Die Erfindung bezieht sich auf einen Strahlkopf für eine Hochdruck-Sprühvorrichtung zum Versprühen von abrasiven Partikeln und/oder einem Reinigungsmittel und auf ein Verfahren zum Versprühen von abrasiven Partikeln und/oder einem Reinigungsmittel mittels einer Hochdruck-Sprühvorrichtung.
Im Stand der Technik sind Sandstrahlgeräte und Verfahren bekannt, bei denen feine abrasive Strahlpartikel mit Druckluft beaufschlagt und über eine Lanze auf eine zu bearbeitende Objektoberfläche aufgebracht werden, um diese abrasiv zu bearbeiten.
Ferner sind, z.B. aus der DE 29517853 U1 auch sogenannte Naß-Sandstrahler in Form von Sprühköpfen bekannt, bei denen ein Wasserstahl durch eine Hochdruck-Sprühvorrichtung erzeugt wird und dieser Wasserstrahl in einen Venturi-Verengungseinlauf gerichtet wird, so dass sich in einer Strahlkammer ein Unterdruck bildet, durch den Sand in den Wasserstrahl angesaugt und durch diesen beschleunigt und als Wasser-Sand-Gemisch aus einer Düsenöffnung ausgestossen wird.
Ein genereller Nachteil dieser Geräte und Verfahren besteht darin, dass die abrasiven Partikel (z.B. der Sand) nur schlecht mit dem Wasserstrahl vermischt werden kann und es häufig zu unhomogenen Gemischen sowie zu Verklumpungen und Verstopfungen der Düsen und Strahlkammern kommt.
Ferner sind Hochdruckreiniger bekannt, bei denen ein Reinigungsmittel aus einem separaten Behälter optional vor der Druckbeaufschlagung in einem Kompressor oder vor der Druckerhöhung in einer Sprühlanze dem Wasser zugeführt wird. Diese Lösung hat den Nachteil, dass ein bestehender Hochdruckreiniger ohne diese Funktion kaum nachgerüstet werden kann und dass Reinigungsmittel häufig korrosiv wirken und einen schädlichen Einfluss auf die internen Komponenten des Reinigers haben, die alternativ aus korrosionsbeständigen Materialien gefertigt werden müssten und damit teuer in der Herstellung sind. Ferner ist es bei dieser Lösung oft nicht möglich eine zufriedenstellende Schaumbildung am Austritt der Sprühlanze zu erreichen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin einen verbesserten Strahlkopf für eine Hochdruck-Sprühvorrichtung sowie ein verbessertes Verfahren bereitzustellen, mit denen abrasive Partikel und/oder ein Reinigungsmittel ohne die genannten Störungen versprüht werden können.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Strahlkopf für eine Hochdruck-Sprühvorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Versprühen von abrasiven Partikeln und/oder einem Reinigungsmittel mittels einer Hochdruck-Sprühvorrichtung gemäß Anspruch 10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Strahlkopfes und des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Indem bei dem Verfahren die abrasiven Partikel in Form einer Strahlmittelaufschlämmung dem Sprühkopf zugeführt werden können bzw. in dieser Form in einen Hochdruckstrahl einer Hochdruck-Sprühvorrichtung eingebracht werden, wird zum einen eine kontinuierliche Zufuhr von Strahlmittel in den Strahlkopf und darin eine gleichmäßige Vermischung des Strahlmittels in Form der abrasiven Partikel mit dem Hochdruckstrahl erreicht, ohne dass es zu Verklumpungen oder Unterbrechungen der Zufuhr kommt.
Der gleichmäßige Transport wird auch dann erreicht, wenn keine ausgeprägter Unterdruck im Strahlkopf aufgrund des Venturieffekt und/oder ein Überdruck auf die Aufschlämmung erzeugt wird.
Alternativ oder zusammen mit der Aufschlämmung kann auch ein Reinigungsmittel in den Hochdruckstrahl der Hochdruck-Sprühvorrichtung eingebracht werden. Hierbei wird die Vermischung mit dem Strahlmittel gegenüber bisherigen Lösungen deutlich verbessert.
Der erfindungsgemäße Strahlkopf kann in einfacher Weise als Zusatzteil für eine bestehende Sprühlanze eines Hochdruckreinigers ausgeführt sein. Dadurch ist es möglich, einen bestehenden Hochdruckreiniger nachträglich um die Funktionalität des Versprühens eines abrasiven Strahlmittels und/oder eines Reinigungsmittels zu erweiteren, ohne dass es konstruktiver Änderungen am Hochdruckreiniger oder der Lanze bedarf.
Besonders ausgeprägt ist diese vorteilhafte Wirkung, wenn als Hochdruckstrahl ein Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl eingesetzt wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert. In der beigefügten Zeichnung zeigen:
- Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Strahlkopfes zum Aufstecken auf einen Sprühkopf einer Sprühlanze,
- Fig. 2 einen Strahlkopf gemäß der ersten Ausführungsform, aufgesteckt auf den Sprühkopf der Sprühlanze,
- Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines Strahlkopfes zum Aufstecken auf einen Sprühkopf einer Sprühlanze, und
- Fig. 4 eine dritte Ausführungsform eines Strahlkopfes zum Aufstecken auf einen Sprühkopf einer Sprühlanze mit Verwirbelungselementen.
Der Strahlkopf gemäß der in den Fig. 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform besitzt einen Düsenkörper 4, der in der dargestellten Variante als separates Teil zum Aufstecken auf einen Sprühkopf 9 einer Sprühlanze 8, z.B. eines an sich bekannten Hochdruckstrahlers, ausgebildet ist. In dem Düsenkörper 4 ist ein Mischraum 6 ausgebildet, mit dem eine Einlassöffnung 7 für ein Fluid, ein Einlass 3 für ein Strahlmittel in Form der abrasiven Partikel und/oder für ein Reinigungsmittel, sowie eine Strahlaustrittsöffnung 5 für den aus dem Fluid unter Druck und den abrasiven Partikeln und/oder dem Reinigungsmittel gebildeten Strahl kommunizieren.
Die Einlassöffnung 7 für das Fluid ist hier so ausgebildet, dass sie auf den Sprühkopf 9 der Sprühlanze aufgesteckt und/oder ggf. über eine (nicht dargestellte), beispielsweise form- und/oder kraftschlüssige Befestigungsvorrichtung wie eine Klemme oder eine Schraubverbindung an diesem lösbar angebracht werden kann.
Das Fluid wird in dem Mischraum als Hochdruckfluid mit dem über den Einlass 3 zugeführten Strahlmittel in Form der abrasiven Partikel vermischt. Deshalb kommt als Fluid ein Hochdruckfluid, als Flüssigkeitsstrahl oder als Luftstrahl oder als eine Mischung davon, in Frage, wie er z.B. durch die Düse am Ende einer Lanze eines Hochdruckstrahlers erzeugt wird. Bevorzugt ist ein Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl wie er durch einen an sich bekannten Hochdruckreiniger erzeugt wird.
Die Düse zum Erzeugen des Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls kann, wie gezeigt, Teil der Lanze des Hochdruckstrahlers sein, wenn der Strahlkopf als Zusatzteil konzipiert ist. Die Düse zum Erzeugen des Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls kann aber auch in den Strahlkopf selbst vor dem Mischraum 6 integriert sein. In diesem Fall wäre der so gebildete Strahlkopf unmittelbar am Ende einer Lanze oder eines Schlauches für das durch die Hochdruckvorrichtung vorkomprimierte Fluid anzubringen.
Der Mischraum 6 hat eine im wesentlichen konische Form, die sich zu der Strahlöffnung 5 hin verjüngt. Die Form ist so dimensioniert, dass nach dem Aufstecken auf den Sprühkopf 9 der Sprühlanze 8, wie Fig. 2 zeigt, ein ausreichender Freiraum verbleibt, in den eine (später noch zu beschreibende) Strahlmittelaufschlämmung und/oder ein Reinigungsmittel einfließen und sich mit dem Fluidstrahl vermischen kann. In einem Bereich 6' des Mischraumes stromauf des Einlasses 3 für die Strahlmittelaufschlämmung bzw. das Reinigungsmittel können eine oder mehrere Luftzuführöffnungen um den Umfang des Düsenkörpers verteilt münden(nicht dargestellt), über die zusätzliche Umgebungsluft in den Mischraum 6 angesaugt werden kann. Diese Belüftungsöffnung(en) verbessert bzw. verbessern die Einströmung der Strahlmittelaufschlämmung und/oder des Reinigungsmittels und die Vermischung mit dem Hochdruckfluid.
Erfindungsgemäß wird das Strahlmittel in Form der abrasiven Partikel in Form einer Aufschlämmung bzw. Suspension in den Mischraum 6 des Düsenkörpers 4 eingebracht und dort mit dem Hochdruckstrahl aus der Hochdruck-Sprühvorrichtung vermischt und zusammen mit diesem durch die Strahlaustrittsöffnung 5 versprüht. Die Aufschlämmung wird aus den abrasiven Partikeln und einer Trägerflüssigkeit, beispielsweise Wasser und beispielsweise aus annähernd gleichen Volumenteilen hiervon hergestellt. Dieser Aufschlämmung können weitere Zusätze, beispielsweise Reinigungsmittel zugesetzt werden. Die Konsistenz der Aufschlämmung und die Abmessung des Einlasses 3 ist so zu bestimmen, dass die Aufschlämmung gleichmäßig und kontinuierlich durch den Einlass 3 in den Mischraum 6 fließen kann. Diese Strömung kann allein durch die Schwerkraft oder durch einen externen Überdruck bewirkt werden. Der ggf. durch das Eintreten des Hochdruckstrahls in den Mischraum aufgrund des Venturieffekts erzeugte Unterdruck ist hilfreich aber für den Transport nicht unbedingt erforderlich.
Das Reinigungsmittel kann aber auch anstelle der Aufschlämmung durch den Einlass in den Mischraum eingebracht werden. Alternativ ist es möglich mehrere Einlässe für unterschiedliche zu versprühende Zusätze am Düsenkörper vorzusehen. Für den oder die Einlässe können Abdeckungen vorgesehen sein, mit denen nicht benötigte Einlässe verschlossen werden können.
Zur Aufnahme der Strahlmittelaufschlämmung und/oder des Reinigungsmittels ist ein Behälter 2 vorgesehen, der in der ersten Ausführungsform von Fig. 1 mit dem Düsenkörper und dem Einlass 3 verbunden ist oder aber daran lösbar anbringbar ist. Er kann wie in der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 3 gezeigt auch als ein von dem Düsenkörper getrennter Behälter 2' ausgeführt sein, der mit dem Einlass 3 über eine Verbindungsleitung 6 in Form einer Rohr- oder Schlauchleitung verbunden oder verbindbar ist. Bei dieser Ausführungsform kann der Behälter 2' an einem externen Gestell aufgehängt oder an der Sprühlanze der Hochdruck-Sprühvorrichtung angebracht sein. Es können auch mehrere Behälter oder ein in mehrere Kammern unterteilter Behälter vorgesehen werden, sofern unterschiedliche Substanzen zugeführt werden sollen.
Um die Menge der von dem oder den Behälter(n) 2,2' oder Kammern eines Behälters in den Mischraum 6 strömenden Strahlmittelaufschlämmung (bzw. des Reinigungsmittel oder anderer Substanzen) zu steuern und ggf. zu unterbrechen kann jeweils eine (nicht dargestellte) Ventileinrichtung zwischen dem jeweiligen Behälter 2 und dem Mischraum 6, beispielsweise an dem Düsenkörper 4 oder dem Behälter 2,2' oder an der Verbindungsleitung 6 vorgesehen sein.
Der erfindungsgemäße Strahlkopf bzw. das Verfahren eignet sich zum Versprühen aller abrasiven, losen Partikel, z.B. Quarzsand oder dergleichen, sofern aus diesen Teilchen eine fließfähige Aufschlämmung hergestellt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform, die in Fig. 4 nur schematisch angedeutet ist und die sich besonders zum Versprühen eines Reinigungsmittels eignet aber hierauf nicht beschränkt ist, ist in dem Mischraum 6 und/oder der Strahlaustrittsöffnung 5 des Düsenkörpers, vorzugsweise stromab des Einlasses 3 für die Strahlmittelaufschlämmung und/oder das Reinigungsmittel, eine Verwirbelungseinrichtung 11',11'' vorgesehen. Die Verwirbelungseinrichtung kann in Form von in die Strömung ragenden Nuten und/oder Vorsprüngen ausgebildet sein, so dass beim Durchtritt des Hochdruckfluids die jeweils gewünschte Verwirbelung und Vermischung mit der durch den Einlass 3 zugeführten Substanz erreicht wird. Bei einem Einsatz der Verwirbelungseinrichtung mit einem Reinigungsmittel kann auf einfache Weise eine ausgeprägte Schaumbildung im Mischraum und am Austritt erzeugt werden. Sie dient aber auch einer verbesserten Vermischung von Hochdruckfluidstrahl und abrasiven Partikeln beim Einsatz mit dem Strahlmittel.
Die Verwirbelungseinrichtung kann direkt in dem Düsenkörper oder auch als ein von Außen, beispielsweise von der Seite der Einlassöffnung 7 für das Hochdruckfluid her entfernbar in den Düsenkörper 4 einbringbarer Einsatz ausgebildet sein, so dass der Sprühkopf selektiv mit der Verwirbelungsfunktion versehen werden kann.