Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Bauwerken und Schiffen

Abstract

 Zur Erhöhung der Effektivität an sich bekannter Druckluft-Strahlverfahren wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die in an sich bekannter Weise als Laval-Düse ausgebildete Austrittsdüse (9) mit einem trichterförmigen, einen langgestreckten paraboloidförmigen Innenraum umschließenden Düsenansatz (12) zu versehen. Bei der Anwendung unter Wasser und auch in größeren Wassertiefen wird ferner vorgeschlagen zwischen der Druckgasquelle (1) und der zur Austrittsdüse (9) führenden Leitung einen zusätzlichen, die 'Strahlmittelquelle (20) umgehenden regelbaren Nebenschluß (30) für das Druckgas vorzusehen. Das über den Nebenschluß abgegebene Druckgas kann bei entsprechender Druckregelung dafür sorgen, daß kein Wasser in die unter Wasser liegenden Teile der Strahleinrichtung eindringen kann.
So können der Strahlmittelschlauch und der Raum zwischen Strahldüse und der zu bearbeitenden Oberfläche wasserfrei gehalten werden und es kann das Strahlmittel mit erheblich größerer Energie auf die zu behandelnde Oberfläche auftreffen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur auch unter Wasser durchführbaren Oberflächenbehandlung von Bauwerken und Schiffen mit einem reinigenden, konservierenden oder beschichtenden Strahlmittel, welches mit einem Druckgasstrom über eine zum Arbeitsplatz führende, mit Austrittsdüse versehene, mindestens teilweise flexible Leitung auf die zu behandelnde Oberfläche aufgestrahlt wird.

[0002] Das Druckluftstrahlen als Freistrahlen ist ein bewährtes Verfahren für Oberflächenbehandlung des Strahlgutes. Das Verfahren benötigt einen Kompressor als Druckluftquelle, einen Drucklufttrockner, einen Druckluftfilter, einen Strahlmittelbehälter zur Zudosierung des Strahlmittels und eine Schlauchleitung mit einer Düse, bei der es sich üblicherweise um eine Laval-Düse handelt. Die Leistung des Verfahrens wird bestimmt durch das Parameterfeld Luft-Liefermenge des Kompressors in Abhängigkeit vom erforderlichen Enddruck, Strahlmitteldurchsatz, Schlauchlänge, Druck vor der Düse und Düsengröße.

[0003] Wenn es sich um das Reinigen und Aufrauhen von Oberflächen mit nur einmaliger Verwendung des Strahlmittels handelt, liegen typische Arbeitswerte unter normalen Bedingungen bei: 8 mm Düsen-Durchmesser, 25o mm Abstand von der Oberfläche des Strahlgutes und 8o mm Strahlfleckdurchmesser, entsprechend etwa 5ooo mm² Strahlfläche. Der Strahlmitteldurchsatz ist von der geforderten Oberflächengüte abhängig. Verständlicherweise wird für das Reinigen weniger Strahlmittel benötigt als zur Erzielung einer metallisch blanken Oberfläche mit bestimmter Rauhtiefe.

[0004] Erfahrungen der Erfinder haben gezeigt, daß die Effektivität, bzw. die Arbeitsfähigkeit des Strahlmittelstromes auf dem Weg zwischen Düsenaustritt und zu bearbeitender Fläche sehr stark abnimmt, da die Überschall-Strömungsgeschwindigkeit sehr schnell zum Unterschallbereich abgebaut wird. Der theoretisch günstigste Arbeitsabstand von Null ist in der Praxis nicht realisierbar, da der Strahlfleck eine kritische kleine Fläche nicht unterschreiten darf. Dies entspricht aber einem Arbeitsabstand, über dessen Länge die unerwünschte Strahlgeschwindigkeitsverminderung bereits auftritt.

[0005] Der vorstehende Nachteil tritt verstärkt auch beim Arbeiten im oder unter Wasser auf. Hinzu kommen noch weitere Nachteile wie folgt:

1. Das Strahlmittel tritt nach der Beschleunigung in der Laval-Düse in ein Medium mit vielfach höherer Dichte ein. Dadurch verliert das beschleunigte Strahlmittel in verstärktem Maße an Geschwindigkeit, so daß es beim Auftreffen auf die zu bearbeitende Oberfläche kaum Wirkung zeigt, wenn zwischen Düsenaustritt und zu bearbeitender Oberfläche ein Wasserspalt vorhanden ist.

2. Eine Arbeitsverrichtung ist nur möglich durch Schrägansetzen der Laval-Düse unmittelbar auf die Oberfläche; damit wird der Strahlfleckdurchmesser gleich dem Düsenaustrittsdurchmesser. Für eine 8 mm-Düse beträgt die Strahlfläche unter Wasser nur etwa 5o mm² und es kann eine definierte Oberflächengüte mit bestimmter Rauhtiefe unter diesen Bedingungen nicht erzielt werden.

3. In der Laval-Düse tritt ein proportional zur Einsatztiefe zunehmender Gegendruck auf.

[0006] Die vorstehenden Nachteile ergeben sich nicht nur bei einer Oberflächenbehandlung mit einem reinigendem Strahlmittel , sondern auch bei Oberflächenbehandlungen mit konservierenden oder beschichtenden Strahlmitteln.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Vorrichtung, die ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik die Möglichkeit gibt, solche Strahlverfahren mit höherem Wirkungsgrad zur Anwendung zu bringen.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in an sich bekannter Weise als Laval-Düse ausgebildete Austrittsdüse mit einem trichterförmigen, einen langgestreckten paraboloidförmigen Innenraum umschliessenden Düsenansatz versehen ist.

[0009] Die Erprobungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigen eine offenbar durch erhöhte Strahlgeschwindigkeit bedingte erheblich höhere Effektivität.

[0010] Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung für den Unterwassereinsatz wird erfindungsgemäß vorgeschlagen zwischen der Druckgasquelle und der zur Austrittsdüse und damit zur zu behandelnden Oberfläche führenden Leitung einen zusätzlichen, die Strahlmittelquelle umgehenden regelbaren Nebenschluß für das Druckgas vorzusehen.

[0011] Der erfindungsgemäß vorgesehene Nebenschluß läßt sich so regeln, daß auch in den Zeiten ohne Strahlmittelzufuhr die zum Unterwasserarbeitsplatz führende Leitung und die Düse trocken und frei von Wasser gehalten werden kann. Für das über den Nebenschluß geleitete Druckgas genügt ein relativ geringer Überdruck, welcher sicherstellt, daß am freien Ende der Austrittsdüse jederzeit das Druckgas ausperlt und hierdurch den Wassereintritt verhindert.

[0012] Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0013] Nachfolgend wird eine für den Unterwassereinsatz bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielsweise erläutert.

[0014] In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der über und unter der Wasserfläche befindlichen Bauelemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung und

Fig. 2 einen axialen Schnitt durch die Strahlmittelaustrittsdüse mit erfindungsgemäßem Düsenansatz.

Beschreibung

[0015] Die in Fig. 1 dargestellte Strahlanlage enthält einen großen Teil konventioneller Bauelemente. Zu diesen konventionellen Bauelementen gehören ein Kompressor 1, welcher über einen Wasserabscheider 2 und ein Luftfilter 3 die Druckluftversorgungsleitung 4 speist.

[0016] Zwischen dem Kompressor 1 und dem Wasserabscheider 2 befinden sich eine Druckmeßstelle 5 und ein Absperrventil 6. Konventionell ist auch der das Strahlmittel enthaltende Strahlmittelbehälter 2o mit einer verschließbaren Nachfüllöffnung 21, eine den Strahlmittelbehälter unter Druck setzende und mit einem Regelventil versehene Leitung 22, die an die Versorgungsleitung 4 angeschlossen ist und ferner ein Überdruckventil 23. Bei geöffneter Nachfüllöffnung 21 kann über eine Zuführleitung 25 oder einem Trichter aus einem Vorratsbehälter 24 das zu verwendende Strahlmittel zum Reinigen, Konservieren oder Beschichten nachgefüllt werden.

[0017] Wenn mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Unterwasserreinigungen durchgeführt werden sollen, enthält der Strahlmittelbehälter 24 Quarzsand, Korund, Kupfer-Schlacke, natürliche oder künstliche Mineralgranulate, Kork oder dergleichen. Für den vorgesehenen Unterwasser-Einsatz mit nur einmaliger Verwendung des Strahlmittels lassen sich anders als beim Freiluftstrahlen auch solche Strahlmittel einsetzen, die seit kurzem wegen der Gefährdung der Atemwege des die Vorrichtung bedienenden Arbeiters nicht mehr oder nur unter besonderen Schutzbedingungen verwendet werden dürfen.

[0018] Weiterhin konventionell ist die Verbindung der Druckluftversorgung 4 mit einem zum Arbeitsplatz führenden Strahlschlauch 8, welcher an einer, vorzugsweise als Laval-Düse ausgebildeten Austrittsdüse 9, endet.

[0019] Für den erfindungsgemäß vorgesehenen Unterwasser- Einsatz, bei dem der Strahlschlauch 8 unter die Wasseroberfläche 4o zu einem Unterwasser-Arbeitsplatz 41 führt, an dem sich ein Taucher 42 befindet, ist, wie Fig. 2 zeigt, an die Laval-Düse 9 ein Düsenansatz 12 angeschlossen. Zur Befestigung des Düsenansatzes 12 dient eine das freie Düsenende übergreifende Muffe 10, die mit Schrauben 11 lösbar und auswechselbar gehalten wird. Der trichterförmig ausgebildete Düsenansatz 12 umschließt einen langgestreckten paraboloidförmigen Innenraum und hat eine Länge, die im wesentlichen dem erforderlichen Arbeitsabstand zwischen Laval-Düse 9 und der zu behandelnden Oberfläche 5o entspricht. Diese Länge beträgt z.B. für einen Düsenansatz mit 5o mm Austrittsdurchmesser etwa 25o mm.

[0020] Um sicherzustellen, daß die unterwasserliegenden Vorrichtungsteile, das sind der Strahlschlauch 8, die Strahldüse 9 und der Strahldüsenansatz 12, ständig trocken bleiben und nicht voll Wasser laufen können, ist erfindungsgemäß eine Nebenschlußregelung 3o vorgesehen. Diese Nebenschlußregelung 3o ist eintrittsseitig über eine Leitung 31 an den Ausgang des Luftfilters 3 und austrittsseitig über ein Regelventil 32 mit einem in Strömungsrichtung hinter dem Strahlmittelbehälter liegenden Teil der Versorgungsleitung 4 verbunden. Das Leitungssystem 31-3o-32 überbrückt somit den Teil der Versorgungsleitung 4,in dem über ein Abgabeventil 26 das Strahlmittel in die Versorgungsleitung.4 eingegeben wird.

[0021] Bei nicht abgesperrtem Strahlmittelbehälter besteht somit die Möglichkeit, die unterwasserliegenden Bauelemente der Vorrichtung ständig mit einem Druckgasstrom zu durchspülen, sodaß kein Wasser eindringen kann. Das über den Nebenschluß in den Strahlschlauch 8 abgegebene Druckgas -vorzugsweise Luft - muß einen Druck haben, der geringfügig über dem am Einsatzort 41 befindlichen Wasserdruck liegt. Um diese Druckeinstellung automatisch zu bewirken, führt vom Nebenschluß 3o eine Steuerleitung 36 zum Unterwasserarbeitsplatz. Der im Nebenschluß 3o an einer Druckmeßstelle 38 erfaßte Druck beeinflußt unmittelbar ein Regelventil 35 des Nebenschlusses und stellt dieses so ein, daß am Strahldüsenansatz 12 ständig in geringen Mengen Druckluft abgegeben wird. In der über Wasser angeordneten Nebenschlußregelung können, wie Fig. 1 zeigt, zusätzliche Druckmesser 33 und 34 vorgesehen sein, um den normalen Arbeitsdruck und den im Nebenschluß reduzierten Druck ablesen zu können.

[0022] Damit am Unterwasserarbeitsplatz 41 vom Taucher die Strahlvorrichtung in möglichst einfacher Weise ein- und ausschaltbar ist, befindet sich neben der Strahldüse 9 ein Taster 51, mit dem über eine Signalleitung 52 ein über Wasser befindliches Steueraggregat 53 betätigt werden kann. Das Steueraggregat 53 dient zum Einschalten der Strahlmittelzufuhr, d.h. das Steueraggregat 53 wirkt unmittelbar auf das Zudosierventil 26 des Strahlmittelbehälters 2o oder, sofern dieses fest eingestellt ist, auf das Hauptabsperrventil 7 der Druckluftversorgungsleitung 4 ein. Möglich ist es ebenfalls, mit dem Steueraggregat 53 auf den Nebenschluß 3o einzuwirken. In der Regel wird man jedoch den Nebenschluß geöffnet lassen, so daß es beim Ein-und Ausschalten der Strahlmittelzugabe nicht zu einem Wassereinbruch am Strahldüsenansatz kommen kann.

[0023] Sowohl beim überwasser- als auch beim Unterwasser-Betrieb ergaben sich erheblich verkürzte Arbeitszeiten und verbesserte Oberflächengüten. Bei Unterwasser-Betrieb wurdenbeispielsweise in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Druckluft-Nebenschluß und dem Düsenansatz 12 in 1o m Wassertiefe folgende Leistungsdaten erreicht: Strahlfäche ca. 22oo mm², bei einem Gasdruck von etwa 9 bar Strahlleistung: 3 m²/h bei einem Reinheitsgrad Sa 2 1/2 (gemäß DIN 55928 Teil 4) und einer Rauhtiefe von 3o µm.

[0024] Insgesamt ist somit festzustellen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung zu einem sicheren und wirtschaftlichen Über- und Unterwasser-Arbeitsverfahren zur normgerechten OberflächenBehandlung mit hohem Reinheitsgrad und erforderlicher Rauhtiefe bei gleichzeitiger wesentlicher Steigerung der Flächenleistung und Senkung des Strahlmittelverbrauchs führt.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur auch unter Wasser durchführbaren Oberflächenbehandlung von Bauwerken und Schiffen mit einem reinigenden, konservierenden oder beschichtenden Strahlmittel, welches mit einem Druckgasstrom über eine zum Arbeitsplatz führende, mit Austrittsdüse versehene, mindestens teilweise flexible Leitung auf die zu behandelnde Oberfläche aufgestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die in an sich bekannter Weise als Laval-Düse ausgebildete Austrittsdüse (9) mit einem trichterförmigen, einen langgestreckten paraboloidförmigen Innenraum umschließenden Düsenansatz (12) versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 für den Unterwassereinsatz dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Düsenansatzes (12) im wesentlichen dem erforderlichen Arbeitsabstand zwischen. Düse (9) und der zu behandelnden Oberfläche (5₀) entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckgasquelle (1) und der zur Austrittsdüse (9) führenden Leitung (4,8) ein zusätzlicher, die Strahlmittelquelle (2o) umgehender regelbarer Nebenschluß (30) für das Druckgas vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der regelbare Nebenschluß (3o) mit einer zumUnterwasser-Arbeitsplatz (4) führenden Steuerleitung (36) und einer den Wasserdruck erfassenden Druckmeßvorrichtung (38) versehen ist, die das über den Nebenschluß (30) abgegebene Druckgas auf einem den Wasserdruck übersteigenden Druck hält.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß am Unterwasserarbeitsplatz (4) für die Strahlmittelabgabe in den Druckgasstrom eine Fernsteuerung (51,52,53) vorgesehen ist.

Zeichnung