Strahleinrichtung zum Bestrahlen von zu behandelnden Oberflächen

Abstract

 Eine Strahleinrichtung zum Bestrahlen von zu behandelnden Oberflächen mit einem Gemischstrom aus Druckgas und Trockeneis-Pellets umfasst eine Speisevorrichtung für komprimiertes CO₂, einen Schneckenförderer mit einer rotierbaren Schnecke und einen Anschluss für die Speisevorrichtung, der in einen Expansionsraum mündet, eine Matrize, die von dem Schneckenförderer mit CO₂-Schne beliefert wird und Matrizendurchlässe zum Bilden der Trockeneis-Pellets aufweist, und ein von Druckgas durchströmtes Strahlrohr mit einem seitlichen Einlass, an den der Schneckenförderer zum Speisen der Trockeneis-Pellets in den Druckgasstrom angeschlossen ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Strahleinrichtung zum Bestrahlen von zu behandelnden Oberflächen mit einem Gemischstrom aus Druckgas und Trockeneis-Pellets, beispielsweise zur Reinigung, Glättung oder Entgratung von Werkstücken. Eine solche Strahleinrichtung ist aus der DE 102 24 778 A1 bekannt.

[0002] Die bekannte Strahleinrichtung umfasst einen Kolbenverdichter, der vor seinem Verdichtungskolben einen Leerraum hat, in welchen flüssiges CO₂ hinein entspannt wird. Es bildet sich ein Trockeneisblock unmittelbar vor dem Kolben. Auf der einen Seite dieses Trockeneisblocks herrscht erhöhter Druck, während auf der anderen Seite, auf der sich der Einlass für das flüssige CO₂ befindet, Atmosphärendruck herrscht. Somit kann eine vor dem Trockeneisblock angeordnete Schneekammer mit CO₂-Schnee nachgefüllt werden, welcher durch Vorschieben des Kolbens durch die Öffnungen einer Matrize in ein mit Druckluft betriebenes Strahlrohr in Form von Trockeneis-Pellets eindosiert wird. Der Kolbenverdichter arbeitet seiner Natur gemäß diskontinuierlich, beispielsweise mit einer Frequenz von 60 Verdichtungstakten pro Minute, so dass schrittweise 60-mal pro Minute CO₂-Stränge durch die Matrize gepresst werden.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strahleinrichtung zu schaffen, die bei einfachem Aufbau eine kontinuierliche Erzeugung von Trockeneis-Pellets in jeweils gewünschter Menge ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe dient Patentanspruch 1.

[0004] Bei Rotation der Schnecke des Schneckenförderers wird kontinuierlich Trockeneisschnee zur Matrize hin und durch deren Matrizendurchlässe hindurch gefördert, so dass kontinuierlich Trockeneis-Pellets in den Druckgasstrom im Strahlrohr eindosiert werden können.

[0005] Wenn die Schnecke des Schneckenförderers von einem Motor mit regelbarer Drehzahl angetrieben wird, kann die Drehzahl der Schnecke je nach der gewünschten Menge an Trockeneis-Pellets variiert werden. Auch lässt sich die Menge an zugeführtem flüssigen CO₂ mittels eines Ventils in einer CO₂-Speiseleitung zum Schneckenförderer regulieren. Schließlich lässt sich der Gemischstrom aus Trockeneis-Pellets und Druckgas durch Druckregelung des Druckgases verändern.

[0006] Somit kann der Mengenstrom von Pellets in Anpassung an die jeweilige Bestrahlungsaufgabe sehr fein dosiert werden. Dadurch, dass nur die jeweils benötigte Menge an Pellets erzeugt wird, ist ein sehr wirtschaftlicher Betrieb der Strahleinrichtung sichergestellt.

[0007] Der Expansionsraum ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung von dem Freiraum zwischen den Windungen der Schnecke und der Innenwandung eines die Schnecke aufnehmenden Schneckenzylinders des Schneckenförderers gebildet.

[0008] Aufgrund des Druckabfalls im Expansionsraum spaltet sich das flüssig in den Expansionsraum eingespritzte CO₂ in Trockeneis-Schnee und CO₂-Gas auf. Vorteilhaft ist im Bereich des Ventilauslasses ein Filter vorgesehen, der den Trockeneis-Schnee im Schneckenförderer zurückhält, den CO₂-Gasanteil jedoch als Abgas nach außen ableitet.

[0009] Bei einer konstruktiven Weiterbildung der Erfindung ist an das Strahlrohr über einen Schlauch eine Strahlpistole mit Abgabedüse und einem Handgriff angeschlossen, der einen Schalter zum stufenlosen Verändern des Mengenstroms von Trockeneis-Pellets hat.

[0010] In vorteilhafter Weise ist das Druckgas Druckluft, das bevorzugt mit einem Druck in der Größenordnung von 8 bis 16 bar in das Strahlrohr eingebracht wird.

[0011] Die Erfindung ist im folgenden anhand einer Schemazeichnung mit weiteren Einzelheiten näherer erläutert, in der die wesentlichen Teile der erfindungsgemäßen Strahleinrichtung vereinfacht und teilweise geschnitten dargestellt sind.

[0012] In der Zeichnung ist mit 1 ein Strahlrohr bezeichnet, das an seinem linken Ende an eine Druckluftspeisung (nicht gezeichnet) angeschlossen ist. In das Strahlrohr mündet seitlich ein Schneckenförderer, der insgesamt mit der Bezugszahl 2 bezeichnet ist. Der Schneckenförderer 2 ist seinerseits von einer CO₂-Quelle 3 für flüssiges CO₂ über eine Speiseleitung 4 und ein darin eingeschaltetes Ventil 5 gespeist, dessen Durchfluss regelbar oder fest einstellbar sein kann.

[0013] Der Ventilauslass 6 des Ventils 5 sitzt dicht in einem Anschluss 7 eines Schneckenzylinders 8 des Schneckenförderers 2und öffnet sich in einen Expansionsraum 9, der von der zylindrischen Innenwandung des Schneckenzylinders 8, dem Filterkörper eines Filters 10 im Bereich des Ventilauslasses des Ventils 5 sowie der Windungen einer im Schneckenzylinder rotierbar gelagerten Schnecke 11 begrenzt ist.

[0014] Die Schnecke 11 hat ein Antriebsende 12, das sich durch das Filter 10 hindurch nach außen erstreckt und mit der Abtriebsseite eines nicht gezeigten regelbaren Elektromotors gekuppelt ist.

[0015] Im Expansionsraum 9 wird das flüssige CO₂ in Trockeneisschnee und CO₂-Gas aufgespalten. Aufgabe des Filters 10 ist es, den Trockeneisschnee im Schneckenzylinder 8 zurückzuhalten und das entstandene CO₂-Gas abzuleiten, z. B. in einen Recycling-Prozess. Hierzu ist auf der Höhe des Filters 10 ein Abgas-Auslass 13 im Schneckenzylinder 8 vorgesehen.

[0016] Die Schnecke 11 fördert den im Expansionsraum 9 gebildeten Trockeneisschnee in Richtung zu einer Matrize 14 mit Matrizendurchlässen, die beispielsweise wie in der DE 102 24 778 A1 geformt sein können, und von dort über einen Einlass 15 in das Strahlrohr 1 in Form von Trockeneis-Pellets in einem Bereich, bei der das Strahlrohr 1 zu einer Venturi-Verengung eingeschnürt ist.

[0017] Die in den Druckluftstrom 24 im Strahlrohr 1 eindosierten Trockeneis-Pellets 17 werden über eine konische Verjüngung 18 am Auslassende des Strahlrohres 1 in einen Schlauch 19 und von dort in eine Strahlpistole 20 gefördert, die eine Abgabedüse 21 hat. Über diese Abgabedüse 21 wird dann der Gemischstrom 25 aus Druckluft und Trockeneis-Pellets von Hand auf die zu behandelnde Oberfläche gerichtet. Die Strahlpistole 20 hat dazu einen Handgriff 22, in den ein Druckknopfschalter 23 integriert ist. Mit diesem Druckknopfschalter lassen sich je nach der Eindrücktiefe der Durchfluss durch das Ventil 5 für das flüssige CO₂, der Druck des Druckgasstromes im Strahlrohr und ggf. auch die Drehzahl der Schnecke 11 in einer Weise beeinflussen, dass eine feinfühlige Dosierung abgestimmt auf die jeweilige Bestrahlungsaufgabe erzielt wird.

[0018] Anstatt des Handgriffes 22 mit Druckknopfschalter 23 kann ein Roboter mit entsprechender Ansteuerung vorgesehen sein.

[0019] Dadurch, dass die Trockeneis-Pellets 17 unmittelbar nach ihrer Erzeugung durch die Matrize 14 in den Druckgasstrom eingebracht werden, sind Sublimationsverluste, wie sie bei Lagerung, Transport und Erzeugung der Trockeneis-Pellets entstehen könnten, ebenso vermieden wie Verluste aufgrund ungenauer Bestellmengen.

[0020] Aufgrund der Regelbarkeit des Druckgasstromes 24 im Strahlrohr 1, des flüssigen CO₂-Stromes in der Speiseleitung 4 sowie der Drehzahl der Schnecke 11 ist eine sehr genaue, an den jeweiligen Bedarf angepasste Dosierung der Trockeneis-Pellets in den Gemischstrom 25 gewährleistet.

[0021] Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Bezugszeichenliste

[0022] 

Strahlrohr

1

Verdichter, Schneckenförderer

2

CO₂-Speisevorrichtung

3

CO₂-Speiseleitung

4

Ventil

5

Ventilauslass

6

Anschluss

7

Schneckenzylinder

8

Expansionsraum

9

Filter

10

Schnecke

11

Antriebsende

12

Abgasauslass

13

Matrize

14

Einlass

15

Venturi-Verengung

16

Trockeneis-Pellets

17

konische Verjüngung

18

Schlauch

19

Strahlpistole

20

Abgabedüse

21

Handgriff

22

Schalter

23

Druckgasstrom

24

Gemischstrom

25

Ansprüche

1. Strahleinrichtung zum Bestrahlen von zu behandelnden Oberflächen mit einem Gemischstrom (25) aus Druckgas (24) und Trockeneis-Pellets (17), umfassend eine Speisevorrichtung (3) für komprimiertes CO₂;
einen Schneckenförderer (2) mit einer rotierbaren Schnecke (11) und einem Anschluss (7) für die Speisevorrichtung (3), der in einen Expansionsraum (9) mündet, in welchem durch die Expansion des komprimierten CO₂ CO₂-Schnee gebildet wird;
eine Matrize (14), die von dem Schneckenförderer (2) mit CO₂-Schnee beliefert wird und Matrizendurchlässe zum Bilden der Trockeneis-Pellets aufweist; und
ein von Druckgas durchströmtes Strahlrohr (1) mit einem seitlichen Einlass (15), an den der Schneckenförderer (2) zum Speisen der Trockeneis-Pellets (17) in den Druckgasstrom (24) angeschlossen ist.

2. Strahleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (11) über ein Antriebsende (12) mit variabel wählbarer Drehzahl antreibbar ist.

3. Strahleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (11) in einem Schneckenzylinder (8) gelagert ist und der Expansionsraum (9) im wesentlichen zwischen den Windungen der Schnecke (11) und der Innenwandung des Schneckenzylinders (8) gebildet ist.

4. Strahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (7) für die Speisevorrichtung (3) im Bereich des Antriebsendes (12) der Schnecke (11) angeordnet ist.

5. Strahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisevorrichtung (3) für komprimiertes CO₂ einen Vorratsbehälter (30) für flüssiges CO₂ sowie eine Speiseleitung (4) umfasst, die mit dem Anschluss (7) des Schneckenförderers (2) kommuniziert.

6. Strahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Speiseleitung (4) ein Ventil (5) zum Regeln des CO₂-Durchflusses angeordnet ist, wobei das Ventil einen festen oder einen einstellbaren Durchfluss haben kann.

7. Strahleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Ventilauslasses des Ventils (5) ein Filter (10) mit Abgasauslass (13) vorgesehen ist.

8. Strahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlrohr (1) im Bereich des seitlichen Einlasses (15) eine Venturi-Verengung (16) aufweist.

9. Strahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an das Strahlrohr (1) über einen Schlauch (19) eine Strahlpistole (20) mit einer Abgabedüse (21) und einem Handgriff (22) angeschlossen ist, der einen Schalter (23) zum stufenlosen Verändern des Förderstroms der Trockeneis-Pellets hat.

10. Strahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckgas Druckluft ist.

11. Strahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Druckgasstrom regelbar ist.

Zeichnung