Verfahren und Vorrichtung zum Bestrahlen mit Strahlmitteln

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestrahlen eines Werkstücks mit unter Normalbedingungen in festem Aggregatzustand vorliegenden Strahlmitteln, wobei die Strahlmittel in einer Strahlanlage in einen Fördergasstrom eindosiert, mit dem Fördergasstrom zu einer Strahlvorrichtung gefördert und auf das zu bearbeitende Werkstück gestrahlt werden.

[0002] Die Erfindung betrifft femer eine Vorrichtung zum Bestrahlen eines Werkstücks mit unter Normalbedingungen in festem Aggregatzustand vorliegenden Strahlmitteln umfassend eine Strahlanlage mit Mitteln zum Eindosieren der Strahlmittel in einen Fördergasstrom, einen Strahlschlauch, der von der Strahlanlage zu einer Strahlvorrichtung führt, aus welcher die Strahlmittel auf das zu bearbeitende Werkstück gestrahlt werden

[0003] Das Bestrahlen von Werkstücken mit unter Normalbedingungen partikelförmig vorliegenden Strahlmitteln ist seit langem bekannt und wird für zahlreiche Anwendungsfälle eingesetzt. Eine Strahlbearbeitung mit diesen konventionellen Strahlmitteln weist in der Regel eine wesentlich höhere Abrasivität auf als ein Bestrahlen mit seit einiger Zeit auch bekannten, bei Normalbedingungen in fluider Form vorliegenden Strahlmitteln wie beispielsweise Trockeneis. Zu den konventionellen Strahlmitteln zählen beispielsweise Quarzsand (Sandstrahlen), aber auch Stahlkies, Hartguskies, Drahtkom, Korund oder andere anorganische oder organische Strahlmittel oder Strahlmittel auf pflanzlicher Basis.

[0004] Mit der Strahlbehandlung unter Einsatz von herkömmlichen, abrasiven Strahlmitteln geht üblicherweise eine starke Staubentwicklung einher. Der Staub wird durch die abprallenden Strahlmitteln und das abgestrahlte Material hervorgerufen. Diese starke Staubentwicklung ist in der Regel sehr unerwünscht.

[0005] Neben den trockenen Abrasivstrahlbehandlungen gibt es auch nasse Strahlbehandlungen mit herkömmlichen Abrasivstrahlmitteln unter Zugabe von Wasser. Durch diese Zugabe von Wasser erreicht man zwar in der Regel eine Staubbindung, allerdings wird der Effekt der Staubbindung mit großen Abwassermengen erkauft, die aufwendig gefaßt und entsorgt werden müssen.

[0006] Die Staubbindung in den nassen Strahlbehandlungen ist aufgrund der großen Abwassermengen mit gravierenden Nachteilen verbunden.

[0007] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art aufzuzeigen, welche eine effektive Staubbindung auf einfache Art und Weise zeigen.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0009] Die Erfindung basiert auf der Idee, durch Kühlung zusätzlich zur Zugabe von Wasser die benötigte Wassermenge verringern zu können und dennoch bzw. dadurch eine effektive Staubbindung zu erreichen.

[0010] Durch die Kühlung können insbesondere im zum Werkstück hin gerichteten Strahl staubbindende Kondensattröpfchen erzeugt werden. Denn durch die Kälte des aus der Strahlvorrichtung austretenden zumindest aus kaltem Fördergas, Wasser und Strahlmitteln bestehenden Strahls kommt es spontan zu einer Nebelbildung. Dabei entstehen die Kondensattröpfchen, mit deren Hilfe eine Staubbindung wirksam unterstützt werden kann.

[0011] In Weiterbildung der Erfindung wird der Fördergasstrom durch Zugabe von verflüssigten Gasen gekühlt. Unter 'verflüssigten Gasen' wird im Rahmen der Erfindung ein verflüssigtes Gas oder ein Gemisch aus mehreren verflüssigten Gasen verstanden. Grundsätzlich können für die Erfindung alle geeigneten Gase verwendet werden. Mit Vorteil werden verflüssigter Stickstoff (LIN), verflüssigtes Kohlendioxid (LCO₂) oder verflüssigte synthetische Luft eingesetzt. Durch den Einsatz von verflüssigter synthetischer Luft wird beispielsweise in engen Räumen eine Behandlung auch ohne schweren Atemschutz (z.B. ist Filterschutz ausreichend) ermöglicht.

[0012] Erfindungsgemäß kann Wasser zumindest teilweise in Form von Wassereis zugegeben werden. Dazu wird in einer geeigneten Apparatur unter Einsatz eines Kältemittels aus Wasser Wassereis gebildet und in den Strahlschlauch für das Strahlmittel und das Fördergas eingetragen. Dieses Eis - in festem Zustand bis zur Strahlvorrichtung geleitet - wird beim Aufprall auf die zu bearbeitende Oberfläche flüssig und bildet damit die für die Staubabsorbierung notwendigen feinen Wassertröpfchen. Die Medienmengen sollten dabei so abgestimmt sein, dass keine störende Benetzung der Oberfläche stattfindet.

[0013] Die Mittel zur Zugabe von Wasser in Form von Wassereis sind bevorzugt zwischen der Strahlanlage und der Strahlvorrichtung, besonders bevorzugt zur Vermeidung von Kälteverlusten im Strahlschlauch näher an der Strahlvorrichtung als an der Strahlanlage angeordnet.

[0014] Ergänzend, aber auch alternativ zu der Zugabe von Wasser in Form von Wassereis kann eine Kühlung durch weitere Kältemittel erfolgen. Bei der ersten Möglichkeit kann die Kühlung - beispielsweise um Kälteverluste zu kompensieren - durch weitere Kältemittel

• zwischen der Zugabestelle des Wassereises in den Fördergasstrom,
• in der Strahlvorrichtung und/oder
• auf der bestrahlten Oberfläche des Werkstückes

erfolgen.

[0015] Es kann zumindest teilweise Wasser in flüssiger Form zugegeben werden. Die Wasserzugabe in flüssiger Form kann insbesondere allternativ zur Zugabe von Wassereis erfolgen.

[0016] Das für die Staubbindung notwendige Wasser in flüssiger Form wird bevorzugt

• in der Strahlvorrichtung oder
• in ein werkstückseitig zur Strahlvorrichtung angeordnetes Mischrohr in den gekühlten Fördergasstrom

zugegeben.

[0017] Auch hier sind die bei der Anwendung der Erfindung erforderlichen Medien hinsichtlich ihrer Menge so abzustimmen, dass eine unerwünschte Benetzung der Werkstückoberfläche möglichst vermieden werden kann.

[0018] Als Strahlvorrichtung kann insbesondere eine Strahlpistole eingesetzt werden.

Ansprüche

1. Verfahren zum Bestrahlen eines Werkstücks mit unter Normalbedingungen in festem Aggregatzustand vorliegenden Strahlmitteln, wobei die Strahlmittel in einer Strahlanlage in einen Fördergasstrom eindosiert, mit dem Fördergasstrom zu einer Strahlvorrichtung gefördert und auf das zu bearbeitende Werkstück gestrahlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Staubbindung benötigte Flüssigkeitströpfchen sowohl durch Zugabe von Wasser in den Fördergasstrom als auch durch Kühlung des Fördergasstromes und/oder der bestrahlten Oberfläche des Werkstückes zur Verfügung gestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung durch Zugabe von verflüssigten Gasen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass verflüssigter Stickstoff, verflüssigtes Kohlendioxid oder verflüssigte synthetische Luft eingesetzt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser zumindest teilweise in Form von Wassereis zugegeben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, insbesondere unter Rückbezug auf Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass außer der zumindest teilweisen Zugabe von Wasser in Form von Wassereis eine Kühlung durch weitere Kältemittel erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung durch weitere Kältemittel

• zwischen der Zugabestelle des Wassereises in den Fördergasstrom,

• in der Strahlvorrichtung und/oder

• auf der bestrahlten Oberfläche des Werkstückes

erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest teilweise Wasser in flüssiger Form zugegeben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser in flüssiger Form

• in der Strahlvorrichtung oder

• in ein werkstückseitig zur Strahlvorrichtung angeordnetes Mischrohr in den gekühlten Fördergasstrom

zugegeben wird.

9. Vorrichtung zum Bestrahlen eines Werkstücks mit unter Normalbedingungen in festem Aggregatzustand vorliegenden Strahlmitteln umfassend eine Strahlanlage mit Mitteln zum Eindosieren der Strahlmittel in einen Fördergasstrom, einen Strahlschlauch, der von der Strahlanlage zu einer Strahlvorrichtung führt, aus welcher die Strahlmittel auf das zu bearbeitende Werkstück gestrahlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel sowohl zum Kühlen des Fördergasstromes als auch zur Zugabe von Wasser in den Fördergasstrom umfasst.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Einspeisung von verflüssigten Gasen in den Fördergasstrom vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Zugabe von Wasser in Form von Wassereis und/oder in flüssiger Form vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Zugabe von Wasser in Form von Wassereis zwischen der Strahlanlage und der Strahlvorrichtung, insbesondere näher an der Strahlvorrichtung als an der Strahlanlage angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Mitteln zur Zugabe von Wasser in Form von Wassereis Mittel zur Kühlung durch weitere Kältemittel

• zwischen der Zugabestelle des Wassereises in den Fördergasstrom,

• in der Strahlvorrichtung und/oder

• auf der bestrahlten Oberfläche des Werkstückes

vorgesehen sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Zugabe von Wasser in flüssiger Form

• in der Strahlvorrichtung oder

• in ein werkstückseitig zur Strahlvorrichtung angeordnetes Mischrohr in den gekühlten Fördergasstrom

vorgesehen sind.