Die Erfindung betrifft eine Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE-PS 39 10 590 ist eine Maschine der Anmelderin bekannt, welche eine Polierscheibe und eine Kaltgaszufuhr zur Kühlung der zu polierenden oder zu schleifenden Oberfläche umfaßt, wobei die Kaltgaszufuhr vorzugsweise in einen Gasaustritt, der in der Rotationsachse der Polierscheibe angeordnet ist, mündet. Das Gerät wird bevorzugt mit N2 als Kaltgas betrieben, der in flüssiger Form bevorratet, verdampft und über die Kaltgaszufuhr dem Gasaustritt zugeführt wird. Um eine optimale Betriebstemperatur des Kaltgases, die im wesentlichen von den Materialeigenschaften der zu behandelnden Oberfläche abhängt, zu gewährleisten, muß der Stickstoff aufwendig temperiert werden. Es ist auch bekannt, eine solche Maschine mit CO2 als Kaltgas zu betreiben, das bei der Verdampfung von flüssigem CO2 eine Temperatur von -78°C aufweist. Diese Temperatur ist für den Betrieb solcher Maschinen vorteilhaft, da sie in der Regel den Erfordernissen an Kältebedarf genau gerecht wird. Die nach dem Stand der Technik eingesetzte Maschine wird jedoch vorzugsweise mit N2 betrieben, da dieses Gas problemlos in Leitungen geführt werden kann. Dafür wird in Kauf genommen, daß der verdampfte Stickstoff durch Zufuhr von Energie auf die gewünschte Temperatur gebracht wird. Obwohl das CO2 den tatsächlichen Anforderungen an die Betriebstemperatur wesentlich näher kommt und die Herstellung des Rohstoffes flüssiges CO2 wesentlich weniger Energie verbraucht, wurde bisher N2 bevorzugt, da CO2 die Eigenschaft hat, bei seinem Phasenübergang flüssig-gasförmig, CO2 -Schnee zu bilden, der Leitungen und den Gasaustritt verstopft. Der Betrieb der Maschine wird dadurch erheblich behindert und die Betriebsdauer eingeschränkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zum Polieren und Schleifen zu schaffen, mit der eine Behandlung von Oberflächen mit CO2 als Kaltgas störungsfrei möglich ist.
Ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 ist die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Mit der Maschine ist es nunmehr möglich, hochempfindliche Materialien, wie Lackoberflächen oder Kunststoffe, mit einer CO2 -Kühlung zu polieren und/oder zu schleifen, ohne daß Verstopfungen der Gaszufuhr oder des Gasaustrittes mit CO2 -Schnee zu Störungen im Arbeitsprozeß oder zu einer vorzeitigen Beendung der Behandlung führen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Zeichnungen zeigen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine in schematischer Form.
Es zeigt:
In der in Figur 1 dargestellten Maschine 1 wird eine Polierscheibe 2 als Bearbeitungswerkzeug durch ein Getriebe 3 in Rotation versetzt, das durch einen Druckluftmotor 4 angetrieben wird. In die Rotationsachse führt eine Gaszufuhr 5, die ein ein Ventil mündet, welches im wesentlichen aus einer Einstelleinrichtung 11, einem Rohr 6, innerhalb des Rohrs 6 angeordneter Ventilspindel 12 und einer Entspannungsdüse 7 besteht.
In Figur 2 ist die Gaszufuhr 5 und das Ventil genauer dargestellt. Die Gaszufuhr 5 mündet in das Rohr 6, dessen oberes Ende über eine Druckscheibe 9 und eine Stopfbuchse 10 mit Hilfe der Einstelleinrichtung 11 verschlossen ist, welche als Überwurfmutter ausgebildet ist, mit welcher über das Gewinde 8 die Ventilspindel 12 axial innerhalb des Rohrs 6 bewegt werden kann. Die Entspannungsdüse 7 weist eine ausgangs konisch zulaufende Öffnung 13, eine Blende 14 und eine Druckschraube 15 auf.
In Figur 3 sind die ausgangs konisch zulaufende Öffnung 13, die Blende 14, die Druckschraube 15, das Rohr 6 und die Gaszufuhr 5 dargestellt.
Bei Betrieb strömt das flüssige oder überkritische CO2 aus einer Steigrohrflasche, einem Hochdruck-, Mitteldruck- Niederdrucktank oder einer Rohrleitung über die Gaszufuhr 5 in die Maschine 1. Dabei wird das Ventil durchlaufen, welches die Durchflußmenge an füssigem oder überkritischem CO2 reguliert. Das flüssige oder überkritische CO2 gelangt in das Rohr 6 und tritt über die Entspannungsdüse 7 aus. Durch die schlagartige Entspannung verdampft das flüssige oder überkritische CO2 und geht in die Gasphase über. Es hat dabei eine Temperatur von -78°C, die für die Kühlung von empfindlichen Oberflächen sehr gut geeignet ist. Charakteristisch ist dabei, daß keine unzulässigen Druckverluste in der Gaszufuhr 5 und dem Rohr 6 auftreten. Dadurch kann es in diesen Leitungen nicht zu einer störenden CO2-Schneebildung kommen, die die Zufuhr von CO2 blockiert und eine Verstopfung der Gaswege hervorruft. Die Entspannung findet lediglich im Düsenbereich statt.
Die Entspannungsdüse 7 ist unmittelbar in der Nähe des Arbeitsbereiches des Bearbeitungswerkzeuges angeordnet. Vorzugsweise befindet sie sich in der Rotationsachse der Polierscheibe 2. Es sind jedoch auch Anordnungen denkbar, bei denen die Entspannungsdüse 7 in den Bereich der Polierscheibe 2 derart eingebracht ist, daß sie mit der Polierscheibe 2 eine Rotationsbewegung vollzieht. Selbstverständlich können auch mehrere Entspannungsdüsen 7 angebracht sein. Als Öffnung der Entspannungsdüse 7 kommen Regelkegel oder austauschbare, ausgangsseitig konisch zulaufende Öffnungen in Frage. Es können auch Lochblenden eingesetzt werden. Bei Einsatz eines Regelkegels kann der Gasdurchsatz der jeweilig zu lösenden Polier- oder Schleifaufgabe angepaßt werden.
Der Durchmesser der Ventilspindel 12 und die lichte Weite des Rohres 6 sind so bemessen, daß das flüssige oder überkritische CO2 sich nicht im Innern des Rohres 6 entspannt. Die Dimensionen der Ventilspindel 12 und des Rohres 6 werden dabei vorzugsweise so gewählt, daß der Ringspalt zwischen der Innenfläche des Rohres 6 und der Mantelfläche der Ventilspindel 12 ca. 0,2 bis 2 mm beträgt. In diesem Fall kann ein Druckabfall erst am Austritt des noch flüssigen oder überkritischen CO2 aus dem Rohr 6 erfolgen und die Fließwege des flüssigen oder überkritischen CO2 werden so sicher freigehalten.
Durch den Einsatz von CO2 kann auch bei der Ausgestaltung der Gaszufuhr 5 auf hochisolierte Materialien, wie sie beim Einsatz von flüssigem Stickstoff zur Anwendung kommen, verzichtet werden. Für flüssiges oder überkritisches CO2 können flexible Kunststoffleitungen eingesetzt werden, die eine leichtere Handhabung und größere Beweglichkeit der Maschine 1 ermöglichen. Eine aufwendige thermische Isolierung ist nicht nötig.
Für die Bearbeitung von Oberflächen, die spezielle Erfordernisse an die Bearbeitungstemperatur stellen, ist es möglich, die Entspannungsdüse 7 mit einem Temperaturfühler auszustatten, welcher die aktuell vorliegende Temperatur mißt und ein Heizeinrichtung, vorzugseise eine kleine Heizwendel, steuert, welche im Bereich der Entspannungsdüse 7 angeordnet ist. Dadurch kann eine Temperierung der Umgebung der Entspannungsdüse 7 erfolgen. Jedoch wird eine solche Ausführungsform eine Variante für besondere Fälle darstellen, da der Vorteil des nunmehr verbesserten Einsatzes von CO2 gerade darin liegt, daß es apparativ möglich ist, mit CO2 zu arbeiten, welches eine Temperaturregelung weitgehend überflüssig macht, da das frisch verdampfte CO2 eine Temperatur aufweist, die erfahrungsgemäß zu besonders idealen Betriebsbedingungen führt.