom 25 aus Druckluft und Trockeneis-Pellets von Hand auf die zu behandelnde Oberfläche gerichtet. Die Strahlpistole 20 hat dazu einen Handgriff 22, in den ein Druckknopfschalter 23 integriert ist. Mit diesem Druckknopfschalter lassen sich je nach der Eindrücktiefe der Durchfluss durch das Ventil 5 für das flüssige CO2, der Druck des Druckgasstromes im Strahlrohr und ggf. auch die Drehzahl der Schnecke 11 in einer Weise beeinflussen, dass eine feinfühlige Dosierung abgestimmt auf die jeweilige Bestrahlungsaufgabe erzielt wird.
  • Anstatt des Handgriffes 22 mit Druckknopfschalter 23 kann ein Roboter mit entsprechender Ansteuerung vorgesehen sein.
  • Dadurch, dass die Trockeneis-Pellets 17 unmittelbar nach ihrer Erzeugung durch die Matrize 14 in den Druckgasstrom eingebracht werden, sind Sublimationsverluste, wie sie bei Lagerung, Transport und Erzeugung der Trockeneis-Pellets entstehen könnten, ebenso vermieden wie Verluste aufgrund ungenauer Bestellmengen.
  • Aufgrund der Regelbarkeit des Druckgasstromes 24 im Strahlrohr 1, des flüssigen CO2-Stromes in der Speiseleitung 4 sowie der Drehzahl der Schnecke 11 ist eine sehr genaue, an den jeweiligen Bedarf angepasste Dosierung der Trockeneis-Pellets in den Gemischstrom 25 gewährleistet.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
    • Bezugszeichenliste
    • Strahlrohr
    1
    Verdichter, Schneckenförderer
    2
    CO2-Speisevorrichtung
    3
    CO2-Speiseleitung
    4
    Ventil
    5
    Ventilauslass
    6
    Anschluss
    7
    Schneckenzylinder
    8
    Expansionsraum
    9
    Filter
    10
    Schnecke
    11
    Antriebsende
    12
    Abgasauslass
    13
    Matrize
    14
    Einlass
    15
    Venturi-Verengung
    16
    Trockeneis-Pellets
    17
    konische Verjüngung
    18
    Schlauch
    19
    Strahlpistole
    20
    Abgabedüse
    21
    Handgriff
    22
    Schalter
    23
    Druckgasstrom
    24
    Gemischstrom
    25

Claims (11)

  1. Strahleinrichtung zum Bestrahlen von zu behandelnden Oberflächen mit einem Gemischstrom (25) aus Druckgas (24) und Trockeneis-Pellets (17), umfassend eine Speisevorrichtung (3) für komprimiertes CO2;
    einen Schneckenförderer (2) mit einer rotierbaren Schnecke (11) und einem Anschluss (7) für die Speisevorrichtung (3), der in einen Expansionsraum (9) mündet, in welchem durch die Expansion des komprimierten CO2 CO2-Schnee gebildet wird;
    eine Matrize (14), die von dem Schneckenförderer (2) mit CO2-Schnee beliefert wird und Matrizendurchlässe zum Bilden der Trockeneis-Pellets aufweist; und
    ein von Druckgas durchströmtes Strahlrohr (1) mit einem seitlichen Einlass (15), an den der Schneckenförderer (2) zum Speisen der Trockeneis-Pellets (17) in den Druckgasstrom (24) angeschlossen ist.
  2. Strahleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (11) über ein Antriebsende (12) mit variabel wählbarer Drehzahl antreibbar ist.
  3. Strahleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (11) in einem Schneckenzylinder (8) gelagert ist und der Expansionsraum (9) im wesentlichen zwischen den Windungen der Schnecke (11) und der Innenwandung des Schneckenzylinders (8) gebildet ist.
  4. Strahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (7) für die Speisevorrichtung (3) im Bereich des Antriebsendes (12) der Schnecke (11) angeordnet ist.
  5. Strahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisevorrichtung (3) für komprimiertes CO2 einen Vorratsbehälter (30) für flüssiges CO2 sowie eine Speiseleitung (4) umfasst, die mit dem Anschluss (7) des Schneckenförderers (2) kommuniziert.
  6. Strahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Speiseleitung (4) ein Ventil (5) zum Regeln des CO2-Durchflusses angeordnet ist, wobei das Ventil einen festen oder einen einstellbaren Durchfluss haben kann.
  7. Strahleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Ventilauslasses des Ventils (5) ein Filter (10) mit Abgasauslass (13) vorgesehen ist.
  8. Strahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlrohr (1) im Bereich des seitlichen Einlasses (15) eine Venturi-Verengung (16) aufweist.
  9. Strahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an das Strahlrohr (1) über einen Schlauch (19) eine Strahlpistole (20) mit einer Abgabedüse (21) und einem Handgriff (22) angeschlossen ist, der einen Schalter (23) zum stufenlosen Verändern des Förderstroms der Trockeneis-Pellets hat.
  10. Strahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckgas Druckluft ist.
  11. Strahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Druckgasstrom regelbar ist.
EP09010188A 2008-08-06 2009-08-06 Strahleinrichtung zum Bestrahlen von zu behandelnden Oberflächen Not-in-force EP2151301B1 (de)

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