Verfahren zum Druckluftstrahlen und Strahlgerät zur Durchführung des Verfahrens

Abstract

 Ein Verfahren zum Druckluftstrahlen und ein Strahigerät zur Durchführung des Verfahrens wird beschrieben, wobei ein körniges Strahlmittel (3) in einen Tragluftstrom eingebracht und durch den Tragluftstrom gefördert, beschieunigt und gegen eine zu behandelnde Oberfläche geblasen wird und dem beladenen Tragluftstrom ein korrosionsschützendes Material (9), insbesondere Metall, beigegeben wird.
Um zu erreichen, daß erstens die Zugabe des korrosionsschützenden Materials (9) in besonders einfacher Weise, insbesondere ohne einen Zusatzluftstrom, erfolgen kann, daß zweitens für das korrosionsschützende Material (9) eine besondere, feinkörnige Aufbereitung nicht erforderlich ist, und daß drittens Probleme bei der Förderung des korrosionsschützenden Materials (9) nicht auftreten, wird der mit dem Strahlmittel (3) beladene Tragluftstrom an einer in fester Form vorliegenden Vorratsmenge des korrosionsschützenden Materials (9) vorbeigeführt, wobei die Körner des Strahlmittels (3) kleine Mengen von dem korrosionsschützenden Material (9) abtragen, mit sich führen und auf die Oberfläche fördern.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Druckluftstrahlen, wobei ein körniges Strahlmittel in einen Tragluftstrom eingebracht und durch den Tragluftstrom gefördert, beschleunigt und gegen eine zu behandelnde Oberfläche geblasen wird und dem beladenen Tragluftstrom ein korrosionsschützendes Material, insbesondere Metall, beigegeben wi.rd, - und ein Strahlgerät zur Durchführung dieses Verfahrens.

[0002] Bei dem bekannten Verfahren zum Druckluftstrahlen, von dem die Erfindung ausgeht (vgl. die DE-OS 27 24 318), wird dem mit dem Strahlmittel beladenen Tragluftstrom ein Zusatzluftstrom zugegeben, beispielsweise in den beladenen Tragluftstrom injiziert. Dieser Zusatzluftstrom wird mit einem Zusatzstoff aus Blei und/oder Zink in Form von Metallstaub beladen. Auf diese Weise wird erreich, daß die durch das Strahlmittel gesäuberte und praktisch jungfräuliche Oberfläche noch während des Reinigungsvorgangs gegen Korrosion geschützt wird. Dieser Schutz kann permanent oder auch nur temporär sein. Er verhindert eine Oxydierung oder anderweitige Verschmutzung der unmittelbar zuvor gereinigten Oberfläche, die aufgrund ihres hohen Saberkeitsgrades normalerweise sehr aktiv mit Sauerstoff und anderen Verunreinigungen reagieren würde. Der Korrosionsschutz sichert dabei die Haftfähigkeit der Oberfläche beim späteren Auftragen eines Anstrichs, einer Rostschutzschicht, einer Kunststoffummantelung od. dgl. und.gewährleistet, daß die Vornahme dieser nachfolgenden Arbeitsgänge nicht drängt.

[0003] Bei der Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens - mit einem einen Düsenbereich aufweisenden Strahlgerät - hat sich jedoch gezeigt, daß die Zugabe von pulverförmigem Metall in einen Zusatzluftstrom apparativ aufwendig ist. Weiterhin ist man insbesondere aus Arbeitsschutzgründen bestrebt, dem Zusatzluftstrom Wasser beizugeben, um die einzelnen Körner des Strahlmittels benetzen und somit ein "Feuchtstahlen" durchführen zu können. Eine Beladung des Zusatzluftstromes mit mehr als einem Zusatzstoff erweist sich jedoch als schwierig, mehrere Zusatzluftströme erfordern eine zu umfangreiche Apparatur mit einer hohen Anzahl von Zuleitungen für den Düsenbereich des Strahlgerätes. Ferner erweist sich die Förderung von feinpulvrigem Metall wie beispielsweise Zink, das eine dendritische Struktur hat, als schwierig, weil der Staub zur Klumpenbildung neigt. Schließlich hat es sich als nachteilig herausgestellt, den Metallstaub getrennt vom Strahlmittel in den beiden Luftströmen - Tragluftstrom und Zusatzluftstrom - der Oberfläche zuzuführen. Aufgrund der unterschiedlichen Massen eines typischen Strahlmit- _telkorns und eines Metallkorns und aufgrund ihres unterschiedlichen Volumens ist die Auftreffgeschwindigkeit beider Körner auf der Oberfläche deutlich voneinander verschieden. Dadurch kann nur die Auftreffgeschwindigkeit einer Kornart optimiert werden, die der anderen Kornart ist entweder zu klein oder zu groß und liefert keine zufriedenstellenden Resultate.

[0004] Weiterhin ist ein Verfahren zum Sandstrahlen bekannt (vgl. die GB-PS 10 41 620), bei dem ein pulverförmiges Metall dem körnigen Strahlmittel zugemischt wird, bevor beide in einen Tragluftstrom eingegeben werden. Dabei wird angestrebt, die einzelnen Körner des Strahlmittels mit einer Schicht des korrosionsschützenden Metalls zu überziehen. Die Körner des Strahlmittels werden als Vehikel für das Metall benutzt, so daß zumindest die Auftreffgeschwindigkeiten auf die behandelnde Oberfläche für Strahlmittel und Metall gleich groß sind. Auch dieses bekannte Verfahren erfordert damit pulverförmiges Metall. Der angestrebte Metallüberzug der Strahlmittelkörnchen tritt nur bei ausreichender Adhäsion zwischen beiden auf und ist nicht für alle Metalle bzw. Strahlmittel, die man einsetzen möchte, zu erreichen, falls nicht zusätzliche, aufwendige Maßnahmen getroffen werden.

[0005] Schließlich ist ein Verfahren zum Polieren von Gegenständen bekannt (vgl. die US-PS 30 90 166), bei dem kleine Kugeln aus einem elastischen Material an . einem Poliermittel vorbeigeleitet werden, diese oberflächlich aufnehmen und auf die Oberfläche des zu behandelnden Gegenstandes übertragen. Dabei wird ihnen eine Eigendrehung verliehen, durch die sie im Moment des Auftreffens auf die Oberfläche gegenüber dieser eine Drehbewegung ausführen und dabei das Poliermittel an die Oberfläche abgeben; die Beschleunigung der elastischen Kugeln erfolgt mittels einer rotierenden Scheibe oder eines rotierenden Flügelrades. Dieses bekannte Verfahren ist jedoch nur fürsphärische Körper geeignet und läßt sich nicht auf im Tragluftstrom geförderte Strahlmittel, wie beispielsweise Sandkörner od. dgl., übertragen.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren der eingangs-beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß die Zugabe des korrosionsschützenden Materials in besonders einfacher Weise, insbesondere ohne einen Zusatzluftstrom, erfolgen kann, daß für dieses Material eine besondere, feinkörnige Aufbereitung nicht erforderlich ist und daß Probleme bei der Förderung des korrosionsschützenden Materials nicht auftreten.

[0007] Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Strahlmittel beladene Tragluftstrom an einer in fester Form vorliegenden Vorratsmenge des korrosionsschützenden Materials vorbeigeführt wird und die Körner des Strahlmittels kleine Mengen von dem korrosionsschützenden Material abtragen, mit sich führen und auf die Oberfläche fördern. Dieses Verfahren hat eine Vielzahl von Vorteilen. Zunächst sind die Herstellung und Handhabung von in fester Form vorliegenden Vorratsmengen des korrosionsschützenden Materials wesentlich einfacher als die Herstellung und Handhabung von korrosionsschützendem Material in pulverförmiger Form. Darüberhinaus kann das erfindungsgemäß in fester Form zu verwendende korrosionsschützende Material innerhalb des Düsenbereiches eines Strahlgeräts optimal an derjenigen Stelle plaziert werden, an der die Körner des Strahlmittels die zum Abtragen kleiner Mengen des korrosionsschützenden Materials günstigste Geschwindigkeit aufweisen. Bei Strahlgeräten, deren Düsenbereich einen relativ lang ausgebildeten Verengungsbereich und - daran anschließend - einen entsprechend lang ausgebildeten Erweiterungsbereich aufweisen, erfolgt die Beschleunigung der Körner des Strahlmittels mit geringen Werten, jedoch auf einer langen Strecke, so daß die für das Abtragen geringer Mengen des korrosionsschützenden Materials erforderliche Geschwindigkeit über einer relativ großen Strecke zur Verfügung steht, so daß die Plazierung des abzutragenden korrosionsschützende-Materials unkritisch ist. Im übrigen kann das abzutragende korrosionsschützende Material vorteilhaft genau an derjenigen Stelle des Düsenbereiches eines Strahlgeräts vorgesehen werden, die normalerweise einen erhöhten VerschleiE durch Abtragen ausgesetzt ist. Hier kann man den ansonsten unerwünschten Al- _riebeffekt, dem man mit speziellen Materialien, wie beispielsweise Wolfrancarbid oder Borcarbid, entgegenzuwirken trachtet, gezielt für das Abtragen geringer Mengen des korrosionsschützenden Materials einsetzen, wobei zugleich die ansonsten durch das Strahlmittel besonders belasteten Stellen des Düsenbereichs abgedeckt werden.

[0008] Besonders vorteilhaft kann es sein, bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur einen außenliegenden Teil des mit dem Strahlmittel beladenen Tragluftstroms, insbesondere den Mantelbereich des beladenen Tragluftstroms, an dem korrosionsschützenden Material vorbeizuführen, so daß nur in einem Teil des auf die Oberfläche auftreffenden Tragluftstroms korrosionsschützendes Material abgelagert wird. Dadurch kann der Düsenbereich eines Strahlgeräts so über eine zu bearbeitende Oberfläche geführt werden, daß nur die in Bewegungsrichtung hinten liegenden Teile des auf die Oberfläche auftreffenden Tragluftstroms eine Ablagerung des korrosionsschützenden Materials bewirken. Die in Bewegungsrichtung vorn liegenden, wesentlich größeren Teile des auf die Oberfläche auftreffenden Tragluftstroms reinigen zunächst die Oberfläche, ohne daß unnütz korrosiönsschützendes Material eingesetzt wird.

[0009] Obwohl sich in erster Linie Metalle als korrosionsschützendes Material durchgesetzt haben, ist es prinzipiell auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren bei anderen korrosionsschützenden Materialien anzuwenden, also andere korrosionsschützende Materialien mit dem Strahlmittel abzutragen und auf die Oberfläche zu übertragen. Der erfindungsgemäß verwirklichte Korrosionsschutz kann ein permanenter oder nur ein temporärer Korrosionsschutz sein. Wird erfindungsgemäß nur ein temporärer Korrosionsschutz verwirklicht, so kann es vorteilhaft sein, dem temporären Korrosionsschutz unmittelbar vor oder mit dem Auftragen eines permanenten Korrosionsschutzes zu entfernen.

[0010] Besonders vorteilhaft arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren dann, wenn der mit dem Strahlmittel beladene Tragluftstrom einen Krümmungsbereich durchläuft und an der Innenseite des Krümmungsbereichs das korrosionsschützende Material angeordnet ist. Dabei läßt sich der Auftreffwinkel des Strahlmittels auf die Oberfläche des korrosionsschützenden Materials relativ flach ausbilden, so daß die einzelnen Körner des Strahlmittels gleichsam entlang der - Oberfläche des korrosionsschützenden Materials schaben und relativ viel von dem-korrosionsschützenden Material abtragen.

[0011] Ein Strahlgerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, das in üblicher Weise eine Zuleitung und einen an die Zuleitung angeschlossenen Düsenbereich aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß sich innerhalb des Düsenbereichs und im Bereich der Fluglinien des Strahlmittels eine Vorratsmenge eines korrosionsschützenden Materials befindet, wobei, wie zuvor schon ausgeführt, insgesamt dafür gesorgt sein kann, daß der Auftreffwinkel des Strahlmittels auf die Oberfläche des korrosionsschützenden Materials flach ist, z. B. zwischen 5° und 20° liegt.

[0012] Besonders vorteilhaft ist es, bei dem zuvor beschriebenen Strahlgerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens das korrosionsschützende Material an derjenigen Stelle der Innenwand des Düsenbereichs anzuordnen, die normalerweise einem erhöhten Verschleiß durch Abtragen ausgesetzt ist.

[0013] Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigt, jeweils ausschnittsweise, teilweise geschnitten,

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Strahlgerätes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines Strahlgerätes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform eines Strahlgerätes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

[0014] Dem Strahlgerät nach Fig. 1, von dem - wie auch in den beiden anderen Figuren - lediglich eine Zuleitung 1 und ein Düsenbereich 2 gezeigt sind, wird durch die Zuleitung 1 ein mit einem Strahlmittel 3 beladener Tragluftstrom zugeführt. Der mit dem Strahlmittel 3 beladene Tragluftstrom tritt zunächst in einen Verengungsbereich 4 ein, wo der Druck des Tragluftstromes zunehmend in kinetische Energie umgesetzt wird, durchläuft_.dann eine Düsenengstelle 5 und anschließend einen Erweiterungsbereich 6, der einen Austrittsbereich 7 hat, an dem das Strahlmittel 3 zusammen mit dem Tragluftstrom den Düsenbereich 2 wieder verläßt. Am Ende des Erweiterungsbereichs 6 ist eine Ringbohrung 8 vorgesehen, in die korrosionsschützendes Material 9 eingeschoben ist, und zwar eine in fester Form vorliegende Vorratsmenge; das korrosionsschützende Material 9 ist als zylindrische Muffe ausgebildet. Ein Teil des als zylindrische Muffe ausgebildeten korrosionsschützenden Materials 9 kleidet den Austrittsbereich 7 des Düsenbereichs 2 aus, während sich der andere Teil des als zylindrische Muffe ausgeführten korrosionsschützenden Materials 9 innerhalb der Ringbohrung 8 befindet, zunächst also noch vor der Wirkung des Strahlmittels 3 geschützt ist. Ist nun der im Austrittsbereich 7 befindliche Teil des korrosionsschützenden Materials 9 weitgehend verbraucht, so wird das als Muffe ausgebildete korrosionsschützende Material 9 mittels eines Knopfes 10 zum Austrittsbereich 7 des Düsenbereiches 2 hingeschoben, während das weitgehend verbrauchte Ende abgebrochen oder abgeschnitten wird.

[0015] Während sich im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 das korrosionsschützende Material 9 an einer Stelle befindet, an der die Geschwindigkeit des Strahlmittels 3 praktisch den größten Wert hat, ist im Ausführungsbeispiel nach _Fig. 2 das korrosionsschützende Material 9 im Verengungsbereich 4 des Düsenbereichs 2 vorgesehen. Hier ist die Anordnung des korrosionsschützenden Materials 9 so gewählt, daß die Geschwindigkeit des Strahlmittels 3 ein optimales Abtragen des korrosionsschützenden Materials 9 ermöglicht. Im einzelnen ist das korrosionsschützende Material 9 als dicker Mantel um einen Tragdraht 11 ausgeführt. Der Tragdraht 11 und das den Tragdraht 11 gleichsamschlauchförmig umgebende korrosionsschützende Material 9 sind oberhalb des Düsenbereichs 2 in einer - nicht gezeigten - Spule aufgewickelt und werden gemeinsam durch eine Bohrung 12 im Düsenbereich 2 geführt. Im Verengun^gs-bereich 4 wird, wie aus der Fig. 2 ersichtlich, korrosionsschützendes Material 9 abgetragen, so daß letztlich nur noch der Tragdraht 11 übrigbleibt, der durch eine Bohrung 13 aus dem Düsenbereich 12 herausgeführt und in einer Spule 14 aufgewickelt wird. Damit ist eine kontinuierliche oder quasikontinuierliche Zuführung des korrosionsschützenden Materials 9 möglich.

[0016] Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Auftreffwinkel des Strahlmittels 3 auf die Oberfläche des korrosionsschützenden Materials 9 sehr flach. Dadurch wird eine weitgehend schabende Wirkung des Strahlmittels 3 auf der Oberfläche des korrosionsschützenden Materials 9 erreicht. Im Gegensatz hierzu liegt der Auftreffwinkel des Strahlmittels 3 im Ausführungsbeispiel nach F_ig. 2 in einem sehr großen Winkelbereich, der praktisch bis 90° geht. Um eine gleichmäßige Abtragung des den Tragdraht 11 schlauchförmig umgebenden korrosionsschützenden Materials 9 zu gewährleisten, ist das den Tragdraht 11 schlauchförmig umgebende korrosionsschützende Material 9 zusammen mit dem Tragdraht 11 innerhalb des Düsenbereichs 2, und zwar zwischen den Bohrungen 12 und 13, tordiert.

[0017] Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der Auftreffwinkel des Strahlmittels 3 auf das abzutragende korrosionsschützende Material 9 definiert; er liegt bei etwa 15°. In diesem Ausführungsbeispiel hat der Düsenbereich 2 einen _Krümmungsbereich 15, in dem die Richtung des mit dem Strahlmittel 3 beladenen Tragluftstroms um etwa 30° abgelenkt wird. Der Krümmungsbereich 15 des Düsenbereichs 2 hat eine in der normalen Flugrichtung des durch die Zuleitung 1 zugeführten Strahlmittels 3 liegende Stelle 16, gegen die ein großer Teil des Strahlmittels 3 prallt. Die Stelle 16 des Krümmungsbereichs 15 des Düsenbereichs 2 weist das abzutragende korrosionsschützende Material 9 auf, das durch das auftreffende Strahlmittel 3 abgetragen wird.

Ansprüche

1. Verfahren zum Druckluftstrahlen, wobei ein körniges Strahlmittel in einen Tragluftstrom eingebracht und durch den Tragluftstrom gefördert, beschleunigt und gegen eine zu behandelnde Oberfläche geblasen wird und dem beladenen Tragluftstrom ein korrosionsschützendes Material, insbesondere Metall, beigegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Strahlmittel beladene Tragluftstrom an einer in fester Form vorliegenden Vorratsmenge des korrosionsschützenden Materials vorbeigeführt wird und die Körner des Strahlmittels kleine Mengen von dem korrosionsschützenden Material abtragen, mit sich führen und auf die Oberfläche fördern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein außenliegender Teil des mit dem Strahlmittel beladenen Tragluftstroms, insbesondere der Mantelbereich des beladenen Tragluftstroms, an dem korrosionsschützenden Material vorbeigeführt wird und nur in einem Teil des auf die Oberfläche auftreffenden Tragluftstroms korrosionsschützendes Material abgelagert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der beladene Tragluftstrom einen Krümmungsbereich durchläuft und an der Innenseite des Krümmungsbereichs das korrosionsschützende Material angeordnet ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorratsmenge des korrosionsschützenden Materials kontinuierlich oder zumindest quasi-kontinuierlich ergänzt wird.

5. Strahlgerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer Zuleitung und einem an die Zuleitung angeschlossenen Düsenbereich, dadurch gekennzeichnet, daß sich innerhalb des Düsenbereichs (2) und im Bereich der Fluglinien des Strahlmittels (3) eine Vorratsmenge eines korrosionsschützenden Materials (9) befindet.

6. Strahlgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftreffwinkel des Strahlmittels (3) auf die Oberfläche des korrosionsschützenden Materials (9) flach ist, z. B. bei 5° bis 20° liegt.

7. Strahlgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich das korrosionsschützende Material (9) an derjenigen Stelle der Innenwand des Düsenbereichs (2) befindet, die normalerweise einem erhöhten Verschleiß durch Abtragen ausgesetzt ist.

8. Strahlgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenbereich (2) einen Krümmungsbereich (15) aufweist und das korrosionsschützende Material (9) an derjenigen Stelle der Innenwand des Krümmungsbereichs (15) des Düsenbereichs (2) angeordnet ist, gegen die die Körner des Strahlmittels (3) prallen.

9. Strahlgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das korrosionsschützende Material (9) als zylindrische Muffe ausgebildet ist und die Innenwand der Muffe den Austrittsbereich (7) des Düsenbereichs (2) innen auskleidet-

10. Strahlgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das als Muffe ausgebildete korrosionsschützende Material (9) in einer vom Austrittsbereich (7) des Düsenbereichs (2) axial zugänglichen Ringbohrung-(8) axial verschiebbar angeordnet ist, z. B. mittels eines Knopfes (10) verschiebbar ist.

Zeichnung