WO2013079490A2 - Vorrichtung und verfahren zum nassstrahlen von strahlgut - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum nassstrahlen von strahlgut Download PDF

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WO2013079490A2
WO2013079490A2 PCT/EP2012/073752 EP2012073752W WO2013079490A2 WO 2013079490 A2 WO2013079490 A2 WO 2013079490A2 EP 2012073752 W EP2012073752 W EP 2012073752W WO 2013079490 A2 WO2013079490 A2 WO 2013079490A2
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supply line
compressed air
blasting
pressure
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Werner Hunziker
Original Assignee
Werner Hunziker
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Publication date
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    • 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
    • B24C7/0007—Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts the abrasive material being fed in a liquid carrier
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a device for wet blasting workpieces, comprising at least one container for receiving and dispensing abrasive containing suspension, at least one blasting device, such as blasting gun, for blasting the suspension onto the work piece (s), the blasting device by means of at least one Supply line with the container is in communication and wherein the device at least one pressurizing device for selectively pressurizing suspension for the purpose of promoting the suspension from the container through the supply line and through the jet gun through or for the purpose of achieving the jet pressure of the suspension.
  • a generic jet system in which a so-called. Injector blasting gun is provided.
  • the suspension is introduced into the blasting gun by means of a supply line and, in the interior of the gun, first passes through a flow space enclosed by the gun housing to the aforementioned front nozzle.
  • the known injector blasting gun additionally has a tubular injector which extends from the outside through the gun housing and through the flow chamber surrounded by the gun housing so far into the gun interior, that the mouth of the injector is leaving a free annular gap within the attachment nozzle.
  • the injector injects a high-pressure stream of compressed air into the attachment nozzle, which according to its pressure action or force directed towards the outlet opening also accelerates the suspension flowing in through the annular gap and finally forces it out of the blasting gun. at proper operation results on the inlet side of the attachment nozzle and in the flow space of the blasting gun a negative pressure, as the effect of further suspension from the supply line is sucked by the suspension container. While such injector blasting guns are well suited for use with a dry blasting medium (ie without the addition of liquid) and offer a cost-effective solution, especially when wet blasting often creates a rather unfavorable spray pattern with a more intensive irradiation in the center and a comparatively weaker blasted scattering zone along the circumference.
  • the additional difficulty is that the performance of such injector blasting guns is only slight, since the suspension can only be sucked in to a limited extent by means of the compressed air jet from the injector.
  • the suspension is pumped by a pump to the jet gun, for example.
  • a conventional or modified Submersible pump which is usually a centrifugal pump.
  • the present invention seeks to further develop a generic device for wet blasting advantageous.
  • the device comprises at least one compressed air supply device having at least one compressed air supply line and at least one compressed air source, wherein the compressed air supply line to the supply line, which supplies the jet suspension, is connected and is connected directly or indirectly with the compressed air source, wherein it is preferably provided that at least one valve is provided in the compressed air supply line, which can be opened and closed optionally.
  • the suspension and the supplied air do not first meet in the nozzle, but already in the supply line, through which the suspension flows to the blasting gun. Investigations and tests have shown that this, in particular in connection with the following possibilities for the preferred development, advantageously on the blasting result, the constructive costs and operating costs.
  • the invention is based in particular on the recognition that in the supply line of the suspension (one could also speak of the suspension supply line) supplied air volume flow, which in relation to the same time unit enforced suspension volume flow significantly lower than at the explained prior art already leads to an advantageous effect on the beam result.
  • compressed air flow rate is chosen so low that in a preferred finely dispersed introduction of the air bubbles in the suspension so sufficient spacing between air bubbles in the suspension results that the air bubbles no or only a comparatively small Have a tendency to bond together, allowing for a continuous jet of emulsion without undesirable pulsation.
  • a first possibility provides that the compressed air supply line is connected to the supply line of the suspension with respect to the suspension flow direction before, preferably immediately before, the blasting gun.
  • suspension supply line the more general term supply line is preferred for differentiation from the compressed air supply line, since these, in addition to suspension transported in some areas, depending on the location of the air feed, in turn, with air.
  • the said supply line can be, for example, a supply hose, or the supply line can consist of several components and, for example, comprise a supply hose.
  • the compressed air supply line is connected to the supply hose or, for example, connected to the supply line with respect to the suspension flow direction immediately before the hose start.
  • the blasting gun it is preferred that it has at least one blasting medium outlet opening and at least one blasting-agent outlet opening in front of the blasting nozzle upstream of the suspension flow direction.
  • the supply line comprises at least one mixing device, which is arranged in front of the jet nozzle, preferably in front of the blasting gun, with respect to the suspension flow direction.
  • Said mixing device may comprise a mixer housing, in which one or more mixer elements in the suspension-flow through housing cross-section position and position fixed (ie static) are arranged, wherein it may preferably be provided that the Compressed air supply line to the mixer housing, preferably in relation to the suspension flow direction in front of the mixer elements or is connected.
  • the supply line extends into the blasting gun, wherein, for example, the mixing device of the supply line is arranged in the blasting gun.
  • the compressed air supply line is connected in or on the blasting gun to the supply line for suspension, preferably to the mixer housing.
  • the supply line for suspension as a hose, as a pipe or the like, or as a mere suitable for flow through opening or cavity (eg. As a bore) in the jet or in particular in the blasting gun extend.
  • the mixing device there is the possibility that it has a plurality of mixer elements which, viewed in the flow direction of the suspension, are arranged one behind the other.
  • the mixer elements may, for example, be lamellar or wing-like flow guide elements which, for example, may be fastened to the mixer housing on the inside.
  • Various mixer elements arranged in spaced-apart flow cross-sections may have installation layers which are different from one another, in particular twisted to one another, in order to improve the effect of thorough mixing of the suspension.
  • the mixer elements are lamellae whose longitudinal ends are rotated relative to one another about an imaginary plane of rotation along the supply line by a quarter turn, wherein it is further preferred that at least one first mixer element is provided on which a first direction of rotation of the Longitudinal ends is selected to each other, and that at least a second mixer element is provided, the longitudinal ends of each other in a second, opposite to the first direction of rotation twisting direction of rotation are rotated.
  • a further preferred embodiment provides that the compressed air supply line is connected to an air supply nozzle, which is preferably designed as an injection needle, and that the air supply nozzle opens into the supply line, preferably perpendicular to the flow direction of the suspension.
  • the injection needle can be inserted directly into the wall of the supply tube and held therein according to the radial pressure, without the need for further holding elements.
  • separate fasteners can be used.
  • the air supply nozzle has an inner diameter which is less than or equal to one millimeter and / or that the ratio of inner diameter of the jet nozzle to inner diameter of the air supply nozzle is greater than 10, and preferably about 15. This ratio is many times greater than in the known injector jet guns, in which typically the jet nozzle has a diameter of 15 mm and the air nozzle a
  • a further preferred embodiment provides that the pressurizing device is adjusted or adjustable so that the flow velocity of the suspension with respect to the flow direction behind the connection of the compressed air supply line is nowhere less than 2 m / sec. It is also preferred that the compressed air supply device is optionally adjustable so that the pressure of the compressed air supplied by the compressed air supply line either higher, preferably about 1 bar or about 2 bar higher than or about the same size or only slightly higher than the pressure of the pressurized by the pressurizing suspension. While compressed air is fed into the supply line in the pressure setting selected in this respect, no air is supplied in the alternatively possible setting, in which the pressure in the compressed air supply line corresponds to the suspension pressure, but a suspension return flow into the compressed air supply line and a there avoid constipation.
  • the pressurizing device it is preferred that it has at least one first pressurizing line connected to the pressure vessel and connected to a compressed air source by means of a pressure regulator, which can be selectively opened and closed by means of a valve, closing devices for optionally pressure-tight closure of the container are provided. If the container filled proportionately with suspension is pressurized by the pressurizing line, preferably by an upper section of the container housing, this causes the suspension to be displaced and pushed out of the container by the supply line immersed therein and to be pressurized (so-called jet pressure) the blasting gun flows.
  • a pressure regulator which can be selectively opened and closed by means of a valve, closing devices for optionally pressure-tight closure of the container are provided.
  • the compressed air supply line has an input on the side in two branches, one of which is connected by a selectively openable or closable valve to the aforementioned pressurization line, and of which the other line branch by means of a optionally to be opened or closed HYden valve to a compressed air line, in which there is a higher air pressure compared to the pressurizing line connected.
  • the pressurization device may have at least one pump through which suspension flows during operation, for example a submersible pump or a centrifugal pump.
  • a mixing device is present as described above.
  • the invention further relates to a method for wet blasting of one or more workpieces.
  • the object of the invention is to further develop such a method.
  • the object is achieved according to the invention first and essentially in conjunction with the features that a device for wet blasting is used, which has one or more of the features described above.
  • the compressed air volume flow supplied by means of the compressed air supply device and the suspension volume flow supplied by the supply line are coordinated so that the ratio of compressed air volume flow to suspension volume flow, preferably if both Volume flows to ambient pressure, in particular to 1 bar, converted, smaller than the value 1 and preferably corresponds to approximately 0.5.
  • suspension in particular with respect to the amount of suspension only a very small Air supplied.
  • a preferred embodiment also provides that suspension in the container with suspension pressure, which is preferably 3 bar, is applied and that compressed air in the compressed air supply line at least temporarily with air pressure which is higher, preferably by 2 bar higher than said suspension pressure , is charged.
  • devices may be present which are suitable for automatically adjusting or adapting the air pressure as a function of a suspension pressure preselected by the user so as to automatically produce a desired pressure difference, preferably around 2 bar , It is then sufficient that the user only the
  • Suspension or jet pressure selects or regulates, while the air pressure in the compressed air supply line is then readjusted automatically according to the desired pressure difference.
  • a jet device can be used with a jet nozzle whose beam cross-section is, for example, 40 mm 2 .
  • the jet device is fed through the supply line, a suspension stream, which, if it is converted to ambient pressure (ie preferably to about 1 bar), corresponds to a volume flow of about 0.8 liters of suspension per second.
  • a compressed air flow is supplied through the compressed air supply line, which, if it is converted to ambient pressure (ie relaxed air at preferably about 1 bar), corresponds to a volume flow of about 0.4 liters of air per second .
  • ambient pressure ie relaxed air at preferably about 1 bar
  • the adjustment of the volume flows can be carried out, for example, by means of tables familiar to the person skilled in the art.
  • the specification of a volume flow of 0.4 liters of relaxed air per second refers to the preferred differential pressure of 2 bar and preferably remains the same or at least in a preferred embodiment of the device, if, for example, the suspension Onstik changed, but the pressure difference is kept constant to the air pressure.
  • the method can also be developed advantageously by using for the wet-blasting a suspension comprising at least one liquid, such as, for example, water, and blasting agent comprising solid blasting agent particles, wherein it is provided that the blasting agent comprises blasting-agent particles of a first Blasting material and abrasive particles at least one of them different, second blasting medium type comprises.
  • a suspension comprising at least one liquid, such as, for example, water
  • blasting agent comprising solid blasting agent particles
  • the blasting agent comprises blasting-agent particles of a first Blasting material and abrasive particles at least one of them different, second blasting medium type comprises.
  • the suspension comprises a liquid and abrasive having solid abrasive particles
  • solid abrasive particles does not indicate a particular strength, but only serves to distinguish between the liquid and solid components of the suspension.
  • the term abrasive particles also does not specify a specific size of these particles, so that by this term, in addition to, for example, granular steel medium particles, it is also possible, for example, to grasp pulverulent abrasive particles.
  • we speak of abrasive particles in this broad meaning and also of abrasive grains so that for the further description also the usual terms grain size, grain size and grain size are used. class etc. can be used.
  • Blasting abrasive grain is understood to mean a coherent particle of a blasting medium, wherein the typical dimensions depending on the selected grain size of a few ⁇ can reach up to a few mm.
  • the term "grain group” refers to a grain size produced with undersize and oversize, characterized by a lower and upper test grain size, in which the permitted proportions are specified outside the two test grain sizes.
  • the so-called grain size is a fineness feature with the dimension length, for example the nominal diameter of the analytical sieve opening, which can barely pass the abrasive grain.
  • the grain shape indicates the geometric shape of the grain, for example, spherical, cylindrical, cube-shaped, irregular, with a smooth or fissured surface on.
  • blasting agent To speak in this respect of two mutually different types of blasting agent is sufficient if they differ in at least one criterion. With certain abrasives, it can be observed that they change certain features or characteristics with increasing duration of use or radiation. For example, in the course of time, the size, the abrasiveness, etc., may decrease. Unless otherwise specified in comparisons of blasting material types, these comparisons apply at least to the as yet unused initial state of the blasting medium particles concerned. In order for the suspension used for blasting to be retained as a mixture of liquid and solid particles, the solid blasting agents preferably have some material that is insoluble in the liquid, wherein In principle, all blasting agents known for the wet blasting method can be used.
  • the at least average comparison means that an average or average value determined for the abrasive particles of the first abrasive species is compared with an average or average value to be determined for the abrasive particles of the second abrasive species.
  • the blasting agent particles of the second blasting medium Due to their comparatively larger mass per individual blasting agent particles (or per blasting agent grain), the blasting agent particles of the second blasting medium have a comparatively greater kinetic energy when they impinge on the workpiece surface, but on the other hand they have a comparatively lower hardness than the blasting agent particles of the first blasting medium.
  • the use of a suspension with blasting agent species differing from each other is particularly advantageous for certain blasting tasks in which, on the one hand, only a small workpiece removal and a high surface smoothness on certain surface areas and, on the other hand, removal of certain surface sections is required by burrs, and this is now even possible in only one operation.
  • a typical example is jet tasks, in which cutting edge machining tools form the workpieces.
  • an abrasive blasting agent such as corundum is required.
  • the intention is to achieve a limited rounding of the cutting edges by means of a workpiece removal, but at the same time to leave the lowest possible surface roughness. This is achieved by selecting, for example, corundum in comparatively small grain sizes as the so-called first type of blasting medium.
  • Granulations of No. 320 this corresponds to a typical particle size of 16 ⁇ to 49 ⁇
  • No. 500 this corresponds to a typical particle size of 5 ⁇ to 25 ⁇ are used.
  • the desired rounding of the cutting edges then takes place by means of the blasting agent particles of the first blasting medium by a grinding and / or polishing process which produces a high surface smoothness.
  • the removal of the grinding burrs by grinding away or polishing off is not possible.
  • the blasting particles of the selected so-called second blasting abrasive species have a comparatively larger mass and consequently greater kinetic energy, these can cause the grinding burrs to buckle, eventually break off and possibly level into the surface without the effect of the blasting agent particles of the so-called first blasting abrasive grade ( ie in the example of Korundstrahlffens) to influence.
  • the abrasive particles of the second type of abrasive material may, for example, be broken thermoset granules, as used, for example, in dry blasting systems.
  • the different hardness of the two blasting agent types can be advantageously used in particular in a preferred development of the method, in which a workpiece is used whose hardness is less than the hardness of Strahlstoffteilchen the first Strahlffensorte and greater than the hardness of Strahlstoffteilchen the second blasting abrasive.
  • the density and / or the volume per blasting agent particle is larger in the second blasting medium than in the first blasting medium.
  • the density of the material having the abrasive grains is higher than, preferably one (not necessarily integer), several times higher, and more preferably many times higher, than the density of the material of the first abrasive species in the second abrasive species.
  • the material density in the second blasting medium type may be about 4 kg / dm 3 and in the first blasting medium type, for example about 1.3 kg / dm 3 .
  • the abrasiveness of the abrasive particles of the first abrasive species is greater than the abrasiveness of the abrasive particles of the second abrasive species.
  • the first type of abrasive can have a higher abrasiveness but also with respect to a whole group of materials, for example against workpieces made of metallic or ceramic materials or of plastic (in particular elastomers or thermosetting plastics). It is furthermore preferred that, preferably on average, the mean maximum roughness of the abrasive particles of the first abrasive species is greater than the average maximum roughness of the abrasive particles of the second abrasive species.
  • Blasting agent particles of the first blasting medium type may alternatively or in combination, for example, have corundum, silicon oxide, silicon carbide, glass powder, quartz powder, glass beads or the like.
  • the abrasive particles of the first abrasive species are mineral material. loading
  • the blasting agent particles have duroplastic, which may be broken-up duroplastic granules.
  • the blasting agent particles of the second blasting medium type have, alternatively or in combination, plastic, fine ceramics and / or zinc or aluminum granules.
  • blasting agent particles of the first blasting medium type are designed to be comparatively angular and that blasting agent particles of the second blasting medium type are smooth in comparison, for example cylindrical or spherical.
  • blasting agent particles of the first type of blasting medium are dust-tight and have, in particular, polished red
  • the method can advantageously be carried out by selecting, for example, polyamide grains, preferably having a smooth surface, as the blasting medium particles of the second blasting-medium type. Grains preferably cylindrical or cube-like shape, whose dimensions are preferably less than 1 mm.
  • suspension whose abrasive particles of the second abrasive species are plastically or elastically deformable.
  • suspension is used whose abrasive particles of the second abrasive species are produced as granules, preferably of vegetable material.
  • the device can be developed advantageously by having, for example, a blasting cubicle for receiving one or more workpieces and by having means which are adapted to the recovery of suspension from the blasting cubicle into the container, wherein it is preferably provided that the The amount of suspension present in total or circulating in the device is greater, preferably many times greater, than the quantity of suspension received in the container, preferably on average over time. With a dimensioning of the container adapted to this, the recovery of the suspension in the container causes a flow which keeps the suspension in motion and mixed, so that separation or separation into the various suspension components is counteracted.
  • At least one pressurizing device is preferred instead of a pump through which the suspension flows Displacement of the suspension in the beam line pressurized.
  • the container can also be spoken of a pressure vessel.
  • the container is preferably made higher than thick.
  • Fig. 1 schematically simplifies a device according to the invention for
  • Fig. 1a is an enlargement of detail Ia of Fig. 1;
  • FIG. 2 schematically shows an apparatus according to the invention for wet blasting according to a second preferred embodiment, during the preparation of the blasting operation;
  • FIG. 3 shows the device shown in FIG. 2, in ready-to-jet mode
  • Fig. 4 shows the apparatus shown in Figs. 2, 3 during blasting operation
  • FIGS. 2 to 4 shows the device shown in FIGS. 2 to 4, during the blasting operation with the recovery of blasting agent
  • FIG. 6 shows the apparatus shown in FIGS. 2 to 5 in jet readiness with, in addition to FIG. 3, additionally activated circulation of the suspension in the container used for receiving and delivering suspension to the blasting gun; 7 shows in a sectional view a pressure lock for suspension of the device according to the invention in accordance with one of the FIGS. 2 to 6 slightly modified embodiment and in contrast in magnification;
  • Fig. 7a is a plan view of the lid of the pressure lock according to Figure 7, with structures and mounting elements are not shown.
  • FIGS. 8 schematically shows a device according to the invention for wet blasting in accordance with yet another preferred embodiment, in which, unlike the example of FIGS. 2 to 6, two pressure locks for suspension are provided for intermittent operation;
  • FIG. 9 is a sectional view of a container for receiving and dispensing suspension to the blasting gun in one of Fig. 8 slightly modified
  • 9a is a plan view of the lid of the container of FIG. 9; 10 shows schematically an overall view of a device according to the invention for wet blasting in accordance with the preferred embodiment shown in Figures 2 to 6, starting from the operating condition in Figure 4, a compressed air supply device for compressed air supply was activated in the supply line of the suspension ..;
  • FIG. 11 is a sectional view, enlarged in comparison to FIG. 10 and shortened by means of a fracture, of the blasting gun shown in FIG and a portion of its supply line for suspension with compressed air supply line connected thereto;
  • FIG. 12 schematically shows a device according to the invention for wet blasting, according to yet another preferred embodiment, deviating from Figure 4, the compressed air supply line is connected to the mixer housing arranged in front of the blasting nozzle mixing device, with still switched off compressed air feed into the mixer housing;
  • FIG. 13 shows the arrangement shown in FIG. 12, but with compressed air feed into the mixer housing included in the suspension supply line;
  • FIG. FIG. 14 is a sectional view, enlarged in comparison to FIG. 13, of the blasting gun shown there with the compressed air supply line connected to the mixer housing and
  • FIG. 13 shows the arrangement shown in FIG. 12, but with compressed air feed into the mixer housing included in the suspension supply line;
  • FIG. FIG. 14 is a sectional view, enlarged in comparison to FIG. 13, of the blasting gun shown there with the compressed air supply line connected to the mixer housing and
  • FIG. 14 is a sectional view, enlarged in comparison to FIG. 13, of the blasting gun shown there with the compressed air supply line connected to the mixer housing and
  • Fig. 15 is a schematically simplified, high magnification of a designated in Fig. 5 with XV section of the blasting agent-containing suspension.
  • the device 1 comprises a blasting cubicle 2, in whose inner blasting chamber 3 by means of a holding device tion 4 a workpiece 5 for the purpose of a wet-jet treatment of its workpiece surface 6 is temporarily or releasably supported.
  • a jet device 8 which in the example is a jet gun 9
  • suspension 10 is irradiated onto the freely accessible workpiece surface 6 under a jet pressure which is higher than the ambient pressure.
  • the suspension comprises a liquid 11, in the example water, and blasting agent 12, which is composed of a very large number of solid abrasive particles 13, 14.
  • blasting agent 12 which is composed of a very large number of solid abrasive particles 13, 14.
  • the particles of abrasive particles 13 of a first type of abrasive means and of different abrasive particles 14 of a second type of abrasive medium are used.
  • the blasting agent particles 14 have a larger mass per blasting agent particle, ie a greater weight, a comparatively lower hardness and a comparatively smoother surface.
  • the abrasive particles 13 are corundum and the abrasive particles 14 to Duroplastgranulat.
  • the suspension is initially stored in a container 15, which may also be referred to as a pressure vessel in view of its still-explained function and significance.
  • the container 15 is in fluid communication with the jet device 8 by means of a supply line 16.
  • a total of greatly simplified a pressurizing device is indicated.
  • the arrow leading from there to the container 15 represents a preferred embodiment, in which the pressurizing device 17 pressurizes the interior 18 of the container 15 to displace suspension 10 into the supply line 16 with overpressure.
  • the pressurizing device 17 can have a compressed air source and a pressurizing line leading from there to the pressure-tight sealable container 15, so that no pump through which the suspension 10 flows is required.
  • the pressurizing device 17 alternatively, it could be a pump which could either be inserted into the supply line 16 or, for example, be arranged as a submersible pump in the container 15 ,
  • the device 1 comprises for adding comparatively small amounts of air into the suspension a compressed air supply device 19, which includes the components contained in the imaginary system boundary 20 and the compressed air supply line 21, which in the embodiment in the flow direction 22 of the suspension 10 viewed in front of the blasting gun 9 opens from the side into the supply line 16.
  • the compressed air supply device 19 comprises a compressed air source 32, which may be, for example, a compressed air generating pump or a supply line.
  • the compressed air supply line 21 has on the input side a branching into two line branches, of which the one line branch 24 has an optional opening or closing valve 26 and is fed with the valve 26 open by the compressed air source 32, wherein the air pressure in the line branch 24 means a pressure regulator 28 is adjustable.
  • the other line branch 25 has a valve 29 which can be optionally opened or closed, and is opened when the valve is open
  • Valve 29 is also fed by the compressed air source 32, wherein the air pressure in the line branch 25 by means of a pressure regulator 31 is individually or deviating adjustable.
  • the pressure set by the pressure regulator 28 for the line branch 24 corresponds to the pressure exerted by the pressure applying device 17 on the suspension 10 in the container 15, whereas with the pressure regulator 31 for the line branch 25 a higher pressure is preselected is.
  • the valves 26, 29 one valve is closed and the other is opened, this assignment is switchable. If, as indicated in Figure 1 by "X", the valve 26 is closed and the valve 29 is opened, the air pressure in the compressed air supply line 21 is greater than the suspension pressure in the supply line 16, so that compressed air is fed into the supply line 16.
  • the suspension pressure in the supply line 16 so that no compressed air is fed into the supply line 16, but on the other hand prevents penetration of suspension 10 in the compressed air supply line 21 becomes.
  • the air pressure in the compressed air supply line 21 could also be set slightly higher if necessary.
  • the explained different valve positions can also be clocked in time, in particular automatically, so that air is supplied during beam operation only during one or more time intervals. It has been shown that even by supplying very small amounts of air or an air volume flow which is considerably lower than the suspension volume flow, a clear acceleration of the suspension in the jet nozzle and improvement of the jet effect can already be achieved.
  • a device 1 according to the invention and a method according to the invention are further preferred
  • a valve 30 which in the example is a pneumatically actuated pinch valve, is arranged. This is selectively opened or closed by means of a control line 33 arranged in a control line 34. For identification of a closed The symbol "X" is used for each valve position.
  • a return line 35 which extends from a pressure lock 36 arranged below the blast cabin 2 into the container 15, has also been added. In the return line 35 is a valve 62, which is also a pneumatically controllable pinch valve arranged.
  • the container 15 is designed with respect to all ports so that it can be pressure-sealed from the environment, wherein a arranged in the pressurizing line 27 valve 39 is provided to reduce the pressure in the interior of the container 15 if necessary can.
  • the said pressure lock 36 can be closed pressure-tight to the outside environment and in its supply and discharge lines, wherein 40 denotes a valve by means of which the pressure lock with air from the interior of the (not pressure-tight) blasting room or vent ,
  • the blast cabin 2 has a funnel bottom 41, which collects sprayed suspension 10 by means of the blasting device 8, so that it can flow off into the pressure lock 36 through a central bottom opening 42 when it is open.
  • a pressure control valve From the pressure regulator 28 (it is a pressure control valve) branches parallel to the pressurizing line 27, which has a valve 7, which can be opened and closed optionally, and is connected to the container 15, a further pressurizing line 43 with a valve 44, which optionally opens and closes, and leads into the pressure lock 36.
  • a further pressurizing line 43 with a valve 44, which optionally opens and closes, and leads into the pressure lock 36.
  • an opening of the valve 44 has two effects. First, a cone-shaped sealing body 45 is displaced upwards against a seal seat and pressed by the inflowing compressed air, thereby sealing the bottom opening 42 in a pressure-tight manner.
  • the pump 51 denotes a pneumatically operated pump, which in the example is a diaphragm pump. This is connected to a further pressure regulator 54 by means of a compressed air line 52 in which a valve 53, which can optionally be opened and closed, is arranged.
  • the total of three existing in the example pressure regulators 28, 31 and 54 may be known per se control valves, such as preferably proportional valves, act.
  • the pump 51 can serve to mix the suspension 10 received in the container 15, preferably after longer periods of stoppage of the blasting machine, in order to counteract a drop of blasting agent in the liquid.
  • the two connections of the pump 51 are connected to an intake pipe 55 and to an outflow pipe 56, wherein in the container 15 the opening of the intake pipe 55 is placed clearly above the opening of the outflow pipe 56.
  • the opening of the discharge pipe 56 is located only a short distance above the bottom of the container 15. This makes it possible, after longer downtimes, to suck liquid by means of the suction pipe 55 and convey it through the discharge pipe 56 from below into the Mixing suspension 10, whereby a Verwirbelungsströmung arises, which leads to an overall uniform distribution of the blasting agent 12 in the liquid 11, or this uniform mixing favors and maintains.
  • the central compressed air source 32 is a compressed air connection.
  • An outgoing central supply line 57 branches off parallel to the pressure regulators 28, 31 and 54.
  • the compressed air supply line 21 is indirectly connected to the compressed air source 32 with regard to the lines and valves connected therebetween.
  • the pressure regulator 54 is located, connects only the compressed air line 52 at.
  • FIG. 2 shows an operating state for filling the blasting agent or the suspension 10 into the blasting chamber 3 and for transporting it through the pressure lock 36 and the return line 35 into the container 15.
  • the pressure lock 36 has an upper level probe 60 which indicates a corresponding filling. and a lower level probe 61 which indicates emptying up to this level.
  • the suspension 10 is filled with initially closed valve 44 and can thus flow into the open top pressure lock 36.
  • the venting valve 40 is closed, the valve 44 opened and thereby closed the bottom opening 42, the pressure lock 36 pressurized and pumped suspension 10 through the return line 35 and the open valve 62 into the container 15 while the valve 39 is opened.
  • FIG. 3 shows a subsequent operating state in which the device 1 is in ready-to-jet mode.
  • the suspension in the container is pressurized with the valve 7 open by the pressurizing line 27 while the valves 30, 39 and 62 are closed.
  • the suspension 10 in the container is under pressure, in accordance with the pressure set on the regulator 28.
  • FIG. 4 shows an operating state in which suspension 10 from blasting device 8 is blasted onto a workpiece 5 according to the blasting pressure determined by pressure regulator 28.
  • the valve 30 was opened.
  • the suspension pumped out or out of the container 15 is replaced by inflowing compressed air because of the still open valve 7, the pressure on the suspension 10 remaining the same.
  • the valve 44 is closed and the venting valve 40 is opened, so that the bottom opening 42 is open and the suspension 10 can flow back into the pressure lock 36.
  • FIG. 5 shows a further operating state in which an automatic recovery of suspension 10 takes place during the blasting operation from the pressure spool 36 into the container 15.
  • This operating condition is triggered when the upper level probe 60 is reached. This causes valves 44 and 62 to open and valves 40 and 7 to close.
  • the compressed air flowing through the pressurizing line 43 presses the suspension 10 From the pressure lock into the container 15 and from there to the jet device 8.
  • the container 15 which is also referred to as a pressure vessel, there is now practically the same pressure as in the lock 36, and from the pressure lock 36 flows the same amount on suspension 10 to the container 15 as emerges from the jet device 8. Since, however, during the transition from the operating state of FIG. 4 to the operating state from FIG.
  • the flow rate of the suspension 10 through the return line 35 can be slightly higher than the flow velocity to compensate for the amount of suspension through the supply line 16. This can be achieved by lowering the pressure in the container 15 slightly below the pressure in the pressure lock 36 by means of the valve 39. Due to the resulting small pressure difference between pressure lock and container, the level in the latter rises slightly. With this measure, it can also be achieved that the recovery is slowly completed when the jet process is interrupted. If the lower level sensor 61 is reached in the pressure lock, it is possible to switch back to the operating state according to FIG. 4, so that intermittent operation is possible.
  • the device 1 advantageously has no pump 10 through which the suspension flows, so that the unwanted separation of the suspension, which is typical for pumps, and the wear occurring thereon are avoided.
  • FIG. 6 shows a modification of the operating state shown in FIG. 3, in which the device 1 is in ready-to-jet mode. In order to mix the suspended in the container 15 under pressure suspension 10, the pump 51 was turned on.
  • FIG. 8 shows a device 1 according to a further preferred embodiment.
  • This has two, parallel to the bottom opening 42 connected pressure locks 36.
  • suspension 10 is pumped from the left in the viewing direction pressure lock 36 into the container 15, while simultaneously from the blast cabin 2 outflowing suspension 10 is collected in the adjacent pressure lock 36.
  • the switching over of these two functions of the pressure locks 36 can take place by means of the respective level sensors 60, 61.
  • FIGS. 9, 9a show a container 15 somewhat modified from FIG. 8 and shown in enlarged view. It has two connecting tubes 35 'for connecting one of the two return lines 35 present in FIG. 8.
  • Connection pipes 16 ' are provided for connection of a respective supply line 16 so that four jet devices 8 can be connected to it at the same time.
  • FIG. 10 shows an operating state in which, during the blasting operation, the compressed air supply device 19 has been set such that small air bubbles 63 are supplied to the suspension 10 flowing through the supply line 16.
  • the compressed air supply device 19 comprises the compressed air supply line 21 and the compressed air source 32 and the associated see lying pneumatic components. These include the line branches 24,
  • connection point 64 is located in the region of a supply hose 65, which is a component of the supply line 16.
  • the blasting device 8 shown in FIG. 11 has a blasting agent outlet opening 66 and a blast nozzle 67 located upstream of it in relation to the suspension flow direction 22, which has a constant flow cross section in a longitudinal section viewed in the flow direction in front of the blasting means outlet opening.
  • the supply line 16 comprises a mixing device 68.
  • three mixer elements 70 are fixed one behind the other in the flow direction 22 in the example. These are, for example, made of plastic or steel lamellae, whose two longitudinal ends 71, 72 are rotated relative to each other about an imaginary axis of rotation by a quarter turn each. Compared to the other two mixer elementen70 is the middle mixer element twisted in the opposite direction in order to achieve a good mixing effect.
  • FIG. 11 also shows that the compressed air supply line 21 is connected to the supply line 16 by means of an angle piece 73, so that the air supply takes place transversely directed to the flow direction 22.
  • an air supply nozzle 74 is firmly inserted by means of serving as a transition conical plastic part 75, which is formed in the example as an injection needle and inserted with its tip in the supply tube 65.
  • the inner diameter of the air supply nozzle 74 is significantly smaller than the inner diameter of the compressed air supply line and to a much greater extent smaller than the inner diameter of the supply line 16 of the suspension 10, so that particularly finely dispersed or small air bubbles 63 in the Suspension 10 (not shown in Figure 11 with) bring.
  • the outer diameter of the air supply nozzle 74 and the injection needle is 1.2 mm.
  • FIG. 12 differs from the exemplary embodiment shown in FIG. 10 in that the connection point 64 of the compressed air supply line 21 is located on the supply line 16 on the mixer housing 69.
  • FIG. 5 indicates an operating state in which the pressure in the compressed air supply line 21 corresponds to the pressure of the suspension 10 in the supply line 16 and consequently no air bubbles are supplied
  • FIG. 13 indicates the alternative operating state (cf. the already explained valve positions). in which finely distributed small air bubbles are introduced into the suspension 10.
  • FIG. 14 illustrates in enlargement a possible connection of the compressed air supply line to the mixer housing 69 of the supply line 16.
  • FIG. 15, in a manner similar to FIG. 1 a schematically illustrates the composition of the suspension 10 used in the example for blasting.
  • the blasting agent 12 comprises blasting agent particles 13 of a first blasting medium type as well as different or different blasting agent particles 14 of a second blasting medium type.
  • the Strahlstoffteilchen 13 are significantly smaller than the Strahlstoffteilchen 14 and have, based on each individual Strahlstoffteilchen, a comparatively lower mass. While the abrasive particles 14 are smooth surface spheres, the abrasive particles 13 are irregular and ragged in shape and have a sharp-edged surface. In this respect, the blasting agent particles 13 when hitting a workpiece surface 6 have a higher abrasiveness compared to the blasting agent particles 14, while the steel middle particles 14 have a comparatively higher kinetic energy when hitting them.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Nassstrahlen von einem oder mehreren Werkstücken (5), aufweisend zumindest einen Behälter (15) zur Aufnahme und zur Abgabe von Strahlmittel (12) enthaltender Suspension (10), zumindest eine Strahleinrichtung (8), wie bspw. eine Strahlpistole (9), zum Strahlen von Suspension (10) auf das oder die Werkstücke (5), wobei die Strahleinrichtung (8) mittels zumindest einer Zufuhrleitung (16) mit dem Behälter (15) verbunden ist, wobei die Zufuhrleitung (16) insbesondere ein Ventil (30) aufweist, das sich wahlweise öffnen und schließen lässt, und wobei die Vorrichtung (1) zumindest eine Druckbeaufschlagungseinrichtung (17) aufweist zur wahlweisen Druckbeaufschlagung von Suspension (10). Um eine derartige Vorrichtung vorteilhaft weiterzubilden, wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung (1) zumindest eine Druckluft-Zufuhreinrichtung (19) umfasst, die zumindest eine Druckluft-Zufuhrleitung (21) und zumindest eine Druckluftquelle (32) aufweist, wobei die Druckluft-Zufuhrleitung (21) an die Zufuhrleitung (16) angeschlossen ist und mit der Druckluftquelle (32) mittelbar oder unmittelbar verbunden ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass zumindest ein Ventil (26, 29) in der Druckluft-Zufuhrleitung (21) vorgesehen ist, das sich wahlweise öffnen und schließen lässt. Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zum Nassstrahlen von einem oder mehreren Werkstücken (5).

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Nassstrahlen von Strahlgut
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nassstrahlen von Werkstücken, aufweisend zumindest einen Behälter zur Aufnahme und zur Abgabe von Strahlmittel enthaltender Suspension, zumindest eine Strahleinrichtung, wie bspw. Strahlpistole, zum Strahlen der Suspension auf das oder die Werkstücke, wobei die Strahleinrichtung mittels zumindest einer Zufuhrleitung mit dem Behälter in Verbindung steht und wobei die Vorrichtung zumindest eine Druckbeaufschlagungseinrichtung zur wahlweisen Druckbeaufschla- gung von Suspension zwecks Förderung der Suspension aus dem Behälter durch die Zufuhrleitung und durch die Strahlpistole hindurch bzw. zwecks Erzielung des Strahldrucks der Suspension.
Im Stand der Technik ist ein gattungsgemäßes Strahlsystem bekannt, bei dem eine sog. Injektor-Strahlpistole vorgesehen ist. Zusätzlich zu der Strahldüse, die sich bis zu der Austrittsöffnung erstreckt, ist eine in Strömungsrichtung vorgelagerte Vorsatzdüse vorhanden. Die Suspension wird mittels einer Zufuhrleitung in die Strahlpistole eingeleitet und gelangt im Pistoleninneren zunächst durch einen von dem Pistolengehäuse umschlossenen Strömungsraum zu der genannten Vorsatzdüse. Die bekannte Injektor-Strahlpistole weist zusätzlich einen rohrartigen Injektor auf, der sich von außen durch das Pistolengehäuse und durch den vom Pistolengehäuse umrandeten Strömungsraum so weit in das Pistoleninnere erstreckt, dass sich die Mündung des Injektors unter Belassung eines freien Ringspalts innerhalb der Vorsatzdüse befindet. Durch den Injektor wird ein mengenmäßig starker Druckluftstrom in die Vorsatzdüse ein- geblasen, der dort zufolge seiner in Richtung der Austrittsöffnung gerichteten Druckwirkung bzw. Kraft auch die durch den Ringspalt zuströmende Suspension mit beschleunigt und schließlich aus der Strahlpistole hinausdrückt. Bei ordnungsgemäßem Betrieb resultiert dadurch auf der Eintrittsseite der Vorsatzdüse und im Strömungsraum der Strahlpistole ein Unterdruck, als dessen Wirkung weitere Suspension aus der Zufuhrleitung von dem Suspensions- Behälter angesaugt wird. Während sich derartige Injektor-Strahlpistolen für die Anwendung mit trockenem Strahlmittel (also ohne Zusatz von Flüssigkeit) gut eignen und eine kostengünstige Lösung bieten, entsteht besonders beim Nassstrahlen häufig ein eher ungünstiges Strahlbild mit einer intensiveren Bestrahlung im Zentrum und einer vergleichsweise schwächer gestrahlten Streuzone entlang des Umfanges. Beim Nassstrahlen, bei dem eine das Strahlmittel enthal- tende Suspension aufgestrahlt wird, kommt als Erschwernis hinzu, dass die Leistung derartiger Injektor-Strahlpistolen nur gering ist, da sich die Suspension mittels des Druckluftstrahls aus dem Injektor nur begrenzt ansaugen lässt. Um eine derartige Strahlpistole mit einer bedeutend größeren Menge von Suspension pro Zeiteinheit zu versorgen als dies lediglich mit dem Unterdruck möglich ist, wird daher bei einer auch bekannten Weiterbildung des Strahlsystems die Suspension mit einer Pumpe zu der Strahlpistole gepumpt, bspw. mit einer herkömmlichen oder modifizierten Tauchpumpe, bei der es sich in der Regel um eine Zentrifugalpumpe handelt. Dann tritt allerdings die Problematik auf, dass die von der Pumpe kommende Suspension einen schnell fließenden Wasseranteil und einen bedeutend langsamer fließenden Strahlmittelanteil aufweist, wobei diese Segration bei jeder Richtungsänderung in einem Schlauch oder Rohr noch weiter verstärkt wird. Diese getrennten Ströme können sich auch in der Strahlpistole allenfalls zum Teil vermischen und die Wirkungsweise des Strahlsystems daher nachteilig beeinflussen. Als Schwierigkeit kommt hin- zu, dass bei der bekannten Injektor-Strahlpistole zufolge des vergleichsweise großen, durch den Injektor zugeführten Druckluftstromes auch die Gefahr besteht, dass der aus Suspension und Druckluft gebildete Strahl am Austritt der Strahlpistole pulsiert. Als nachteilig wird auch empfunden, dass das bekannte Strahlsystem einen hohen spezifischen, d. h. auf den damit durchgesetzten Suspensionsstrom bezogenen Druckluft- Volumenstrom verlangt, was hohe Betriebskosten nach sich zieht und auch gewisse Einschränkungen bei der Anwendung, bspw. betreffend den Zusatz von Additiven zu dem Strahlmittel, nach sich zieht.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Nassstrahlen vorteilhaft weiterzubilden. Insbesondere wird angestrebt, zumindest einzelne oder mehrere der zuvor genannten Einschränkungen zu vermeiden. Insbesondere wird auch angestrebt, dass die Vorrichtung bei wirtschaftlichem bzw. preiswertem Betrieb ein möglichst gleichmäßiges Strahlbild auf der Werkstückoberfläche ermöglicht. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß zunächst und im wesentlichen in Verbindung mit den Merkmalen gelöst, dass die Vorrichtung zumindest eine Druckluft-Zufuhreinrichtung umfasst, die zumindest eine Druckluft-Zufuhrleitung und zumindest eine Druckluftquelle aufweist, wobei die Druckluftzufuhrleitung an die Zufuhrleitung, welche der Strahleinrichtung Suspension zuführt, angeschlossen ist und mit der Druckluftquelle mittelbar oder unmittelbar verbunden ist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass zumindest ein Ventil in der Druckluft-Zufuhrleitung vorgesehen ist, das sich wahlweise öffnen und schließen lässt. Abweichend von der bekannten Injektor-Strahlpistole treffen die Suspension und die zugeführte Luft nicht erst in der Düse, sondern bereits in der Zufuhrleitung, durch welche die Suspension zu der Strahlpistole strömt, zusammen. Untersuchungen und Versuche haben gezeigt, dass sich dies, insbesondere in Verbindung mit den nachfolgend aufgezeigten Möglichkeiten zur bevorzugten Weiterbildung, vorteilhaft auf das Strahlergebnis, den konstrukti- ven Aufwand und die Betriebskosten auswirkt. Der Erfindung liegt dabei insbesondere auch die Erkenntnis zugrunde, dass ein in die Zufuhrleitung der Suspension (man könnte insofern auch von der Suspensions-Zufuhrleitung sprechen) zugeführter Luft- Volumenstrom, der in Bezug auf den in gleicher Zeiteinheit durchgesetzten Suspensions- Volumenstrom deutlich geringer als bei dem erläuterten Stand der Technik ist, bereits zu einer vorteilhaften Auswirkung auf das Strahlergebnis führt. Es wurde gefunden, dass eine feindisperse bzw. gleichmäßige Verteilung von sehr kleinen Luftbläschen in der Suspension bewirkt, dass die Luftbläschen in der Strahldüse expandieren und damit die Austritts geschwindigkeit der Suspension vergrößern, was eine beträchtliche Steigerung der Strahlwirkung zur Folge hat. Vorteilhaft wird diese Wirkung bereits mit einer im Vergleich zu dem erläuterten Stand der Technik äußerst geringen Druckluftmenge erreicht, so dass geringere Betriebskosten ermöglicht und auch ein Pulsieren des Strahls verhindert werden. Erfindungsgemäß wird die zugeführte geringe Druckluftmenge nicht zu dem Zweck zugeführt, die Suspension mittels eines Druckluftstrahles mitzureißen, sondern im Rahmen der Erfindung wird die Zuf örderung von Suspension zu der Strahleinrichtung bzw. Strahlpistole auf andere Weise mittels der besagten Druckbeaufschlagungseinrichtung erreicht. Der spezifische, d. h. auf den Suspensions- Volumenstrom bezogene, Druckluft- Volumenstrom wird so gering gewählt, dass bei einer bevorzugten feindispersen Einleitung der Luftbläschen in die Suspension eine so ausreichende Beabstandung zwischen Luftbläschen in der Suspension resultiert, dass die Luftblasen keine oder nur eine vergleichsweise geringe Neigung haben, sich miteinander zu verbinden, so dass ein kontinuier- licher Emulsionsstrahl ohne unerwünschtes Pulsieren ermöglicht wird. Andererseits wurde überraschend gefunden, dass selbst derart geringe Luftmengen ausreichen, um die Austrittsgeschwindigkeit der Suspension aus der Strahlpistole nennenswert zu vergrößern und eine beträchtliche Steigerung der Strahl- Wirkung zu erreichen. Diese Effekt wird auf die Expansion zumindest eines Teils der Luftbläschen in der Strahldüse zurückgeführt.
Es bestehen zahlreiche Möglichkeiten zur bevorzugten Weiterbildung. Eine ers- te Möglichkeit sieht vor, dass die Druckluft-Zufuhrleitung in Bezug auf die Suspensions-Strömungsrichtung vor, vorzugsweise unmittelbar vor, der Strahlpistole an die Zufuhrleitung der Suspension angeschlossen ist. Anstelle des auch möglichen Begriffes Suspensions-Zufuhrleitung wird zur Unterscheidung von der Druckluft-Zufuhrleitung der allgemeinere Begriff Zufuhrleitung bevorzugt, da diese, abhängig vom Ort der Lufteinspeisung, ihrerseits zusätzlich zu Suspension bereichsweise auch Luft mit transportiert. Bei der besagten Zufuhrleitung kann es sich bspw. um einen Zufuhrschlauch handeln, oder die Zufuhrleitung kann aus mehreren Bestandteilen bestehen und dabei bspw. einen Zufuhrschlauch umfassen. Es besteht die Möglichkeit, dass die Druckluft- Zufuhrleitung an den Zufuhrschlauch angeschlossen ist oder bspw. in Bezug auf die Suspensions-Strömungsrichtung unmittelbar vor dem Schlauchbeginn an die Zufuhrleitung angeschlossen ist.
In Bezug auf die Strahlpistole ist bevorzugt, dass diese zumindest eine Strahl- mittel- Austrittsöffnung und zumindest eine der Strahlmittel-Austrittsöffnung in Bezug auf die Suspensions-Strömungsrichtung vorgelagerte Strahldüse aufweist. Insbesondere in Verbindung damit besteht die Möglichkeit, dass die Zufuhrleitung zumindest eine Mischeinrichtung umfasst, die in Bezug auf die Suspensions-Strömungsrichtung vor der Strahldüse, vorzugsweise vor der Strahlpistole, angeordnet ist. Die besagte Mischeinrichtung kann ein Mischergehäuse aufweisen, in dem ein oder mehrere Mischerelemente in dem von Suspension durchströmten Gehäusehohlquerschnitt positions- und lagefest (also statisch) angeordnet sind, wobei vorzugsweise vorgesehen sein kann, dass die Druckluft-Zufuhrleitung an das Mischergehäuse, vorzugsweise in Bezug auf die Suspensions-Strömungsrichtung vor dem oder den Mischerelementen, angeschlossen ist. Auch besteht die Möglichkeit, dass sich die Zufuhrleitung bis in die Strahlpistole hinein erstreckt, wobei beispielsweise die Mischeinrichtung der Zufuhrleitung in der Strahlpistole angeordnet ist. Es besteht die Möglichkeit, dass die Druckluft-Zufuhrleitung in oder an der Strahlpistole an die Zufuhrleitung für Suspension, vorzugsweise an das Mischergehäuse, angeschlossen ist. Beispielsweise kann sich die Zufuhrleitung für Suspension als Schlauch, als Rohr oder dergleichen oder als bloße zur Durchströmung geeignete Öffnung bzw. Hohlraum (bspw. als Bohrung) in die Strahleinrichtung bzw. insbesondere in die Strahlpistole erstrecken.
Hinsichtlich der Mischeinrichtung besteht die Möglichkeit, dass diese mehrere Mischerelemente aufweist, die in Strömungsrichtung der Suspension betrachtet hintereinander angeordnet sind. Bei den Mischerelementen kann es sich bspw. um lamellen- oder flügelartige Strömungsleitelemente handeln, die bspw. an dem Mischergehäuse innen befestigt sein können. Verschiedene, in voneinander beabstandeten Strömungsquerschnitten angeordnete Mischerelemente können zueinander unterschiedliche, insbesondere zueinander verdrehte, Einbau- lagen aufweisen, um die Wirkung der Durchmischung der Suspension zu verbessern. Es ist bevorzugt, dass es sich bei den Mischerelementen um Lamellen handelt, deren Längsenden zueinander um eine gedachte Rotationsebene längs der Zufuhrleitung um je eine Vierteldrehung verdreht sind, wobei weiter bevorzugt ist, dass zumindest ein erstes Mischerelement vorgesehen ist, an dem eine erste Verdrehrichtung der Längsenden zueinander gewählt ist, und dass zumindest ein zweites Mischerelement vorgesehen ist, dessen Längsenden zueinander in einer zweiten, zu der ersten Verdrehrichtung entgegengesetzten Verdrehrichtung entgegengesetzten Verdrehrichtung verdreht sind. Insbeson- dere wenn sich die Mischeinrichtung in nur geringem Abstand hinter (also in Strömungsrichtung vor) der Strahldüse bzw. der Strahlpistole befindet, wirkt sich die dortige Durchmischung der festen und flüssigen Suspensions- Bestandteile vorteilhaft auf ein gleichmäßiges Strahlbild auf der Werkstück- Oberfläche aus.
Eine auch bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass die Druckluft-Zuleitung mit einer Luftzufuhrdüse, welche vorzugsweise als Injektionsnadel ausgebildet ist, verbunden ist, und dass die Luftzufuhrdüse in die Zufuhrleitung, vorzugs- weise senkrecht zur Strömungsrichtung der Suspension, einmündet. Bspw. kann die Injektionsnadel unmittelbar in die Wand des Zufuhrschlauches eingesteckt und darin zufolge der radialen Pressung festgehalten werden, ohne dass es weiterer Halteelemente bedarf. Alternativ können aber auch gesonderte Befestigungsmittel zum Einsatz gelangen. In Versuchen hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Luftzufuhrdüse einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner oder etwa gleich einem Millimeter ist und/ oder dass das Verhältnis von Innendurchmesser der Strahldüse zu Innendurchmesser der Luftzufuhrdüse größer als 10 ist und vorzugsweise etwa 15 beträgt. Dieses Verhältnis ist um ein Vielfaches größer als bei den bekannten Injektor-Strahlpistolen, bei denen ty- pisch die Strahldüse einen Durchmesser von 15 mm und die Luftdüse einen
Durchmesser von 5 mm aufweist, so dass das Verhältnis nur den Wert 3 besitzt.
Eine auch bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass die Druckbeaufschlagungseinrichtung so eingestellt oder so einstellbar ist, dass die Strömungsgeschwin- digkeit der Suspension in Bezug auf die Strömungsrichtung hinter dem An- schluss der Druckluft-Zuleitung nirgendwo kleiner als 2 m/ sec beträgt. Bevorzugt ist auch, dass die Druckluft-Zufuhreinrichtung wahlweise so einstellbar ist, dass der Druck der durch die Druckluft-Zuleitung zugeführten Druckluft entweder höher, vorzugsweise etwa 1 bar oder etwa 2 bar höher, als oder etwa gleich groß oder nur geringfügig höher wie der Druck der von der Druckbeaufschlagungseinrichtung druckbeaufschlagten Suspension ist. Während bei der insofern höher gewählten Druckeinstellung Druckluft in die Zufuhrleitung ein- gespeist wird, wird bei der alternativ möglichen Einstellung, bei welcher der Druck in der Druckluft-Zuleitung dem Suspensionsdruck entspricht, keine Luft zugeführt, aber ein Suspensionsrückfluss in die Druckluft-Zuleitung und eine dortige Verstopfung vermieden. Betreffend die Druckbeaufschlagungseinrichtung ist bevorzugt, dass diese zumindest eine erste, mit dem Druckbehälter in Verbindung stehende und mittels eines Druckreglers an eine Druckluftquelle angeschlossene Druckbeaufschlagungsleitung aufweist, die mittels eines Ventils wahlweise geöffnet und geschlossen werden kann, wobei Verschlusseinrichtungen zum wahlweise druck- dichten Verschluss des Behälters vorgesehen sind. Wird der anteilig mit Suspension gefüllte Behälter durch die Druckbeaufschlagungsleitung, vorzugsweise durch einen oberen Abschnitt des Behältergehäuses, mit Druck beaufschlagt, bewirkt dies, dass die Suspension verdrängt und durch die darin eintauchende Zufuhrleitung aus dem Behälter hinausgedrückt und mit entsprechendem Druck (sog. Strahldruck) zu der Strahlpistole strömt. Es kann somit auf die bei herkömmlichen Nassstrahl-Systemen vorhandene, von Suspension durchströmte Zentrifugalpumpe verzichtet und die damit verbundene Auftrennung der Suspension in flüssige und feste Bestandteile vermieden werden. Auch ist weiter bevorzugt, dass die Druckluft-Zufuhrleitung eingangsseitig eine Aufzwei- gung in zwei Leitungszweige aufweist, von denen der eine Leitungszweig mittels eines wahlweise zu öffnenden oder zu verschließenden Ventils an die zuvor genannte Druckbeaufschlagungsleitung angeschlossen ist, und von denen der andere Leitungszweig mittels eines wahlweise zu öffnenden oder zu verschlie- ßenden Ventils an eine Druckluft-Leitung, in der ein im Vergleich zu der Druckbeaufschlagungsleitung höherer Luftdruck herrscht, angeschlossen ist. Zu den insofern möglichen Wirkungen und Vorteilen wird auf die vorangehende Beschreibung Bezug genommen.
Alternativ besteht aber die Möglichkeit, dass die Druckbeaufschlagungseinrichtung zumindest eine, im Betrieb von Suspension durchströmte Pumpe, wie beispielsweise eine Tauchpumpe oder eine Zentrifugalpumpe, aufweist. Insbesondere in diesem Zusammenhang ist bevorzugt, dass wie zuvor beschrieben eine Mischeinrichtung vorhanden ist.
Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zum Nassstrahlen von einem oder mehreren Werkstücken. Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung insofern die Aufgabe zugrunde, ein der- artiges Verfahren vorteilhaft weiterzubilden. Gelöst wird die Aufgabe nach der Erfindung zunächst und im wesentlichen in Verbindung mit den Merkmalen, dass eine Vorrichtung zum Nassstrahlen verwendet wird, welche einzelne oder mehrere der dazu vorangehend beschriebenen Merkmale aufweist. Bei einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der mittels der Druckluft-Zufuhreinrichtung zugeführte Druckluft- Volumenstrom und der mittels der Zufuhrleitung zugeführte Suspensions- Volumenstrom so aufeinander abgestimmt werden, dass das Verhältnis aus Druckluft- Volumenstrom zu Suspensions- Volumenstrom, vorzugsweise wenn man beide Volumenströme auf Umgebungsdruck, insbesondere auf 1 bar, umrechnet, kleiner als der Wert 1 ist und vorzugsweise etwa dem Wert 0,5 entspricht. Es versteht sich, dass auch abweichende Verhältnisse möglich sind, die bspw. den Wert 0,1 oder 0,2 oder 0,3 oder dergleichen annehmen könnten. Insofern wird also der Suspension insbesondere in Bezug auf die Suspensionsmenge, nur eine sehr geringe Luftmenge zugeführt. Ein auch bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass Suspension in dem Behälter mit Suspensionsdruck, der vorzugsweise 3 bar beträgt, beaufschlagt wird und dass Druckluft in der Druckluft-Zufuhrleitung zumindest zeitweise mit Luftdruck, der höher, vorzugsweise um 2 bar höher, als der besagte Suspensionsdruck ist, beaufschlagt wird. Bei einer automatischen Vorrichtung bzw. Anlage zum Nassstrahlen können Einrichtungen vorhanden sein, die dazu geeignet sind, den Luftdruck in Abhängigkeit von einem von dem Anwender vorgewählten Suspensionsdruck automatisch so einzustellen bzw. anzupassen, dass sich automatisch eine gewünschte Druckdifferenz, vorzugsweise um 2 bar, ergibt. Es genügt dann, dass der Anwender nur den
Suspensions- bzw. Strahldruck wählt bzw. regelt, während der Luftdruck in der Druckluft-Zufuhrleitung dann automatisch, entsprechend der gewünschten Druckdifferenz, nachgeregelt wird. Vorzugsweise kann eine Strahleinrichtung mit einer Strahldüse verwendet werden, deren Strahlquerschnitt beispielsweise 40 mm2 beträgt. Bevorzugt besteht die Möglichkeit, dass der Strahleinrichtung durch die Zufuhrleitung ein Suspensionsstrom zugeführt wird, dem, wenn man ihn auf Umgebungsdruck (also vorzugsweise auf etwa 1 bar) umrechnet, ein Volumenstrom von etwa 0,8 Litern Suspension pro Sekunde entspricht. Insbesondere in Verbindung damit ist bevorzugt, dass durch die Druckluft- Zufuhrleitung ein Druckluftstrom zugeführt wird, dem, wenn man ihn auf Umgebungsdruck (also auf entspannte Luft bei vorzugsweise etwa 1 bar) umrechnet, ein Volumenstrom von etwa 0,4 Litern Luft pro Sekunde entspricht. Die Einstellung der Volumenströme kann beispielsweise mittels dem Fachmann geläufiger Tabellen erfolgen. Die Angabe von einem Volumenstrom von 0,4 Litern entspannte Luft pro Sekunde bezieht sich auf den bevorzugten Differenzdruck von 2 bar und bleibt vorzugsweise bzw. zumindest bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gleich, wenn bspw. der Suspensi- onsdruck geändert, dabei aber die Druckdifferenz zu dem Luftdruck konstant gehalten wird.
Während bei den aus dem Stand der Technik bekannten Injektor-Strahlpistolen der Druckluftverbrauch mit zunehmender Leistung bzw. mit zunehmendem Suspensions- Volumenstrom auch etwa linear ansteigt, so dass besonders bei hohen Strahlleistungen auch große Druckluftmengen benötigt werden, besteht diese Abhängigkeit erfindungsgemäß nicht, sondern auch bei hohen Suspensions- Volumenströmen kann eine vergleichsweise erheblich geringere Luftzufuhr genügen, um die beschriebenen vorteilhaften Wirkungen zu erzielen.
Das Verfahren kann auch dadurch vorteilhaft weitergebildet werden, dass für das Nassstrahlen eine Suspension verwendet wird, die zumindest eine Flüssigkeit, wie bspw. Wasser, und Strahlmittel, das feste Strahlmittelteilchen auf- weist, beinhaltet, wobei vorgesehen ist, dass das Strahlmittel Strahlmittelteilchen einer ersten Strahlmittelsorte und Strahlmittelteilchen zumindest einer davon verschiedenen, zweiten Strahlmittelsorte umfasst.
Insofern ausgeführt wurde, dass die Suspension eine Flüssigkeit und Strahlmit- tel, welches feste Strahlmittelteilchen aufweist, umfasst, gibt die Formulierung "feste Strahlmittelteilchen" keine bestimmte Festigkeit an, sondern dient nur zur Unterscheidung zwischen den flüssigen und festen Bestandteilen der Suspension. Auch der Begriff Strahlmittelteilchen gibt keine bestimmte Größe dieser Teilchen vor, so dass unter diesem Begriff neben bspw. granulatartigen Stahl- mittelteilchen auch bspw. pulverige Strahlmittelteilchen gefasst werden. Zur Vereinheitlichung des Sprachgebrauchs wird daher von Strahlmittelteilchen in dieser breiten Bedeutung und auch von Strahlmittelkörnern gesprochen, so dass für die weitere Beschreibung auch die üblichen Begriffe Korngröße, Korn- klasse usw. verwendet werden können. Während der Begriff Strahlmittelart im üblichen Sprachgebrauch das Strahlmittel anhand einer Werkstoffbezeichnung und ggf. Angaben zur Gewinnung oder zum Herstellungsprozess kennzeichnet, kennzeichnet der Begriff der Strahlmittelsorte ein Strahlmittel nicht nur nach seiner Strahlmittelart, sondern auch nach seiner Korngruppe, Korngröße, Kornform und nach der Härte des Strahlmittels. Unter einem Korn bzw.
Strahlmittelkorn wird ein zusammenhängendes Teilchen eines Strahlmittels verstanden, wobei die typischen Abmessungen je nach gewählter Körnung von wenigen μιτι bis hin zu einigen mm reichen können. Der Begriff Korngruppe bezeichnet eine hergestellte Körnung mit Unter- und Überkorn, gekennzeichnet durch eine untere und obere Prüfkorngröße, bei der die zulässigen Mengenanteile außerhalb der beiden Prüfkorngrößen festgelegt sind. Die sog. Korngröße ist ein Feinheitsmerkmal mit der Dimension Länge, bspw. Nennweite der Ana- lysensieböffnung, die das Strahlmittelkorn gerade noch passieren kann. Die Kornform gibt die geometrische Formgebung des Korns an, bspw. Kugel, zylindrisch, würfelförmig, unregelmäßig, mit glatter oder zerklüfteter Oberfläche, an. Um insofern von zwei zueinander verschiedenen Strahlmittelsorten zu sprechen, ist ausreichend, wenn diese sich in zumindest einem Kriterium unterscheiden. Bei gewissen Strahlmitteln ist zu beobachten, dass sie sich bestimmte Merkmale oder Kenngrößen mit zunehmender Verwendungs- bzw. Strahldauer verändern. Zum Beispiel kann im Laufe der Zeit die Größe, die Abrasivität usw. nachlassen. Sofern nachfolgend bei Vergleichen von Strahlmittelsorten nichts Abweichendes angegeben wird, gelten diese Vergleich zumindest für den noch unverbrauchten Ausgangszustand der betreffenden Strahlmittelteil- chen. Damit die zum Strahlen verwendete Suspension als Gemenge aus Flüssigkeit und Feststoff teilchen erhalten bleibt, weisen die festen Strahlmittel teil- chen bevorzugt Material auf, das in der Flüssigkeit nicht lösbar ist, wobei grundsätzlich alle für das Nassstrahlverfahren bekannten Strahlmittel verwendet werden können.
Es wird als vorteilhafte Möglichkeit angesehen, dass, zumindest durchschnitt- lieh, Strahlmittelteilchen der ersten Strahlmittelsorte eine höhere Härte als
Strahlmittelteilchen der zweiten Strahlmittelsorte besitzen und dass, insbesondere durchschnittlich, die Masse einzelner (bzw. je) Strahlmittelteilchen bei der zweiten Strahlmittelsorte größer als bei der ersten Strahlmittelsorte ist. Der zumindest durchschnittliche Vergleich bedeutet, dass ein bei den Strahlmittelteil- chen der ersten Strahlmittelsorte ermittelter durchschnittlicher bzw. mittlerer Wert mit einem bei den Strahlmittelteilchen der zweiten Strahlmittelsorte festzustellenden durchschnittlichen bzw. mittleren Wert verglichen wird. Zufolge ihrer vergleichsweise größeren Masse je einzelnem Strahlmittelteilchen (bzw. je Strahlmittelkorn) besitzen die Strahlmittelteilchen der zweiten Strahlmittelsorte beim Auftreffen auf die Werkstückoberfläche eine vergleichsweise größere kinetische Energie, andererseits haben sie aber eine vergleichsweise geringere Härte als die Strahlmittelteilchen der ersten Strahlmittelsorte. Insofern wurde nun überraschend gefunden, dass die Verwendung einer Suspension mit sich in dieser Weise voneinander unterscheidenden Strahlmittelsorten besonders vor- teilhaft für bestimmte Strahlaufgaben geeignet ist, bei denen einerseits an bestimmten Oberflächenbereichen nur ein geringer Werkstückabtrag und eine hohe Oberflächenglätte und andererseits an bestimmten Oberflächenabschnitten die Beseitigung von Graten verlangt wird, wobei dies nun sogar in nur einem Arbeitsgang ermöglicht wird. Ein typisches Beispiel sind Strahlaufgaben, bei denen Bearbeitungswerkzeuge mit Schneidkanten die Werkstücke bilden. Für die Verrundung der Schneidkanten ist ein abrasives Strahlmittel, wie beispielsweise Korund erforderlich. Die Absicht besteht darin, eine begrenzte Verrundung der Schneidkanten mittels eines Werkstückabtrags zu erreichen, gleichzeitig aber eine möglichst geringe Oberflächenrauhigkeit zu hinterlassen. Dies gelingt, indem als sog. erste Strahlmittelsorte bspw. Korund in vergleichsweise kleinen Körnungen gewählt wird. Bspw. können Körnungen von Nr. 320 (dies entspricht einer typischen Korngröße von 16 μιτι bis 49 μτη) bis Nr. 500 (dies entspricht einer typischen Korngröße von 5 μιτι bis 25 μτη) eingesetzt werden. Die gewünschte Verrundung der Schneidkanten erfolgt dann mittels der Strahlmittelteilchen der ersten Strahlmittelsorte durch einen Schleifund/ oder Poliervorgang, der eine hohe Oberflächenglätte erzeugt. Andererseits ist das Entfernen der Schleifgrate durch Wegschleifen oder Wegpolieren nicht möglich. Da jedoch die Strahlmittel teilchen der gewählten sog. zweiten Strahlmittelsorte eine vergleichsweise größere Masse und demzufolge größere kinetische Energie besitzen, können diese die Schleif grate umknicken, schließlich abbrechen und ggf. in die Oberfläche einebnen ohne dabei die Wirkung der Strahlmittelteilchen der sog. ersten Strahlmittelsorte (d. h. in dem Beispiel des Korundstrahlmittels) zu beeinflussen. Die nach dem Abtrennen der Schleifgrate ggf. an der Werkstückoberfläche verbleibenden Gratreste können zufolge ihrer nur geringen Abmessungen von den Strahlmittelteilchen der ersten Strahlmittelsorte mit abgetragen werden. In diesem Zusammenhang hat sich bei Versuchen bewährt, dass es sich bei den Strahlmittelteilchen der zweiten Strahlmittel- sorte bspw. um gebrochenes Duroplastgranulat, wie es bspw. auch in Trockenstrahlanlagen zum Einsatz kommt, handeln kann. Versuche haben gezeigt, dass beim Nassstrahlen mit einer Suspension, in welcher Strahlmittelteilchen der ersten und der zweiten Strahlmittelsorte als Gemenge enthalten sind, trotz der zueinander zeitgleichen Einwirkung auf das Werkstück, die beiden zeitgleich ablaufenden unterschiedlichen Einwirkmechanismen einander überraschend gegenseitig nicht nachteilig beeinflussen, sondern vorteilhaft ergänzen. Insbesondere trägt dazu bei, dass die Strahlmittelteilchen der zweiten Strahlmittelsorte, die mit vergleichsweise größerer Energie auf die Werkstückoberfläche auftreffen, dort bei geeignet geringer Härte keine unerwünschten Kratzer bzw. Beschädigungen hinterlassen. Insofern ist bevorzugt, dass, zumindest durchschnittlich, die Masse der einzelnen Strahlmittelteilchen der zweiten Strahlmittelsorte um zwei bis vier Zehnerpotenzen größer als die Masse der einzelnen Strahlmittelteilchen der ersten Strahlmittelsorte ist. Die unterschiedliche Härte der beiden Strahlmittelsorten lässt sich insbesondere bei einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens vorteilhaft nutzen, bei welcher ein Werkstück verwendet wird, dessen Härte geringer als die Härte von Strahlmittelteilchen der ersten Strahlmittelsorte und größer als die Härte von Strahlmittelteilchen der zweiten Strahlmittelsorte ist.
Um bei den verschiedenen Strahlmittelsorten unterschiedliche (durchschnittliche) Massen je Strahlmittelteilchen bzw. -korn zu erreichen, besteht die Möglichkeit, dass die Dichte und/ oder das Volumen je Strahlmittel teilchen bei der zweiten Strahlmittelsorte größer als bei der ersten Strahlmittels orte ist. Insofern ist u. a. bevorzugt, dass die Dichte des Materials, das die Strahlmittelkörner aufweisen, bei der zweiten Strahlmittelsorte höher als, vorzugsweise um ein (nicht notwendig ganzzahlig) Mehrfaches höher und weiter vorzugsweise um ein Vielfaches höher als die Dichte des Materials der ersten Strahlmittelsorte ist. Bspw. kann die Materialdichte bei der zweiten Strahlmittelsorte etwa 4kg/ dm3 und bei der ersten Strahlmittelsorte bspw. etwa 1,3 kg/ dm3 betragen. Allerdings ist zu beachten, dass mit zunehmendem Dichteunterschied bei der herkömmlichen Verwendung von Pumpen, insbesondere von Zentrifugalpumpen, zum Fördern der Suspension die Neigung darin zunimmt, dass sich in der Strömung die Strahlmittelteilchen der ersten Strahlmittelsorte von den Teilchen der zweiten Strahlmittelsorte separieren und sich in unterschiedlichen Strömungsbereichen mit verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten anreichern. Um diesen von mit Suspension durchströmten Pumpen ausgehenden nachteili- gen Einfluss zu vermeiden und um die Auswirkung der bspw. auch in Vorratsbehältern grundsätzlich vorhandenen Tendenz zur Separierung der Suspensionskomponenten auf das Strahlergebnis entgegenzuwirken, werden nachfolgend, auch im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren, zweckmäßige Möglichkeiten zur Weiterbildung vorgeschlagen, auch zu dem Zweck, bei Bedarf entsprechende Merkmale mit in Ansprüche aufzunehmen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist bevorzugt, dass, insbesondere durchschnittlich, die Abrasivität der Strahlmittelteilchen der ersten Strahlmittelsorte größer als die Abrasivität der Strahlmittel teichen der zweiten Strahlmittelsorte ist. Dabei besteht die Möglichkeit, dass diese Unterscheidung entweder nur in Bezug auf zumindest ein gewähltes Werkstückmaterial bzw. einen Werkstoff, an dem zu Vergleichszwecken mit jeder der beiden Strahlmittelsorten der Werkstückabtrag, vorzugsweise der sog. spezifische, also auf eine bestimmte Strahlzeit oder auf eine bestimmte durchgesetzte Strahlmittelmenge bezogene, Werkstückabtrag ermittelbar ist, zutrifft. Andererseits kann die erste Strahlmittelsorte im Vergleich zu der zweiten Strahlmittelsorte eine höhere Abrasivität aber auch gegenüber einer ganzen Gruppe von Materialien, bspw. gegenüber Werkstücken aus metallischen oder keramischen Werkstoffen oder aus Kunst- stoff (insbesondere aus Elastomeren oder Duroplasten), aufweisen. Bevorzugt ist außerdem, dass, vorzugsweise durchschnittlich, die mittlere maximale Rau- tiefe der Strahlmittelteilchen der ersten Strahlmittelsorte größer als die mittlere maximale Rautiefe der Strahlmittelteilchen der zweiten Strahlmittelsorte ist. Strahlmittelteilchen der ersten Strahlmittelsorte können alternativ oder kombi- nativ bspw. Korund, Siliziumoxid, Siliziumcarbid, Glasmehl, Quarzpulver, Glasperlen oder dergleichen aufweisen. Vorzugsweise handelt es sich bei den Strahlmittelteilchen der ersten Strahlmittelsorte um mineralisches Material. Be- züglich der zweiten Strahlmittelsorte besteht bspw. die Möglichkeit, dass die Strahlmittelteilchen Duroplast aufweisen, wobei es sich um gebrochenes Duroplastgranulat handeln kann. Auch besteht die Möglichkeit, dass die Strahlmittelteilchen der zweiten Strahlmittelsorte alternativ oder kombinativ Kunst- stoff, Feinkeramik und/ oder Zink- oder Aluminiumgranulat aufweisen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist bevorzugt, dass Strahlmittelteilchen der ersten Strahlmittelsorte vergleichsweise kantig ausgebildet sind und dass Strahlmittelteilchen der zweiten Strahlmittelsorte im Vergleich dazu glatte, bei- spielsweise zylindrisch oder kugelig, ausgestaltet sind.
Ein weiterer möglicher Anwendungsbereich, bei dem in der Suspension ein Strahlmittelgemenge aus voneinander verschiedenen Strahlmittelsorten Vorteile bringt oder eine Anwendung erst eigentlich ermöglicht, sind Anwendungen, bei denen staubfeine Strahlmittel, wie bspw. "Polierrot" zu Polierzwecken dienen sollen. Eingebettet in Wasser haben solche Mittel allein kaum eine Wirkung beim Nassstrahlen. Sind die Strahlmittelteilchen der ersten Strahlmittelsorte staubfein ausgebildet und weisen diese insbesondere Polierrot auf, lässt sich das Verfahren jedoch dadurch vorteilhaft durchführen, dass als Strahlmittelteil- chen der zweiten Strahlmittelsorte bspw. Polyamid-Körner, vorzugsweise mit glatter Oberfläche, gewählt werden, wobei die Polyamid-Körner vorzugsweise zylindrische oder würfelartige Form aufweisen, deren Abmessungen vorzugsweise kleiner als 1 mm sind. Auch besteht die Möglichkeit, dass Suspension verwendet wird, deren Strahlmittelteilchen der zweiten Strahlmittelsorte plas- tisch oder elastisch verformbar sind. Gemäß einem weiteren Aspekt ist bevorzugt, dass Suspension verwendet wird, deren Strahlmittelteilchen der zweiten Strahlmittelsorte als Granulat, vorzugsweise aus pflanzlichem Material, hergestellt sind. Mit einer solchen Kombination von Strahlmitteln steht nicht eine Bearbeitung von flächigen Körpern im Vordergrund, sondern es können bspw. Polier- und Feinschleifaufgaben an Körpern mit stark strukturierter Oberfläche oder mit komplexer Formgebung rationell und effizient durchgeführt werden. Im Unterschied zu dem üblichen Sandstrahlen, wo man aus physikalischen Gründen an gewisse Formen und Dimensionen der Strahldüsen gebunden ist, ist bei dieser Art des Nassstrahlens bezüglich Art, Form und Dimension der Düsen ein breites Feld für Variationen eröffnet. Mit geringem Aufwand sind Düsen für die unterschiedlichsten Aufgaben in fast beliebiger Art möglich. Die Vorrichtung kann vorteilhaft weitergebildet werden, indem diese bspw. eine Strahlkabine zur Aufnahme von einem oder von mehreren Werkstücken aufweist und indem sie Mittel aufweist, die an die Rückforderung von Suspension aus der Strahlkabine in den Behälter angepasst sind, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die in der Vorrichtung insgesamt vorhandene bzw. in Um- lauf befindliche Suspensionsmenge größer, vorzugsweise um ein Vielfaches größer, als die in dem Behälter, vorzugsweise zeitlich durchschnittlich, aufgenommene Suspensionsmenge ist. Bei einer hieran angepassten Dimensionierung des Behälters bewirkt die Rückforderung der Suspension in dem Behälter eine Strömung, welche die Suspension in Bewegung hält und durchmischt, so dass einer Auftrennung bzw. Entmischung in die verschiedenen Suspensionskomponenten entgegengewirkt wird. Um die Suspension aus dem Behälter aus der Strahlpistole zu fördern und dabei mit dem benötigten Strahldruck zu beaufschlagen, wird anstelle einer von Suspension durchströmten Pumpe zumindest eine Druckbeaufschlagungseinrichtung bevorzugt, die das Innere des Be- hälters, in dem sich Suspension für den Strahlvorgang befindet, zur Verdrängung der Suspension in die Strahlleitung mit Druck beaufschlagt. Insofern kann bei dem Behälter auch von einem Druckbehälter gesprochen werden. Um eine Entmischung der Suspension in dem Behälter noch weiter zu erschweren, kann der Behälter vorzugsweise höher als dick ausgeführt werden. Zu insofern noch zusätzlich bestehenden Möglichkeiten zur bevorzugten Weiterbildung wird auch auf die Beschreibung der Figuren Bezug genommen. Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Figuren, welche bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen, weiter beschrieben. Darin zeigt:
Fig. 1 schematisch vereinfacht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum
Nassstrahlen gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
Fig. la eine Vergrößerung von Detail Ia aus Fig. 1;
Fig. 2 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Nassstrahlen gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel, während der Vorbereitung des Strahlbetriebs;
Fig. 3 die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung, in Strahlbereitschaft;
Fig. 4 die in den Fig. 2, 3 gezeigte Vorrichtung während des Strahlbetriebs;
Fig. 5 die in den Fig. 2 bis 4 gezeigte Vorrichtung, während des Strahlbetriebs mit Rückforderung von Strahlmittel;
Fig. 6 die in den Figuren 2 bis 5 gezeigte Vorrichtung in Strahlbereitschaft mit im Vergleich zu Fig. 3 zusätzlich aktivierter Umwälzung der Suspension in dem zur Aufnahme und Abgabe von Suspension an die Strahlpistole dienenden Behälter; Fig. 7 in einer Schnittansicht eine Druckschleuse für Suspension der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem von den Figuren 2 bis 6 etwas abgewandelten Ausführungsbeispiel und demgegenüber in Vergrößerung;
Fig. 7a eine Draufsicht auf den Deckel der Druckschleuse gemäß Fig. 7, wobei Aufbauten und Montageelemente nicht mit gezeigt sind;
Fig. 8 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Nassstrahlen gemäß einem noch weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel, bei dem abweichend von dem Beispiel der Fig. 2 bis 6 zwei Druckschleusen für Suspension zum intermittierenden Betrieb vorgesehen sind;
Fig. 9 in einer Schnittansicht einen Behälter zur Aufnahme und Abgabe von Suspension an die Strahlpistole in einer von Fig. 8 etwas abgewandelten
Ausführungsform und gegenüber Fig. 8 in Vergrößerung;
Fig. 9a eine Draufsicht auf den Deckel des Behälters gemäß Fig. 9; Fig. 10 schematisch eine Gesamtansicht einer erfindungs gemäßen Vorrichtung zum Nassstrahlen gemäß dem in den Figuren 2 bis 6 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei ausgehend von dem Betriebszustand in Fig. 4 eine Druckluft-Zufuhreinrichtung zur Druckluft-Zufuhr in die Zufuhrleitung der Suspension aktiviert wurde;
Fig. 11 in einer im Vergleich zu Fig. 10 vergrößerten und mittels eines Aufbruchs verkürzten Schnittansicht die in Fig. 10 gezeigte Strahlpistole und einen Abschnitt ihrer Zufuhrleitung für Suspension mit daran angeschlossener Druckluft-Zufuhrleitung;
Fig. 12 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Nassstrahlen, gemäß einem noch weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei abweichend von Figur 4 die Druckluft-Zufuhrleitung an das Mischergehäuse einer vor der Strahldüse angeordneten Mischeinrichtung angeschlossen ist, bei noch ausgeschalteter Drucklufteinspeisung in das Mischergehäuse;
Fig. 13 die in Fig. 12 gezeigte Anordnung, jedoch bei aktivierter Drucklufteinspeisung in das von der Zufuhrleitung für Suspension umfasste Mischergehäuse; Fig. 14 in einer im Vergleich zu Fig. 13 vergrößerten Schnittansicht die dort gezeigte Strahlpistole mit der an das Mischergehäuse angeschlossenen Druckluft-Zufuhrleitung und
Fig. 15 eine schematisch vereinfachte, starke Vergrößerung eines in Fig. 5 mit XV bezeichneten Ausschnitts aus der Strahlmittel enthaltenden Suspension.
Mit Bezug auf die Figuren 1 und la wird ein erfindungs gemäßes Verfahren und eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1, jeweils gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel, vorgestellt. Wie in weiteren Abbildungen ist die Darstellung schematisch vereinfacht, wobei einem Teilschnitt vergleichbar der Blick auf das Innere von Gehäusen und Behältern möglich ist. Die Vorrichtung 1 um- fasst eine Strahlkabine 2, in dessen innerem Strahlraum 3 mittels einer Halte- rung 4 ein Werkstück 5 zum Zwecke einer Nassstrahl-Behandlung seiner Werkstückoberfläche 6 vorübergehend bzw. lösbar gehaltert ist. Für das erfindungsgemäße Nassstrahl- Verfahren wird mittels einer Strahleinrichtung 8, bei der es sich in dem Beispiel um eine Strahlpistole 9 handelt, unter einem Strahldruck, der höher als der Umgebungsdruck ist, stehende Suspension 10 auf die frei zugängliche Werkstückoberfläche 6 aufgestrahlt. Wie Figur la schematisch stark vereinfacht angibt, umfasst die Suspension eine Flüssigkeit 11, in dem Beispiel Wasser, und Strahlmittel 12, das aus einer sehr großen Anzahl von festen Strahlmittelteilchen 13, 14 zusammengesetzt ist. Bei näherer Betrachtung han- delt es sich um Strahlmittelteilchen 13 einer ersten Strahlmittelsorte und um davon unterschiedliche Strahlmittelteilchen 14 einer zweiten Strahlmittelsorte. Im Vergleich zu den Strahlmittelteilchen 13 besitzen die Strahlmittelteilchen 14 je Strahlmittelteilchen eine größere Masse, d. h. ein größeres Gewicht, eine vergleichsweise geringere Härte und eine vergleichsweise glattere Oberfläche. In dem Beispiel handelt es sich bei den Strahlmittel teilchen 13 um Korund und bei den Strahlmittelteilchen 14 um Duroplastgranulat. Die Suspension wird zunächst in einem Behälter 15 bevorratet, der im Hinblick auf seine noch erläuterte Funktion und Bedeutung auch als Druckbehälter bezeichnet werden kann. Der Behälter 15 steht mit der Strahleinrichtung 8 mittels einer Zufuhrleitung 16 in fluidischer Verbindung. Mit 17 ist insgesamt schematisch stark vereinfacht eine Druckbeaufschlagungseinrichtung angegeben. Der von dort durchgezogen zu dem Behälter 15 führende Pfeil repräsentiert eine bevorzugte Ausgestaltung, bei der die Druckbeaufschlagungseinrichtung 17 das Innere 18 des Behälters 15 zur Verdrängung von Suspension 10 in die Zufuhrleitung 16 mit Überdruck beaufschlagt. Vorzugsweise kann die Druckbeaufschlagungseinrichtung 17 eine Druckluftquelle und eine von dort zu dem druckdicht verschließbaren Behälter 15 führende Druckbeaufschlagungsleitung aufweisen, so dass keine von der Suspension 10 durchströmte Pumpe benötigt wird. Allerdings deutet der ge- strichelte, sich von der Druckbeaufschlagungseinrichtung 17 zu der Zufuhrleitung 16 erstreckende Pfeil an, dass es sich bei der Druckbeaufschlagungseinrichtung 17 alternativ um eine Pumpe handeln könnte, die entweder in die Zufuhrleitung 16 eingesetzt oder bspw. als Tauchpumpe in dem Behälter 15 ange- ordnet sein könnte.
Die Vorrichtung 1 umfasst zur Zugabe von vergleichsweise geringen Luftmengen in die Suspension eine Druckluft-Zufuhreinrichtung 19, welche die in der gedachten Systemgrenze 20 enthaltenen Komponenten und die Druckluft- Zufuhrleitung 21 umfasst, die in dem Ausführungsbeispiel in Strömungsrichtung 22 der Suspension 10 betrachtet vor der Strahlpistole 9 von der Seite in die Zufuhrleitung 16 einmündet. Die Druckluft-Zufuhreinrichtung 19 umfasst eine Druckluftquelle 32, bei der es sich bspw. um eine drucklufterzeugende Pumpe oder um eine Versorgungsleitung handeln kann. Die Druckluft-Zufuhrleitung 21 weist eingangsseitig eine Aufzweigung in zwei Leitungszweige auf, von denen der eine Leitungszweig 24 ein wahlweise zu öffnendes oder zu schließendes Ventil 26 aufweist und bei geöffnetem Ventil 26 von der Druckluftquelle 32 gespeist wird, wobei der Luftdruck in dem Leitungszweig 24 mittels eines Druckreglers 28 einstellbar ist. Der andere Leitungszweig 25 weist ein wahlwei- se zu öffnendes oder zu schließendes Ventil 29 auf und wird bei geöffnetem
Ventil 29 ebenfalls von der Druckluftquelle 32 gespeist, wobei der Luftdruck in dem Leitungszweig 25 mittels eines Druckreglers 31 individuell bzw. abweichend einstellbar ist. In dem gewählten Beispiel entspricht der mit dem Druckregler 28 für den Leitungszweig 24 eingestellte Druck dem von der Druckbe- aufschlagungseinrichtung 17 auf die Suspension 10 in dem Behälter 15 ausgeübten Druck, während mit dem Druckregler 31 für den Leitungszweig 25 ein im Vergleich dazu höherer Druck vorgewählt ist. Von den Ventilen 26, 29 ist jeweils ein Ventil geschlossen und das andere geöffnet, wobei diese Zuordnung umschaltbar ist. Ist, wie in Figur 1 durch "X" angedeutet, das Ventil 26 geschlossen und das Ventil 29 geöffnet, ist der Luftdruck in der Druckluft- Zufuhrleitung 21 größer als der Suspensionsdruck in der Zufuhrleitung 16, so dass Druckluft in die Zufuhrleitung 16 eingespeist wird. Bei dazu umgekehrter Stellung der Ventile 26, 29 entspricht der Luftdruck in der Druckluft- Zufuhrleitung 21 dem Suspensionsdruck in der Zufuhrleitung 16, so dass keine Druckluft in die Zufuhrleitung 16 eingespeist wird, aber andererseits ein Eindringen von Suspension 10 in die Druckluft-Zufuhrleitung 21 verhindert wird. Zu diesem Zweck könnte der Luftdruck in der Druckluft-Zufuhrleitung 21 bei Bedarf auch etwas höher eingestellt werden. Die erläuterten unterschiedlichen Ventilstellungen können auch, insbesondere automatisiert, zeitlich getaktet werden, so dass beim Strahlbetrieb nur während eines oder mehrerer Zeitintervalle Luft zugeführt wird. Es hat sich gezeigt, dass selbst durch Zufuhr von sehr geringen Luftmengen bzw. eines Luftvolumenstroms, der erheblich gerin- ger als der Suspensionsvolumenstrom ist, bereits eine deutliche Beschleunigung der Suspension in der Strahldüse und Verbesserung der Strahlwirkung erreichbar ist.
Mit Bezug auf die Figuren 2 bis 5 wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 und ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß einem weiteren bevorzugten
Ausführungsbeispiel vorgestellt, wobei, wie auch im Folgenden, für Merkmale, die einem vorangehend beschriebenen Beispiel zumindest funktional entsprechen, zur Übersicht die gleichen Bezugszeichen gewählt sind. Im Vergleich zu dem Beispiel aus Figur 1 wurden weitere Komponenten hinzugefügt. In der Zufuhrleitung 16 für die Suspension 10 ist ein Ventil 30, bei dem es sich in dem Beispiel um ein pneumatisch betätigbares Quetschventil handelt, angeordnet. Dieses wird mittels eines in einer Steuerleitung 33 angeordneten Steuerventils 34 wahlweise geöffnet oder geschlossen. Zur Kennzeichnung einer verschlösse- nen Ventilstellung wird jeweils das Symbol "X" verwendet. Ergänzt wurde auch eine Rückführleitung 35, die sich aus einer unterhalb der Strahlkabine 2 angeordneten Druckschleuse 36 bis in den Behälter 15 hinein erstreckt. In der Rückführleitung 35 ist ein Ventil 62, bei dem es sich ebenfalls um ein pneumatisch ansteuerbares Quetschventil handelt, angeordnet. Dieses wird mittels eines in einer Steuerleitung 37 angeordneten Steuerventils 38 betätigt. Der Behälter 15 ist bezüglich sämtlicher Anschlüsse so ausgeführt, dass er sich druckdicht von der Umgebung abschließen lässt, wobei ein in der Druckbeaufschlagungsleitung 27 angeordnetes Ventil 39 vorgesehen ist, um bei Bedarf den Druck im Inneren des Behälters 15 verringern zu können. Auch die genannte Druckschleuse 36 lässt sich zur äußeren Umgebung und in ihren Zu- und Ableitungen druckdicht abschließen, wobei mit 40 ein Ventil bezeichnet ist, mittels dem sich die Druckschleuse mit Luft aus dem Inneren des (nicht druckdichten) Strahlraumes be- bzw. entlüften lässt. Die Strahlkabine 2 besitzt einen Trichterboden 41, welcher mittels der Strahleinrichtung 8 versprühte Suspension 10 sammelt, so dass diese durch eine zentrale Bodenöffnung 42, wenn diese geöffnet ist, in die Druckschleuse 36 abfließen kann. Von dem Druckregler 28 (es handelt sich um ein Druckregelventil) zweigt parallel zu der Druckbeaufschlagungsleitung 27, die ein Ventil 7, das sich wahlweise öffnen und schließen lässt, aufweist und mit dem Behälter 15 verbunden ist, eine weitere Druckbeaufschlagungsleitung 43 mit einem Ventil 44, das sich wahlweise öffnen und schließen lässt, ab und führt in die Druckschleuse 36. Wie dazu Figur 7 anhand eines leicht abweichenden Ausführungsbeispiels zeigt, hat eine Öffnung des Ventils 44 zwei Auswirkungen. Zunächst wird durch die zuströmende Druckluft ein kegelf ör- miger Dichtkörper 45 nach oben gegen einen Dichtungssitz verlagert und angedrückt und dadurch die Bodenöffnung 42 druckdicht verschlossen. Aus einem Ringspalt 46, der zwischen dem Ausströmrohr 47 der Druckbeaufschlagungsleitung 43 und einer zentralen Bohrung in dem Dichtkörper 45 berandet ist, strömt Druckluft in den Innenraum 48 der Druckschleuse 36. Wenn das Ventil 40 geschlossen und das Ventil 62 geöffnet ist, bewirkt dies, dass in der Druckschleuse 36 enthaltene Suspension wegen des auf sie einwirkenden Luftdruckes durch die bis zum Boden der Druckschleuse 36 darin eingetauchte Rückführleitung 35 in den Behälter 15 gepumpt wird. In dem Behälter 15 befinden sich die Eintrittsöffnung 49 der Zufuhrleitung 16 und die Austrittsöffnung 50 der Rückführleitung 35 jeweils in nur geringem, zueinander gleich großen Abstand über dem Boden des Behälters 15. Dadurch wird bei einer Zuströmung von Suspension 10 durch die Rückführleitung 35 in dem Behälter 15 vorteilhaft eine Suspensionsströmung bewirkt, die zu einer gewünschten Durchmischung der Suspensionskomponenten führt.
Mit 51 ist eine pneumatisch betriebene Pumpe bezeichnet, bei der es sich in dem Beispiel um eine Membranpumpe handelt. Diese ist mittels einer Druck- luftleitung 52, in der ein Ventil 53, das sich wahlweise öffnen und schließen lässt, angeordnet ist, mit einem weiteren Druckregler 54 verbunden. Bei den insgesamt drei in dem Beispiel vorhandenen Druckreglern 28, 31 und 54 kann es sich um an sich bekannte Regelventile, wie vorzugsweise um Proportionalventile, handeln. Die Pumpe 51 kann dazu dienen, um die in dem Behälter 15 aufgenommene Suspension 10, vorzugsweise nach längeren Stillstandszeiten der Strahlanlage, zu durchmischen, um einem Absinken von Strahlmittel in der Flüssigkeit entgegenzuwirken. Die beiden Anschlüsse der Pumpe 51 sind mit einem Ansaugrohr 55 und mit einem Ausströmrohr 56 verbunden, wobei in dem Behälter 15 die Öffnung des Ansaugrohres 55 deutlich oberhalb der Öff- nung des Ausströmrohrs 56 platziert ist. Die Öffnung des Ausströmrohres 56 befindet sich in nur geringem Abstand über dem Boden des Behälters 15. Dies ermöglicht es nach längeren Stillstandszeiten, mittels des Ansaugrohres 55 Flüssigkeit anzusaugen und diese durch das Ausströmrohr 56 von unten in die Suspension 10 einzumischen, wodurch eine Verwirbelungsströmung entsteht, die zu einer insgesamt gleichmäßigen Verteilung des Strahlmittels 12 in der Flüssigkeit 11 führt, bzw. diese gleichmäßige Vermengung begünstigt und aufrecht erhält.
Bei dem gewählten Beispiel handelt es sich bei der zentralen Druckluftquelle 32 um einen Druckluftanschluss. Eine davon ausgehende zentrale Versorgungsleitung 57 zweigt parallel zu den Druckreglern 28, 31 und 54 ab. An den Ausgang des Abzweigs 58, in dem sich der Druckregler 28 befindet, schließen zueinander parallel der Leitungszweig 24, die Druckbeaufschlagungsleitung 27 und die
Druckbeaufschlagungsleitung 43 an. An den Ausgang des Abzweigs 59, in dem sich der Druckregler 31 befindet, schließen zueinander parallel der Leitungszweig 25, die Steuerleitung 37 und die Steuerleitung 33 an. Insofern ist in dem Beispiel die Druckluft-Zufuhrleitung 21 hinsichtlich der dazwischen geschalte- ten Leitungen und Ventile mittelbar mit der Druckluftquelle 32 verbunden. An den Ausgang des Abzweigs 59', in dem sich der Druckregler 54 befindet, schließt nur die Druckluftleitung 52 an.
Nachfolgend wird kurz anhand verschiedener Betriebszustände ein bevorzug- tes Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung 1 vorgestellt. Figur 2 zeigt einen Betriebszustand zum Einfüllen des Strahlmittels bzw. der Suspension 10 in den Strahlraum 3 und zu dessen Transport durch die Druckschleuse 36 und die Rückführleitung 35 in den Behälter 15. Die Druckschleuse 36 besitzt eine obere Niveausonde 60, die eine entsprechende Befüllung anzeigt, und eine untere Ni- veausonde 61, die eine Entleerung bis zu diesem Niveau anzeigt. Die Suspension 10 wird bei zunächst geschlossenem Ventil 44 eingefüllt und kann somit in die oben offene Druckschleuse 36 fließen. Wird die obere Niveausonde 36 erreicht, wird das zur Entlüftung dienende Ventil 40 geschlossen, das Ventil 44 geöffnet und dadurch die Bodenöffnung 42 geschlossen, die Druckschleuse 36 mit Druck beaufschlagt und Suspension 10 durch die Rückführleitung 35 und das offene Ventil 62 in den Behälter 15 gepumpt, während das Ventil 39 geöffnet ist.
Figur 3 zeigt einen anschließenden Betriebszustand, in dem sich die Vorrichtung 1 in Strahlbereitschaft befindet. Die in dem Behälter befindliche Suspension wird bei geöffnetem Ventil 7 durch die Druckbeaufschlagungsleitung 27 mit Druck beaufschlagt, während die Ventile 30, 39 und 62 geschlossen sind. Durch das über der Suspension 10 gebildete Luftpolster steht die Suspension 10 in dem Behälter unter Druck, entsprechend dem am Regler 28 eingestellten Druck.
Figur 4 zeigt einen Betriebszustand, bei dem Suspension 10 aus der Strahleinrichtung 8 zufolge des von dem Druckregler 28 bestimmten Strahldruckes auf ein Werkstück 5 gestrahlt wird. Dazu wurde das Ventil 30 geöffnet. Die aus dem Behälter 15 ausgepumpte bzw. herausgedrückte Suspension wird wegen des noch geöffneten Ventils 7 durch nachströmende Druckluft ersetzt, wobei der Druck auf die Suspension 10 der gleiche bleibt. In diesem Betriebszustand ist das Ventil 44 geschlossen und das zur Entlüftung dienende Ventil 40 geöff- net, so dass die Bodenöffnung 42 geöffnet ist und die Suspension 10 wieder in die Druckschleuse 36 abfließen kann.
Figur 5 zeigt einen weiteren Betriebszustand, bei dem eine automatische Rückforderung von Suspension 10 während des Strahlbetriebs aus der Druckschleu- se 36 in den Behälter 15 erfolgt. Dieser Betriebszustand wird ausgelöst, wenn die obere Niveausonde 60 erreicht wird. Dies bewirkt, dass die Ventile 44 und 62 geöffnet und dass die Ventile 40 und 7 geschlossen werden. Die durch die Druckbeaufschlagungsleitung 43 strömende Druckluft presst die Suspension 10 aus der Druckschleuse in den Behälter 15 und von dort weiter zu der Strahleinrichtung 8. In dem Behälter 15, der insofern auch als Druckbehälter bezeichnet wird, herrscht nun praktisch der gleiche Druck wie in der Schleuse 36, und von der Druckschleuse 36 strömt die gleiche Menge an Suspension 10 zu dem Be- hälter 15 wie aus der Strahleinrichtung 8 austritt. Da allerdings beim Übergang von dem Betriebszustand aus Figur 4 zu dem Betriebszustand aus Figur 5 eine kurze zeitliche Unterbrechung entsteht, während welcher der Strahlvorgang fortgesetzt werden soll, lässt sich zum Ausgleich der Suspensionsmenge die Strömungsgeschwindigkeit der Suspension 10 durch die Rückführleitung 35 etwas höher als die Strömungsgeschwindigkeit durch die Zufuhrleitung 16 einstellen. Dies lässt sich erreichen, indem der Druck in dem Behälter 15 mittels des Ventils 39 etwas unter den Druck in der Druckschleuse 36 abgesenkt wird. Durch den entstehenden kleinen Druckunterschied zwischen Druckschleuse und Behälter steigt das Niveau in letzterem etwas an. Mit dieser Maßnahme lässt sich auch erreichen, dass bei unterbrochenem Strahlprozess die Rückforderung langsam vollendet wird. Wenn in der Druckschleuse die untere Niveausonde 61 erreicht wird, kann wieder auf den Betriebszustand gemäß Figur 4 umgeschaltet werden, so dass ein intermittierender Betrieb möglich ist. Aus der vorangehenden Beschreibung wird deutlich, dass die gewählte Druckbeaufschlagungseinrichtung 17, welche die Druckluftquelle 32, die Druckbeaufschlagungsleitungen 27, 43 und deren Ventile umfasst, einen zuverlässigen Betrieb der Vorrichtung 1 ermöglicht. Bei diesem Aufbau weist die Vorrichtung 1 vorteilhaft keine von Suspension 10 durchströmte Pumpe auf, so dass auch die für Pumpen typische, unerwünschte Auftrennung der Suspension und der daran auftretende Verschleiß vermieden wird. Figur 6 zeigt eine Abwandlung des in Figur 3 gezeigten Betriebszustands, in dem sich die Vorrichtung 1 in Strahlbereitschaft befindet. Um die in dem Behälter 15 unter Druckbeaufschlagung stehende Suspension 10 zu durchmischen, wurde die Pumpe 51 eingeschaltet.
Figur 8 zeigt eine Vorrichtung 1 gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel. Diese besitzt zwei, zueinander parallel an die Bodenöffnung 42 angeschlossene Druckschleusen 36. Wie anhand der Ventilstellungen erkennbar ist, wird während des in Figur 8 gezeigten Strahlbetriebs Suspension 10 aus der in Blickrichtung links angeordneten Druckschleuse 36 in den Behälter 15 gepumpt, während gleichzeitig aus der Strahlkabine 2 abfließende Suspension 10 in der daneben angeordneten Druckschleuse 36 gesammelt wird. Die Umschal- tung dieser beiden Funktionen der Druckschleusen 36 kann mittels der jeweiligen Niveausonden 60, 61 erfolgen.
Die Figuren 9, 9a zeigen einen von Figur 8 etwas abgewandelten und demgegenüber in Vergrößerung dargestellten Behälter 15. Dieser besitzt zwei Anschlussrohre 35' zum Anschluss je einer der beiden in Figur 8 vorhandenen Rückführleitungen 35. Zusätzlich sind, in Abwandlung von Figur 8, insgesamt vier Anschlussrohre 16' zum Anschluss von je einer Zufuhrleitung 16 vorgesehen, so dass sich gleichzeitig vier Strahleinrichtungen 8 daran anschließen lassen.
Figur 10 zeigt einen Betriebszustand, bei dem während des Strahlbetriebs die Druckluft-Zufuhreinrichtung 19 so eingestellt wurde, dass der durch die Zufuhrleitung 16 strömenden Suspension 10 kleine Luftbläschen 63 zugeführt werden. In dem gezeigten Beispiel umfasst die Druckluft-Zufuhreinrichtung 19 die Druckluft-Zufuhrleitung 21 und die Druckluftquelle 32 sowie die dazwi- sehen liegenden pneumatischen Bauteile. Hierzu zählen die Leitungszweige 24,
25 mit den Ventilen 26, 29. Es ist vorgesehen, dass der Leitungszweig 24 mit der Druckbeaufschlagungsleitung 27 eingangsseitig, d. h. vor den Ventilen 26 und 7, verbunden ist, so dass auch der Druck in dem Leitungszweig 24 von dem Druckregler 28 abhängig ist. Der dazu vergleichsweise in dem Beispiel um zwei bar höhere Druck in dem anderen Leitungszweig 25 wird von dem Druckregler 31 vorgegeben. Zur Weiterbildung besteht die Möglichkeit, die Druckregler 28 und 31 geeignet zu koppeln, so dass vorzugsweise abhängig von dem an dem Druckregler 28 eingestellten Druck der Druckregler 31 automatisch so nachgestellt wird, dass stets eine gewünschte gleiche Druckdifferenz zwischen den Drücken dieser beiden Regler, die insbesondere vorwählbar ist, automatisch aufrecht erhalten wird. In dem Betriebszustand von Figur 10 ist das Ventil
26 geschlossen und das Ventil 29 geöffnet, so dass an der Anschlussstelle 64 Druckluft mit etwa zwei bar Druckdifferenz, jedoch in nur geringer Menge, in die Suspension 10 eingetragen wird. In dem Beispiel von Figur 10 befindet sich die Anschlussstelle 64 im Bereich eines Zufuhrschlauches 65, welcher Bestandteil der Zufuhrleitung 16 ist.
Die in Figur 11 gezeigte Strahleinrichtung 8 besitzt eine Strahlmittelaustrittsöff- nung 66 und eine ihr in Bezug auf die Suspensionsströmungsrichtung 22 vorgelagerte Strahldüse 67, die vor der Strahlmittel- Austrittsöffnung in Strömungsrichtung betrachtet in einem Längenabschnitt konstanten Strömungsquerschnitt aufweist. Die Zufuhrleitung 16 umfasst eine Mischeinrichtung 68. In deren rohrförmigem Mischergehäuse 69 sind in dem Beispiel in Strömungsrichtung 22 hintereinander liegend drei Mischerelemente 70 fixiert. Bei diesen handelt es sich um bspw. aus Kunststoff oder aus Stahl hergestellte Lamellen, deren beiden Längsenden 71, 72 zueinander um eine gedachte Rotationsachse um je eine Vierteldrehung verdreht sind. Im Vergleich zu den beiden anderen Mischer- elementen70 ist das mittlere Mischerelement in sich in die Gegenrichtung verdreht, um eine gute Mischwirkung zu erreichen. Figur 11 zeigt außerdem, dass die Druckluft-Zufuhrleitung 21 mittels eine Winkelstückes 73 an die Zufuhrleitung 16 angeschlossen ist, so dass die Luftzufuhr quer gerichtet zu der Strö- mungsrichtung 22 erfolgt. In das Winkelstück 73 ist mittels eines als Übergang dienenden konischen Kunststoffteils 75 eine Luftzufuhrdüse 74 fest eingesetzt, die in dem Beispiel als Injektionsnadel ausgebildet und mit ihrer Spitze in den Zufuhrschlauch 65 eingesteckt ist. Deutlich ist zu erkennen, dass der Innendurchmesser der Luftzufuhrdüse 74 deutlich kleiner als der Innendurchmesser der Druckluft-Zufuhrleitung und in noch erheblich stärkerem Maße kleiner als der Innendurchmesser der Zufuhrleitung 16 der Suspension 10 ist, so dass sich besonders feindisperse bzw. kleine Luftbläschen 63 in die Suspension 10 (in Figur 11 nicht mit dargestellt) einbringen lassen. In dem Beispiel beträgt der Außendurchmesser der Luftzufuhrdüse 74 bzw. der Injektionsnadel 1,2 mm.
Figur 12 unterscheidet sich von dem bspw. in Figur 10 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass sich die Anschlussstelle 64 der Druckluft-Zufuhrleitung 21 an die Zufuhrleitung 16 an dem Mischergehäuse 69 befindet. Während Figur 5 einen Betriebszustand angibt, bei dem der Druck in der Druckluft- Zufuhrleitung 21 dem Druck der Suspension 10 in der Zufuhrleitung 16 entspricht und folglich keine Luftbläschen zugeführt werden, gibt Figur 13 den alternativen Betriebszustand an (vgl. dazu die schon erläuterten Ventilstellungen), bei welchem fein verteilte kleine Luftbläschen in die Suspension 10 eingebracht werden. Insofern veranschaulicht Figur 14 in Vergrößerung einen mögli- chen Anschluss der Druckluft-Zufuhrleitung an das Mischergehäuse 69 der Zufuhrleitung 16. Figur 15 veranschaulicht, vergleichbar zu Figur la, schematisch die Zusammensetzung der in dem Beispiel zum Strahlen verwendeten Suspension 10. Diese setzt sich aus einer Flüssigkeit 11 und darin in Form sehr vieler kleiner Feststoffteilchen verteiltem Strahlmittel 12 zusammen. Das Strahlmittel 12 umfasst Strahlmittelteilchen 13 einer ersten Strahlmittelsorte sowie andersartige bzw. verschiedene Strahlmittelteilchen 14 einer zweiten Strahlmittelsorte. Die Strahlmittelteilchen 13 sind deutlich kleiner als die Strahlmittelteilchen 14 und besitzen, bezogen auf jeweils einzelne Strahlmittelteilchen, eine vergleichsweise geringere Masse. Während es sich bei den Strahlmittelteilchen 14 um Kugeln mit glatter Oberfläche handelt, sind die Strahlmittelteilchen 13 unregelmäßig und zerklüftet gestaltet und besitzen eine scharfkantige Oberfläche. Insofern besitzen die Strahlmittelteilchen 13 beim Auftreffen auf eine Werkstückoberfläche 6 eine im Vergleich zu den Strahlmittelteilchen 14 höhere Abrasivität, während die Stahlmittelteilchen 14 beim Auftreffen einer vergleichsweise höhere kinetische Energie besitzen.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollin- haltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Vorrichtung (1) zum Nassstrahlen von einem oder mehreren Werkstücken (5), aufweisend zumindest einen Behälter (15) zur Aufnahme und zur Ab- gäbe von Strahlmittel (12) enthaltender Suspension (10), zumindest eine
Strahleinrichtung (8), wie bspw. eine Strahlpistole (9), zum Strahlen von Suspension (10) auf das oder die Werkstücke (5), wobei die Strahleinrichtung (8) mittels zumindest einer Zufuhrleitung (16) mit dem Behälter (15) verbunden ist, wobei die Zufuhrleitung (16) insbesondere ein Ventil (30) aufweist, das sich wahlweise öffnen und schließen lässt, und wobei die
Vorrichtung (1) zumindest eine Druckbeaufschlagungseinrichtung (17) aufweist zur wähl weisen Druckbeaufschlagung von Suspension (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zumindest eine Druckluft- Zufuhreinrichtung (19) umfasst, die zumindest eine Druckluft- Zufuhrleitung (21) und zumindest eine Druckluftquelle (32) aufweist, wobei die Druckluft-Zufuhrleitung (21) an die Zufuhrleitung (16) angeschlossen ist und mit der Druckluftquelle (32) mittelbar oder unmittelbar verbunden ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass zumindest ein Ventil (26, 29) in der Druckluft-Zufuhrleitung (21) vorgesehen ist, das sich wahlweise öffnen und schließen lässt.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft-Zufuhrleitung (17) in Bezug auf die Suspensions-Strömungsrichtung (22) in der Zufuhrleitung (16) vor, insbe- sondere unmittelbar vor, der Strahleinrichtung (8) bzw. Strahlpistole (9) an die Zufuhrleitung (16) angeschlossen ist.
Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Zufuhrleitung (16) um einen Zufuhrschlauch (65) handelt oder dass die Zufuhrleitung (16) einen Zufuhrschlauch (65) umfasst.
Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft- Zufuhrleitung (21) an den Zufuhrschlauch (65) angeschlossen ist oder in Bezug auf die Suspensions-Strömungsrichtung (22) unmittelbar vor dem Schlauchbeginn an die Zufuhrleitung (16) angeschlossen ist.
Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahleinrichtung (8) zumindest eine Strahlmittel-Austrittsöffnung (66) und zumindest eine der Strahlmittel-Austrittsöffnung (66) in Bezug auf die Suspensions-Strömungsrichtung (22) vorgelagerte Strahldüse (67) aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrleitung (16) zumindest eine Mischeinrichtung (68) umfasst, die in Bezug auf die Suspensions-Strömungsrichtung (22) vor der Strahldüse (67), insbesondere vor der Strahlpistole (9), angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung (68) ein Mischergehäuse (69) aufweist, in dem ein oder mehrere Mischerelemente (70) in dem von Suspension (10) durchströmten Gehäu- sehohlquerschnitt positions- und lagefest angeordnet sind, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Druckluft-Zufuhrleitung (21) an das Mischergehäuse (69), insbesondere in Bezug auf die Suspensions- Strömungsrichtung (22) vor dem oder den Mischerelementen (70), ange- schlössen ist.
Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zufuhrleitung (16) bis in die Strahleinrichtung (8), bei der es sich insbesondere um eine Strahlpistole (9) handelt, erstreckt, wobei insbesondere die Mischeinrichtung (68) der Zufuhrleitung (16) in der Strahlpistole (9) angeordnet ist, und dass die Druckluft-Zufuhrleitung (21) in oder vor der Strahlpistole (9) an die Zufuhrleitung (16), insbesondere an das Mischergehäuse (69), angeschlossen ist.
Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mischeinrichtung (68) mehrere Mischerelemente (70) in Strömungsrichtung (22) der Suspension (10) betrachtet hintereinander angeordnet sind, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass es sich bei den Mischerelementen (70) um Lamellen handelt, deren beide Längsenden (71, 72) zueinander um eine gedachte Rotationsachse um je eine Vierteldrehung verdreht sind, wobei weiter insbesondere vorgesehen ist, dass zumindest ein erstes Mischerelement (70) vorgesehen ist, an dem eine erste Verdrehrichtung der Längsenden (71, 72) zueinander gewählt ist, und dass zumindest ein zweites Mischerelement (70) vorgesehen ist, deren Längsenden (71, 72) in einer zweiten, zu der ersten Verdrehrichtung entgegengesetzten Verdrehrichtung zueinander verdreht sind.
Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft- Zuleitung (22) zum Anschluss an die Zufuhrleitung (16) mit einer Luftzufuhrdüse (74), welche insbesondere als Injektionsnadel ausgebildet ist, verbunden ist, die in die Zufuhrleitung (16), insbesondere senkrecht zur Strömungsrichtung (22) der Suspension (10), einmündet.
Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzufuhrdüse (74) einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner oder etwa gleich 1 Millimeter ist, und/ oder dass das Verhältnis von Innendurchmesser der Strahldüse (67) zu Innendurchmesser der Luftzufuhrdüse (74) größer als 10 ist, insbesondere etwa 15 beträgt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbeaufschlagungseinrichtung (17) so eingestellt oder einstellbar ist, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Suspension (10) in Bezug auf die Strömungsrichtung (22) hinter der Anschlussstelle (64) der Druckluft- Zufuhrleitung (21) nirgendwo kleiner als 2 Meter pro Sekunde ist.
Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft- Zufuhreinrichtung (19) wahlweise so einstellbar ist, dass der Druck der durch die Druckluft-Zufuhrleitung (21) zugeführten Druckluft entweder höher, insbesondere etwa 1 bar oder etwa 2 bar höher, als oder etwa gleich groß wie der Druck der von der Druckbeaufschlagungseinrichtung (17) druckbeaufschlagten Suspension (10) ist.
14. Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbeaufschlagungseinrichtung (17) zumindest eine erste, mit dem Behälter (15) in Verbindung stehende und von einer Druckluftquelle (32) mit Druckluft speisbare Druckbeaufschlagungsleitung (27) aufweist, die mittels eines Ventils (7) wahlweise zu öffnen und zu schließen ist und deren Luftdruck mittels eines Druckreglers (28) einstellbar ist, wobei Verschlusseinrichtungen zum druckdichten Verschluss des Behälters (15) vorgesehen sind.
15. Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft- Zufuhrleitung (21) eingangsseitig eine Aufzweigung (23) in zwei Leitungszweige (24, 25) aufweist, von denen der eine Leitungszweig (24) ein wahlweise zu öffnendes oder zu schließendes Ventil (26) aufweist und mit der Druckbeaufschlagungsleitung (27) gemäß dem vorigen Anspruch, insbesondere in Druckluftströmungsrichtung betrachtet vor deren Ventil
(7), verbunden ist, und von denen der andere Leitungszweig (25) ein wahlweise zu öffnendes oder zu schließendes Ventil (29) aufweist und mit der Druckluftquelle (32) in Verbindung steht, wobei der Luftdruck in dem Leitungszweig (25) mittels zumindest eines Druckreglers (31, 28) höher als der Luftdruck in dem Leitungszweig (24) eingestellt oder einstellbar ist.
16. Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbeauf- schlagungseinrichtung
(17) zumindest eine im Betrieb von Suspension (10) durchströmte Pumpe, wie beispielsweise eine Tauchpumpe oder eine Zentrifugalpumpe, aufweist.
Verfahren zum Nassstrahlen von einem oder mehreren Werkstücken (5), dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (1) zum Nassstrahlen gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche verwendet wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der mittels der Druckluft-Zufuhreinrichtung
(19) zugeführte Druckluft- Volumenstrom und der mittels der Zufuhrleitung (16) zugeführte Suspensions-Volumenstrom so aufeinander abgestimmt werden, dass das Verhältnis aus Druckluft-Volumenstrom zu Suspensions- Volumenstrom, insbesondere wenn man beide Volumenströme auf Umgebungsdruck, insbesondere auf 1 bar, umrechnet, kleiner als der Wert 1 ist und insbesondere etwa dem Wert 0,5 entspricht.
Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 17 und 18 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass Suspension in dem Behälter (15) mit Suspensionsdruck, der insbesondere 3 bar beträgt, beaufschlagt wird, dass Druckluft in der Druckluft-Zufuhrleitung (21) zumindest zeitweise mit Luftdruck, der höher, insbesondere um 2 bar höher, als der besagte Suspensionsdruck ist, beaufschlagt wird, wobei durch die Druckluft-Zufuhrleitung (21) ein Druckluftstrom zugeführt wird, dem, wenn man ihn auf Umgebungsdruck, insbesondere auf entspannte Luft bei vorzugsweise etwa 1 bar, umrechnet, insbesondere ein Volumenstrom von etwa 0,4 Litern Luft pro Sekunde entspricht, wobei eine Strahleinrich- tung (8) mit einer Strahldüse verwendet wird, deren Strahlquerschnitt insbesondere 40 mm2 beträgt, und wobei der Strahleinrichtung (8) durch die Zufuhrleitung (15) ein Suspensionsstrom zugeführt wird, dem, wenn man ihn auf Umgebungsdruck, vorzugsweise auf etwa 1 bar, umrechnet, insbesondere ein Volumenstrom von etwa 0,8 Litern Suspension pro Sekunde entspricht.
20. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 19 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strahlmittel (12) ver- wendet wird, das Strahlmittelteilchen (13) einer ersten Strahlmittels orte und Strahlmittelteilchen (14) zumindest einer davon verschiedenen, zweiten Strahlmittelsorte enthält.
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