WO2013164487A1 - Werkzeug zur reinigung von grossen flächen - Google Patents

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WO2013164487A1 PCT/EP2013/059345 EP2013059345W WO2013164487A1 WO 2013164487 A1 WO2013164487 A1 WO 2013164487A1 EP 2013059345 W EP2013059345 W EP 2013059345W WO 2013164487 A1 WO2013164487 A1 WO 2013164487A1
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    • B08B3/08—Cleaning involving contact with liquid the liquid having chemical or dissolving effect

Definitions

  • the invention relates to a tool for cleaning large areas, in particular ship hulls, having at least one nozzle body whose nozzles are positioned radially starting from the surface center of the nozzle body, wherein two rotating nozzle body are arranged on the tool body, and at least one sealing element.
  • a tool of the type mentioned can be found in WO 1996/12570 A2, wherein a substantially cylindrical tool body is provided on the circular base of a nozzle body is arranged with a plurality of nozzles.
  • This rotating nozzle body in operation has a substantially rectangular base.
  • a disadvantage of this device is that the removal rates are very low, for example, when removing paint layers of a ship's hull due to the relatively small effective area of the tool.
  • a nozzle head is provided with a rotatably mounted nozzle carrier and a suction nozzle surrounding the nozzle head.
  • the suction hood in this case carries a circumferential at the bottom, to be applied to the surface to be cleaned seal, which is rigidly mounted on a spacer ring on the outer part of the nozzle head.
  • the at least one sealing element is arranged on at least one spring device on the tool body.
  • the arrangement of two rotating nozzle body on the base of the tool body a high removal rate is achieved.
  • the invention provides that the tool body is arranged at least one resilient sealing element. Due to the resilient mounting, the sealing element adapts to the contour of the surface to be machined and the tightness of the tool is thereby substantially improved.
  • the sealing element is designed as a substantially annular brush body. This brush body encloses the two rotating nozzle body and seals the tool body on the surface to be processed against the environment, so that the material can be removed by suction over the tool body.
  • the tightness of the sealing element is further significantly improved in a particularly preferred embodiment of the invention, if the sealing element additionally has a substantially flat plastic seal, in particular neoprene, which at least partially surrounds the brush body.
  • a substantially flat plastic seal in particular neoprene, which at least partially surrounds the brush body.
  • the nozzle body has three rotor arms, in which the nozzles are positioned.
  • a high removal rate can be realized, because this nozzle body is particularly suitable for high rotational speeds.
  • a suction effect is generated by this shape of the nozzle body, which additionally supports the suction of the material removed.
  • nozzles are arranged along the longitudinal axis of the rotor arm of the nozzle body, wherein the longitudinal axes of the nozzles intersect the base surface of the rotor arm substantially orthogonal. Investigations by the applicant have shown that this arrangement allows optimal removal of impurities or paint layers of the surface to be treated.
  • At least one nozzle arranged at the distal end of the rotor arm is provided on at least one rotor arm, which intersects the base of the rotor arm at an angle of between 2 ° and 10 °, preferably 5 ° the orthogonal deviates to the base of the rotor arm.
  • distal end of the rotor arm is understood to mean that end of the rotor arm which is remote from the area center of the nozzle body. This inclination of the last nozzle reduces the removal rate in this area, thereby achieving the desired "smooth" transition between machined and unprocessed area.
  • An essential point in the use of the tool according to the invention is the avoidance of the escape of erosion material into the environment.
  • an exhaust system is provided, wherein the tool body has at least one, preferably two or four suction openings for the connection of an exhaust system.
  • the shape of the tool body substantially corresponds to an open cylinder with elliptical base surface, wherein preferably two suction openings are arranged on the longitudinal sides of the base and two suction openings on the tool body wall in the region of the vertices of the elliptical base.
  • suction openings in the tool body wall and / or the base can be arranged.
  • the suction power is further improved if, according to a further embodiment of the invention, at least one suction channel is provided in the tool body wall, which opens into at least one suction opening.
  • at least one suction channel is provided in the tool body wall, which opens into at least one suction opening.
  • the nozzle bodies are drivable via a drive system with a hydraulic motor and a gearbox.
  • Fig. 1 is a first perspective view of the tool from the front
  • Fig. 2 is a sectional view of the tool body.
  • the tool 100 according to the invention according to FIGS. 1 and 2 has a tool body 110 which has a substantially elliptical base 111, on which two nozzle bodies 200 are arranged. Furthermore, a tool body wall 112 that is essentially orthogonal to the base area 111 encloses the two nozzle bodies 200.
  • a sealing element 120 is arranged, which consists of a one-piece brush body 121 and a neoprene seal 122, which partially surrounds the brush body 121.
  • the sealing element 120 is fastened to the tool body 110 via four spring devices 123, in the present case spring bearings, this resilient mounting allowing adaptation of the sealing element 120 to the surface to be machined.
  • the tool according to the invention 100 due to this combination seal consisting of brush body 121 and neoprene gasket 122 and the resilient mounting on the spring means 123 an optimal sealing against the environment, so that practically no material is released into the environment and at the same time the suction system can be optimally dimensioned.
  • suction openings 113 are provided in the tool body 110, wherein the flow conditions within the tool body by the arrangement of suction channels 114 which lead to the suction openings 113, further improved.
  • the nozzle bodies 200 each have three rotor arms 201, on which nozzles 202 are arranged substantially radially.
  • the cleaning agent for example water, abrasive agents such as sand or mixtures of abrasive agents with water or solvents by high pressure (500 to 3,000 bar) to the nozzles 202, 202 ', and via the nozzles 202, 202nd 'brought to the surface to be machined.
  • a hydraulic motor in this case causes, for example via a bevel gear, a rotation of the nozzle body 200 in order to obtain a uniform machining of the surface.
  • the resulting waste of removed material, as well as the water used and / or abrasive agent are sucked through the suction holes 113 to minimize stress on the environment with these materials.
  • the sealing element 120 supports the suction during the removal.
  • sensors may be additionally attached to the tool body 110 to monitor and control the optimal alignment of the tool 100 with a surface.
  • sensors may be, for example, proximity sensors based on ultrasound technology and the like.
  • inspection devices such as cameras and the like may be provided.
  • the tool 100 has proven particularly suitable for use in automated maintenance systems for processing curved surfaces, such as ship hulls.
  • the tool 100 is arranged in a tool holder, which is brought via an arm system to the surface to be machined.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug (100) zur Reinigung von großen Flächen, insbesondere von Schiffsrümpfen, mit einem Werkzeugkörper (110) und zumindest einem Düsenkörper (200), dessen Düsen (202, 202') vom Flächenmittelpunkt des Düsenkörpers (200) ausgehend im Wesentlichen radial positioniert sind, wobei an dem Werkzeugkörper (110) zwei rotierende Düsenkörper (200) angeordnet sind, und an dem Werkzeugkörper (110) des Weiteren zumindest ein Dichtungselement (120) federnd angeordnet ist.

Description

Werkzeug zur Reinigung von großen Flächen
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Reinigung von großen Flächen, insbesondere von Schiffsrümpfen, mit zumindest einem Werkzeugkörper und zumindest einem Düsenkörper, dessen Düsen vom Flächenmittelpunkt des Düsenkörpers ausgehend im Wesentlichen radial positioniert sind, wobei an dem Werkzeugkörper zwei rotierende Düsenkörper angeordnet sind, sowie zumindest einem Dichtungselement.
Ein Werkzeug der eingangs erwähnten Art kann der WO 1996/12570 A2 entnommen werden, wobei ein im Wesentlichen zylindrischer Werkzeugkörper vorgesehen ist, an dessen kreisrunder Grundfläche ein Düsenkörper mit einer Vielzahl von Düsen angeordnet ist. Dieser im Betrieb rotierende Düsenkörper hat eine im Wesentlichen rechteckige Grundfläche. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, dass die Abtragsraten beispielsweise beim Entfernen von Lackschichten von einem Schiffsrumpf aufgrund der relativ geringen Wirkungsfläche des Werkzeugs sehr gering sind .
In der AT 401 147 B ist ein Werkzeug der eingangs erwähnten Art beschrieben, wobei ein Düsenkopf mit einem drehbar gelagerten Düsenträger und eine den Düsenkopf umgebende Absaughaube vorgesehen ist. Die Absaughaube trägt hierbei eine am unteren Rand umlaufende, sich auf der zu reinigenden Fläche anzusetzende Dichtung, die über einen Distanzring am Außenteil des Düsenkopf starr angebracht ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Werkzeug der eingangs erwähnten Art bereitzustellen, das eine hohe Wirksamkeit aufweist, wartungsarm und im Betrieb umweltfreundlich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das zumindest eine Dichtungselement über zumindest eine Federeinrichtung an dem Werkzeugkörper angeordnet ist. Durch die Anordnung zweier rotierender Düsenkörper an der Grundfläche des Werkzeugkörpers wird eine hohe Abtragrate erreicht. Da das Werkzeug bevorzugterweise an nicht-ebenen Flächen wie beispielsweise Schiffrümpfen eingesetzt wird, und bei der Entfernung von Verunreinigungen sowie Lackschichten mittels Wasserstrahl- und/oder Sandstrahltechnik große Mengen an Abtragsmaterial anfallen, die nicht in die Umwelt gelangen sollen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass an dem Werkzeugkörper zumindest ein federndes Dichtungselement angeordnet ist. Durch die federnde Lagerung passt sich das Dichtungselement der Kontur der zu bearbeitenden Oberfläche an und die Dichtigkeit des Werkzeugs wird dadurch wesentlich verbessert. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Dichtungselement als im Wesentlichen ringförmiger Bürstenkörper ausgebildet. Dieser Bürstenkörper umschließt die beiden rotierenden Düsenkörper und dichtet den Werkzeug körper an der zu bearbeitenden Oberfläche gegen die Umwelt ab, so dass das Abtragsmaterial über den Werkzeugkörper abgesaugt werden kann.
Die Dichtigkeit des Dichtungselements wird in einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung weiter signifikant verbessert, wenn das Dichtungselement zusätzlich über eine im Wesentlichen flächige Kunststoffdichtung, insbesondere aus Neopren verfügt, die den Bürstenkörper zumindest teilweise umgibt. Durch die Kombination einer flexiblen, flächigen Kunststoffdichtung mit einem Bürstenkörper erhöht sich die Dichtigkeit wesentlich, wodurch sich auch die benötigte Leistung des Absaugsystems reduziert.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Düsenkörper über drei Rotorarme verfügt, in denen die Düsen positioniert sind. Durch dieses Rotorsystem kann eine hohe Abtragsleistung realisiert werden, weil dieser Düsenkörper für hohe Drehgeschwindigkeiten besonders geeignet ist. Gleichzeitig wird durch diese Form des Düsenkörpers eine Sogwirkung erzeugt, die die Absaugung des Abtragsmaterials zusätzlich unterstützt.
Hierbei ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass entlang der Längsachse des Rotorarms des Düsenkörpers Düsen angeordnet sind, wobei die Längsachsen der Düsen die Grundfläche des Rotorarms im Wesentlichen orthogonal schneiden. Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass diese Anordnung einen optimalen Abtrag von Verunreinigungen bzw. Lackschichten von der zu behandelnden Oberfläche ermöglicht.
Soll die zu bearbeitende Oberfläche nicht zur Gänze gereinigt werden, sondern lediglich in bestimmten Bereichen, wie dies üblicherweise bei der Instandhaltung von Schiffsrümpfen der Fall ist, wird für die an die Reinigung anschließende Beschich- tung bzw. Lackierung der Oberfläche gefordert, dass der Übergang zwischen gereinigtem Bereich und intaktem Bereich nicht sprunghaft, sondern verlaufend erfolgt. Daher ist in einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass an zumindest einem Rotorarm zumindest eine am distalen Ende des Rotorarms angeordnete Düse vorgesehen ist, die die Grundfläche des Rotorarms unter einem Winkel schneidet, der zwischen 2° und 10°, vorzugsweise 5° von der Orthogonalen auf die Grundfläche des Rotorarms abweicht. Unter "distales Ende des Rotorarms" wird in diesem Zusammenhang jenes Ende des Rotorarms verstanden, das vom Flächenmittelpunkt des Düsenkörpers abgewandt ist. Durch diese Schrägstellung der letzten Düse wird in diesem Bereich die Abtragsrate reduziert, wodurch der gewünschte "sanfte" Übergang zwischen bearbeiteter und unbearbeiteter Fläche erzielt wird . Ein wesentlicher Punkt beim Einsatz des erfindungsgemäßen Werkzeugs ist die Vermeidung des Entweichens von Abtragmaterial in die Umwelt. Hierfür ist ein Absaugsystem vorgesehen, wobei der Werkzeugkörper zumindest einen, vorzugsweise zwei oder vier Absaugöffnungen für den Anschluss eines Absaugsystems aufweist. Hierbei ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Form des Werkzeugkörpers im Wesentlichen einem offenen Zylinder mit elliptischer Grundfläche entspricht, wobei vorzugsweise zwei Absaugöffnungen an den Längsseiten der Grundfläche und zwei Absaugöffnungen an der Werkzeugkörperwand im Bereich der Scheitelpunkte der elliptischen Grundfläche angeordnet sind . Selbstverständlich können auch alle Absaugöffnungen in der Werkzeug körperwand und/oder der Grundfläche angeordnet sein.
Die Absaugleistung wird weiter dadurch verbessert, wenn gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung in der Werkzeugkörperwand zumindest ein Absaugkanal vorgesehen ist, der in zumindest eine Absaugöffnung mündet. Damit werden die Strömungsbedingungen innerhalb des Werkzeugkörpers verbessert, so dass sich die Absaugleistung auch in Kombination mit dem Dichtungselement wesentlich erhöht.
In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Düsenkörper über ein Antriebssystem mit einem Hydraulikmotor und einem Getriebe antreibbar.
Im Folgenden wird anhand eines nichteinschränkenden Ausführungsbeispiels mit zugehörigen Figuren die Erfindung näher erläutert. Darin zeigen
Fig. 1 eine erste perspektivische Ansicht des Werkzeugs von vorne, und
Fig. 2 eine Schnittansicht des Werkzeugkörpers.
Das erfindungsgemäße Werkzeug 100 gemäß Figur 1 und 2 weist einen Werkzeugkörper 110 auf, der über eine im Wesentlichen elliptische Grundfläche 111 verfügt, an dem zwei Düsenkörper 200 angeordnet sind. Des Weiteren umschließt eine im Wesentlichen orthogonal auf die Grundfläche 111 stehende Werkzeugkörperwand 112 die beiden Düsenkörper 200.
An der Außenseite der Werkzeugkörperwand 112 ist ein Dichtungselement 120 angeordnet, das aus einem einstückigen Bürstenkörper 121 sowie einer Neopren- dichtung 122, die den Bürstenskörper 121 teilweise umschließt, besteht. Das Dichtungselement 120 ist über vier Federeinrichtungen 123, im vorliegenden Fall Federlagerungen an dem Werkzeugkörper 110 befestigt, wobei diese federnde Lagerung eine Anpassung des Dichtungselements 120 an die zu bearbeitende Oberfläche erlaubt. Im Betrieb weist das erfindungsgemäße Werkzeug 100 aufgrund dieser Kombinationsdichtung bestehend aus Bürstenkörper 121 und Neoprendichtung 122 sowie der federnden Lagerung über die Federeinrichtungen 123 eine optimale Dich- tigkeit gegen die Umwelt auf, sodass praktisch kein Abtragsmaterial in die Umwelt gelangt und gleichzeitig das Absaugsystem optimal dimensioniert werden kann.
Für die Absaugung des Abraummaterials sind Absaugöffnungen 113 im Werkzeugkörper 110 vorgesehen, wobei die Strömungsverhältnisse innerhalb des Werkzeugkörpers durch die Anordnung von Absaugkanälen 114, die zu den Absaugöffnungen 113 führen, weiter verbessert wird .
Um eine optimale Abtragsleistung des erfindungsgemäßen Werkzeugs 110 zu erhalten, verfügen die Düsenkörper 200 über jeweils drei Rotorarme 201, an denen Düsen 202 im Wesentlichen radial angeordnet sind .
An zumindest einem Rotorarm sind, wie in Figur 2 dargestellt, die Längsachsen A der Düsen 202 im Wesentlichen normal auf die Grundfläche E des Rotorarms 201 angeordnet, lediglich die Düse 202' am proximalen Ende 203 ist geneigt ausgeführt, wobei der Winkel α in der vorliegenden Ausführung der Erfindung etwa 5° beträgt. Damit wird in dem von diesem Teil des Rotorarms 201 bearbeiteten Bereich der Oberfläche eine geringere Abtragsrate erhalten, wodurch der gewünschte Verlauf zwischen bearbeiteter und nicht bearbeiteter Oberfläche erhalten wird .
Über eine zentrale Zuleitung 115 wird das Reinigungsmittel, beispielsweise Wasser, abrasive Mittel wie Sand oder auch Mischungen von abrasiven Mitteln mit Wasser oder Lösungsmitteln mittels Hochdruck (500 bis 3.000 bar) zu den Düsen 202, 202' geleitet, und über die Düsen 202, 202' an die zu bearbeitende Oberfläche herangeführt. Ein Hydraulikmotor bewirkt hierbei beispielsweise über ein Kegelradgetriebe eine Rotation der Düsenkörper 200, um eine gleichmäßige Bearbeitung der Oberfläche zu erhalten. Der hierbei entstehende Abfall an abgetragenem Material, sowie das eingesetzte Wasser und/oder abrasive Mittel werden über die Absaugöffnungen 113 abgesaugt, um eine Belastung der Umgebung mit diesen Materialien zu minimieren. Des Weiteren unterstützt das erfindungsgemäße Dichtelement 120 die Absaugung während des Abtragens.
Schließlich können an dem Werkzeugkörper 110 zusätzlich Sensoren angebracht sein, die die optimale Ausrichtung des Werkzeugs 100 an einer Oberfläche überwachen und steuern. Dies können beispielsweise Näherungssensoren auf Basis von Ultraschalltechnologie und dergleichen sein . Ebenso können Inspektionsvorrichtungen wie Kameras und dergleichen vorgesehen sein. Das Werkzeug 100 hat sich insbesondere für die Verwendung in automatisierten Instandhaltungsanlagen für die Bearbeitung von gekrümmten Oberflächen, wie beispielsweise Schiffsrümpfen bewährt. Hierbei ist das Werkzeug 100 in einer Werkzeughalterung angeordnet, das über ein Armsystem an die zu bearbeitende Oberfläche herangebracht wird .

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Werkzeug (100) zur Reinigung von großen Flächen, insbesondere von Schiffsrümpfen, mit zumindest einem Werkzeugkörper (110) und zumindest einem Düsenkörper (200), dessen Düsen (202, 202') vom Flächenmittelpunkt des Düsenkörpers (200) ausgehend im Wesentlichen radial positioniert sind, wobei an dem Werkzeugkörper (110) zwei rotierende Düsenkörper (200) angeordnet sind, sowie zumindest einem Dichtungselement (120), dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Dichtungselement (120) über zumindest eine Federeinrichtung (123) an dem Werkzeugkörper (110) angeordnet ist.
2. Werkzeug (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (120) als im wesentlichen ringförmiger Bürstenkörper (121) ausgebildet ist.
3. Werkzeug (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (120) zusätzlich über eine im wesentlichen flächige Kunststoffdichtung (122), insbesondere aus Neopren verfügt, die den Bürstenkörper (121) zumindest teilweise umgibt.
4. Werkzeug (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (200) über drei Rotorarme (201) verfügt, in denen die Düsen (202, 202') positioniert sind.
5. Werkzeug (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (202, 202') entlang der Längsachse des Rotorarms (201) des Düsenkörpers (200) angeordnet sind, wobei die Längsachsen (A) der Düsen (202, 202') die Grundfläche (E) des Rotorarms (201) im Wesentlichen orthogonal schneiden.
6. Werkzeug (100) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem Rotorarm (201) zumindest eine am distalen Ende (203) des Rotorarms (201) angeordnete Düse (202') vorgesehen ist, die die Grundfläche (E) des Rotorarms (201) unter einen Winkel (a) schneidet, der zwischen 2 und 10°, vorzugsweise 5° von der Orthogonalen auf die Grundfläche (E) des Rotorarms (201) abweicht.
7. Werkzeug (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkörper (110) zumindest eine, vorzugsweise zwei oder vier Absaugöffnungen (113) aufweist.
8. Werkzeug (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Werkzeugkörpers (110) im wesentlichen einem offenen Zylinder mit elliptischer Grundfläche (111) entspricht, wobei vorzugsweise zwei Absaugöffnungen (113) an den Längsseiten der Grundfläche (111) und zwei Absaugöffnun- gen (113) an der Werkzeug körperwand (112) im Bereich der Scheitelpunkte der elliptischen Grundfläche (111) angeordnet sind.
9. Werkzeug (100) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Werkzeugkörperwand (112) zumindest ein Absaugkanal (114) vorgesehen ist, der in zumindest eine Absaugöffnung (113) mündet.
10. Werkzeug (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenkörper (200) über ein Antriebssystem mit einem Hydraulikmotor und einem Getriebe antreibbar sind.
2013 05 06
Ha
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