WO2006000274A1 - Vorrichtung und verfahren zur zuführung von flüssigem kohlendioxid - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur zuführung von flüssigem kohlendioxid Download PDF

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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

  • Liquid carbon dioxide is available, among other things, in cryogenic form (about - 18 degrees).
  • containers e.g. double-walled tanks.
  • the insulation against the outside temperatures is produced here by a vacuum between the tank walls. Due to the constant temperature and the pressure of the liquid carbon dioxide is constant. This ensures high efficiency and reproducibility in applications.
  • Liquid carbon dioxide is also available in bottles or high pressure tanks without insulation.
  • the carbon dioxide takes up at least approximately the ambient temperature. As this ambient temperature increases, so does the pressure of the carbon dioxide and accordingly decreases at a lower ambient temperature.
  • a pronounced weak point in the carbon dioxide extraction from high-pressure tank or bottle in this regard, in particular the relatively small leads to the source of discharge, preferably a blasting gun, which take over a heat exchanger function to the environment, especially at a low removal practically. Isolation can reduce this problem, but due to the often low - often changing - flow rates, a constancy of the temperature of the carbon dioxide is hardly achievable here. Reproducibility in applications is inevitably excluded.
  • the temperature of the liquid carbon dioxide for the intended use must not be deeply cold, but it is necessary a constancy of the temperature of the carbon dioxide, which then inevitably
  • the purpose of the present invention is to achieve a small, lightweight and robust supply and control of liquid carbon dioxide and compressed air for use on dry snow / dry ice blasting guns.
  • the temperature of the compressed air can be different depending on the equipment of the compressor - eg with an aftercooler - but always has a certain consistency.
  • the much larger amount of air flowing in relation to the flow rate of carbon dioxide provides for a temperature adjustment of the temperature of the carbon dioxide to the temperature of the compressed air.
  • Another advantage results from the fact that the supply thereby builds very small and that the inner supply hose for carbon dioxide is protected by the robust compressed air hose.
  • Another purpose of the invention is to supply and control cryogenic liquid carbon dioxide (-17-20 degrees) from a low-pressure tank to a take-off source, preferably a manually operated dry snow / dry jet gun, which converts the liquid carbon dioxide to dry ice or dry snow particles then be blasted in the compressed air stream and then at high speed, preferably at supersonic speed, on surfaces to be cleaned.
  • cryogenic liquid carbon dioxide When using cryogenic liquid carbon dioxide, a carbon dioxide feed through the air line would be counterproductive because the carbon dioxide would be warmed up and thus reduced Performance of the blast machine - it has been found that the effect of the blasting process increases by up to 50% when using cryogenic carbon dioxide. For this reason, when using cryogenic liquid carbon dioxide, it is advantageous to carry cryogenic liquid carbon dioxide and compressed air side by side in different supply lines. It is advantageous to isolate the carbon dioxide supply to avoid cold losses. It is also advantageous to lead both hoses together in a lightweight sheath hose. It is advantageous both in the use of high-pressure carbon dioxide as well as in the use of low-pressure carbon dioxide to regulate the carbon dioxide stream directly on the blasting gun and open or close.
  • Another purpose of the invention is to make the control of the supply so that the carbon dioxide stream by means of the safety lever located on the jet gun by an opening on the jet gun upstream of the expansion chamber / mixing chamber of the blasting gun or on the handle of the blasting gun Closing valve is opened and closed, at the same time or slightly upstream or downstream, the opening and closing valve of the upstream compressed air flow is actuated. A subsequent flow of carbon dioxide from the supply line is thus reliably prevented, thereby significantly improving the safety and functionality of the blasting gun.
  • the safety-required overpressure safety valves for both carbon dioxide and for the compressed air are preferably attached to a receiving / valve block, which may be one or more parts and is preferably attached directly to the carbon dioxide bottle or tank.
  • the receiving / valve block and the opening and closing valve for the compressed air flow is preferably mounted that simultaneously by means of connecting line attached to the jet gun opening and closing valve for the carbon dioxide stream or this also upstream or downstream of the located on the blasting gun Safety lever is actuated.
  • FIG. 1 shows a modified embodiment of the method.
  • the outgoing from the gas cylinder / gas tank 4 feed line carbon dioxide 3 with an outer diameter of here 6.00mm / inner diameter 1.9mm is here merged through the rear wall of the receiving block 1 with the compressed air line 6, which here has an inner diameter of about 12mm here.
  • the seal 7 prevents an outflow of carbon dioxide
  • the seal 7a and 7b prevent leakage of compressed air.
  • the safety valve 2 prevents damage to the supply line for carbon dioxide 3 or clogging of the jet nozzle 10 bursting of the compressed air hose in a backflow of gaseous carbon dioxide passed over.
  • FIG. 2 shows a further modified embodiment of the feed or the method.
  • the outgoing from the carbon dioxide bottle or the carbon dioxide tank 4 carbon dioxide line 3 is here with an inner diameter of 4mm thereby through the rear wall of the receiving block and executed on the back wall again.
  • the seal 7 prevents here a leakage of carbon dioxide, the seals 7a + 7b prevent leakage of Compressed air.
  • the compressed air connection lob is through the opening and closing valve loa flow favorable obliquely in the Aufhahmeblock
  • the carbon dioxide feed 3 is - preferably directly on the blasting gun - thereby guided by a preferably pneumatic ⁇ ffhungs- and closing valve 14 that with the operation of the safety lever 13, the carbon dioxide flow and preferably attached to the valve / receiving block preferably also pneumatic ⁇ ffhungs- / closing valve 14th at the same time or also upstream or downstream opens or closes the air flow.
  • the opening and closing valve 10a for the compressed air flow is connected by small-sized connecting lines 15 with the safety lever 13 on the blast gun and the opening and closing valve 14 for the carbon dioxide flow, so that is a simultaneous, upstream or downstream actuation of both opening and closing valves allows.

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Zuleitung und Regelung von flüssigem Kohlendioxid aus Hochdrucktank, Gasflasche oder Niederdrucktank und Druckluft zu einer Abnahmequelle, vorzugsweise zu einer manuell bedienbaren Trockeneis-/ Trockenschneestrahlpistole, die unter Verwendung von flüssigem Kohlendioxid arbeitet.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Zuführung von flüssigem Kohlendioxid
Flüssiges Kohlendioxid ist unter anderem in tiefkalter Form (ca. - 18 Grad) erhältlich. Als Behälter dienen hier z.B. doppelwandige Tanks. Die Isolierung gegenüber den Außentemperaturen wird hier durch ein Vakuum zwischen den Tankwänden hergestellt. Durch die gleichmäßig bleibende Temperatur ist auch der Druck des flüssigen Kohlendioxids gleichbleibend. Damit ist bei Anwendungen eine hohe Wirksamkeit und Reproduzierbarkeit gegeben.
Flüssiges Kohlendioxid ist auch in Flaschen oder Hochdrucktanks ohne Isolierung erhältlich. Das Kohlendioxid nimmt dabei zumindest annähernd die Umgebungstemperatur an. Bei einer Erhöhung dieser Umgebungstemperatur steigt auch der Druck des Kohlendioxids an und sinkt entsprechend bei einer niedrigeren Umgebungstemperatur. Ein ausgesprochener Schwachpunkt bei der Kohlendioxidentnahme aus Hochdrucktank oder Flasche diesbezüglich sind insbesondere die relativ kleinen Zuleitungen zu der Abnahmequelle, vorzugsweise einer Strahlpistole, die vor allem bei einer geringen Entnahme praktisch eine Wärmetauscherfunktion zur Umgebung übernehmen. Eine Isolierung kann dieses Problem verringern, wegen der oft geringen - oft wechselnden - Durchflussmengen ist eine Konstanz der Temperatur des Kohlendioxids hier jedoch kaum erreichbar. Eine Reproduzierbarkeit bei Anwendungen ist hierbei zwangsläufig ausgeschlossen.
In vielen Fällen muss die Temperatur des flüssigen Kohlendioxids für die vorgesehene Verwendung nicht tief kalt sein, erforderlich ist jedoch eine Konstanz der Temperatur des Kohlendioxids, die dann zwangsläufig auch eine
BESTATIGUNGSKOPIE Konstanz des Druckes mit sich bringt. Zweck der hier genannten Erfindung ist, für die Verwendung an Trockenschnee-/ Trockeneisstrahlpistolen eine klein bauende, leichte und robuste Zuführung und Regelung von flüssigem Kohlendioxid und Druckluft zu erreichen.
In vielen Fällen, vor allem bei der Zuführung des Kohlendioxids zu einer Strahldüse zum Abreinigen von Flächen / Werkstoffen wird zugleich Druckluft benötigt. Die Temperatur der Druckluft kann je nach Ausstattung des Kompressors - z.B. mit einem Nachkühler -unterschiedlich sein, hat jedoch immer eine gewisse Konstanz. Bei der Verwendung von Hochdrucktank oder Kohlendioxidflasche ist es ein weiterer Vorteil der hier genannten Erfindung, diese Temperaturkonstanz der Druckluft dazu zu nutzen, gleichzeitig die Temperatur des flüssigen Kohlendioxids - und damit auch den Druck - bei Entnahme aus Flasche oder Hochdrucktank in einer möglichst kleinen Bandbreite ebenfalls relativ konstant zu halten. Dazu ist es ausreichend, den Zuführungsschlauch für das flüssige Kohlendioxid in die Zuführungsleitung der Druckluft einzubauen. Die in Relation zur Durchflussmenge des Kohlendioxids viel größere durchströmende Luftmenge sorgt für eine Temperaturanpassung der Temperatur des Kohlendioxids an die Temperatur der Druckluft. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass die Zuführung dadurch sehr klein baut und dass der innen liegende Zuführungsschlauch für Kohlendioxid durch den robusten Druckluftschlauch geschützt ist. Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Zuführung und Regelung von tiefkalten flüssigen Kohlendioxid (- 17-20 Grad) aus einem Niederdrucktank zu einer Abnahmequelle, vorzugsweise einer manuell bedienbaren Trockenschnee- / Trockeneistrahlpistole, die das flüssige Kohlendioxid in Trockeneis- bzw. Trockenschneepartikel umwandelt, die anschließend in den Druckluftstrom und dann mit hoher Geschwindigkeit, vorzugsweise mit Überschallgeschwindigkeit, auf zu reinigenden Oberflächen gestrahlt werden. Bei der Verwendung von tiefkaltem flüssigen Kohlendioxid wäre eine Kohlendioxidzuführung durch die Luftleitung kontraproduktiv, da das Kohlendioxid dabei aufgewärmt würde und damit zu einer verringerten Leistung der Strahlanlage führen würde - es wurde festgestellt, dass die Wirkung des Strahlverfahrens bei Einsatz von tiefkaltem Kohlendioxid um bis zu 50% steigt. Aus diesem Grund ist es bei Verwendung von tiefkaltem flüssigen Kohlendioxid vorteilhaft, tiefkaltes flüssiges Kohlendioxid und Druckluft nebeneinander in unterschiedlichen Zuleitungen zu führen. Vorteilhaft ist dabei eine Isolierung der Kohlendioxidzuführung, um Kälteverluste zu vermeiden. Weiter vorteilhaft ist es, beide Schläuche in einem leichten Umhüllungsschlauch gemeinsam zu führen. Es ist sowohl bei der Verwendung von Hochdruckkohlendioxid wie auch bei der Verwendung von Niederdruckkohlendioxid vorteilhaft, den Kohlendioxidstrom direkt an der Strahlpistole zu regeln und zu öffnen bzw. zu schließen. Andernfalls kommt es bei jeder Abschaltung der Strahlpistole zu einem Nachströmen von Kohlendioxid. Dieses ist aus Sicherheitsgründen wie auch aus Funktionalitätsgründen - die Kohlendioxidzuleitung muss sich ansonsten bei jeder Inbetriebnahme erst wieder füllen - unerwünscht. Bei einer automatisierten Verwendung der Strahlpistolen ist das problemlos, da ausreichend Platz da ist, auch das Gewicht der Regelung ist hier nicht entscheidend. Anders ist das an einer manuell zu bedienenden Strahlpistole, wo Druckluftstrom und Kohlendioxidstrom aus Sicherheitsgründen mit einer Abschaltzeit vorzugsweise unter einer Sekunde mittels Sicherheitsabschaltung (Totmannschaltung) automatisch geschlossen werden müssen. Ein weiterer Sinn und Zweck der Erfindung ist es, die Regelung der Zuführung so zu gestalten, dass der Kohlendioxidstrom mittels des an der Strahlpistole befindlichen Sicherheitshebels durch ein an der Strahlpistole stromaufwärts der Expansionskammer / Mischkammer der Strahlpistole bzw. am Griff der Strahlpistole angebrachtes Öffnungs- und Schließventil geöffnet und geschlossen wird, wobei gleichzeitig bzw. leicht vor- oder nachgeschaltet das Öffnungs- und Schließventil des stromaufwärtig befindlichen Druckluftstromes betätigt wird. Ein Nachströmen von Kohlendioxid aus der Zuführungsleitung wird damit zuverlässig verhindert, Sicherheit und Funktionalität der Strahlpistole dabei erheblich verbessert. Die sicherheitstechnisch erforderlichen Überdruck-Sicherheitsventile sowohl für Kohlendioxid als auch für die Druckluft sind vorzugsweise an einem Aufnahme-/ Ventilblock angebracht, der ein- oder mehrteilig sein kann und vorzugsweise direkt an der Kohlendioxidflasche bzw. Tank angebracht ist. An dem Aufnahme-/Ventilblock ist vorzugsweise auch das Öffnung- und Schließventil für den Druckluftstrom angebracht, dass mittels Verbindungsleitung gleichzeitig mit dem an der Strahlpistole angebrachten Öffnungs- und Schließventil für den Kohlendioxidstrom bzw. diesem vor- oder nachgeschaltet ebenfalls durch den an der Strahlpistole befindlichen Sicherheitshebel betätigt wird. Beschreibung
Die Figur l zeigt eine modifizierte Ausführungsform des Verfahrens. Die von der Gasflasche / Gastank 4 abgehende Zuführungsleitung Kohlendioxid 3 mit einem Außendurchmesser von hier 6,00mm / Innendurchmesser 1,9mm wird hierbei durch die Rückwand des Aufnahmeblockes 1 mit der Druckluftleitung 6 zusammengeführt, die hier einen Innendurchmesser von hier ca. 12mm aufweist. Die Abdichtung 7 verhindert dabei ein Ausströmen von Kohlendioxid, die Abdichtung 7a und 7b verhindern ein Ausströmen von Druckluft. Das Sicherheitsventil 2 verhindert bei einer Beschädigung der Zuführungsleitung für Kohlendioxid 3 oder bei einem Verstopfen der Strahldüse 10 ein Platzen des Druckluftschlauches bei einem Zurückströmen von in gasförmigen Zustand übergegangenen Kohlendioxids. Ausgangsseitig des Aufnahmeblockes 1 verläuft die Zuführung Kohlendioxid 3 in der Druckluftleitung 6. Vor der Abnahmevorrichtung - hier eine Strahldüse - wird die Zuleitung Kohlendioxid 3 aus der Zuführung Druckluft 6 z.B. mittels eines T-Stückes oder eines anderen Formteiles ausgeführt und z.B. der Expansionskammer 9 zugeführt. Die Druckluft wird dann separat der Strahldüse zugeführt. Neben der durch Temperaturausgleich zwischen Kohlendioxid und Druckluft bewirkten Verstetigung von Temperatur und Druck des flüssigen Kohlendioxids hat sich die durch das Verfahren bedingte geringe Baugröße der Zuführung als besonders vorteilhaft erwiesen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass die Zuführung Kohlendioxid 3 geschützt in der robusten Zuführung Druckluft 6 liegt. Die Figur 2 zeigt eine weitere modifizierte Ausführung der Zuführung bzw. des Verfahrens. Die von der Kohlendioxidflasche bzw. dem Kohlendioxidtank 4 abgehende Kohlendioxidleitung 3 wird mit hier einem Innendurchmesser von 4mm dabei durch die Rückwand des Aufnahmeblocks ein und auf der Rückwand wieder ausgeführt. Die Abdichtung 7 verhindert hier ein Ausströmen von Kohlendioxid, die Abdichtungen 7a + 7b verhindern ein Ausströmen von Druckluft. Der Druckluftanschluss lob wird durch das Öffhungs- bzw. Schließventil loa dabei strömungsgünstig schräg in den Aufhahmeblock
eingeführt und auf der Rückwand separat von der Kohlendioxidzuführung ausgeführt. Druckluftzuführung und die vorzugsweise mit einer Isolierung versehene Kohlendioxidzuführung werden hier getrennt zur Strahlpistole geführt. Die Kohlendioxidzuführung 3 wird - vorzugsweise direkt an der Strahlpistole - dabei durch ein vorzugsweise pneumatisches Öffhungs- und Schließventil 14 geführt, dass mit der Betätigung des Sicherheitshebels 13 den Kohlendioxidstrom sowie durch das vorzugsweise am Ventil-/ Aufnahmeblock angebrachte vorzugsweise ebenfalls pneumatische Öffhungs-/ Schließventil 14 gleichzeitig oder auch vor- bzw. nachgeschaltet den Luftstrom öffnet bzw. schließt. Das Öffnungs- und Schließventil 10a für den Druckluftstrom ist dabei durch klein dimensionierte Verbindungsleitungen 15 mit dem Sicherheitshebel 13 an der Strahlpistole sowie dem Öffnungs- und Schließventil 14 für den Kohlendioxidstrom verbunden, damit wird eine gleichzeitige, vor- oder nachgeschaltete Betätigung beider Öffnungs- und Schließventile ermöglicht.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Zuführung von flüssigem Kohlendioxid 3 aus Gasflasche oder Hochdrucktank 4 zu einer Abnahmequelle, bevorzugt einer Strahldüse 10 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung Kohlendioxid 3 durch die Zuleitung Druckluft 6 geführt wird
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des durch die Zuleitung 3 strömenden flüssigen Kohlendioxids durch die umströmende Druckluft der außen umgebenden Zuführungsleitung Druckluft 6 relativ konstant gehalten wird
3. Verfahren nach Anspruch 1 + 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Zuleitung 6 geführte Druckluft durch einen geeigneten Kühler vorgekühlt wird
4. Vorrichtung zur Zuführung von flüssigem Kohlendioxid durch die Zuleitung 3 und Druckluft durch die Zuleitung 6, dadurch gekennzeichnet, das beide Leitungen mittels eines Aufnahmeblockes 1 zusammen geführt werden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Zuleitung Druckluft 6 ein Überdruck-Sicherheitsventil eingebaut ist, dass ein Bersten des Druckluftschlauches verhindert
6. Vorrichtung nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich in die Zuleitung Kohlendioxid 3 ein Überdruck- Sicherheitsventil eingebaut ist
7. Vorrichtung nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Öffnungs- und Schließventil 14 für die Kohlendioxidzuführung direkt an der Strahlpistole oder am Griff der Strahlpistole angebracht ist.
8. Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftzuführung 6 von der Druckquelle 5 und die Kohlendioxidzuführung 3 von Flasche bzw. Tank getrennt zu einer Strahlpistole geführt werden, wobei die Kohlendioxidzuleitung 3 vor Eintritt in die Expansions- / Mischkammer 9 über ein an der Strahlpistole bzw. am Griff der Strahlpistole angebrachtes und von dem Sicherheitshebel 13 zu betätigendes Öffnungs- und Schließventil 14 geführt wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem an der Strahlpistole angebrachten Sicherheitshebel 13 gleichzeitig bzw. leicht vor- bzw. nachgeschaltet zusätzlich zu dem direkt an der Strahlpistole bzw. im Griffbereich der Strahlpistole in der Kohlendioxidzuführung angebrachten Öffnungs-/ Schließventil 14 auch ein an der Druckluftzuführung stromabwärts befindliches Öffnungs- und Schließventil 10a für den Druckluftstrom betätigt wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8-9, dadurch gekennzeichnet, dass Kohlendioxidzuführung 3 und Druckluftzuführung 6 getrennt durch einen ein- oder auch mehrteiligen Aufnahme-/ Ventilblock 1 geführt werden, der vorzugsweise auch die Überdruck- Sicherheitsventile 2, 2a für Kohlendioxid und Druckluft aufnimmt und vorzugsweise direkt an der Kohlendioxidflasche 4 bzw. dem Kohlendioxidtank untergebracht ist.
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