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Die vorliegende Erfindung betrifft auf generelle Weise
die Oberflächenbehandlung durch Aufschlagen von festen Teilchen,
die man unter Druck auf die zu behandelnde Oberfläche schleudert
bzw. strahlt. Sie betrifft insbesondere eine Behandlung dieser
Art, die mit Eiskugeln ausgeführt wird. Unter dieser letzteren
Bezeichnung versteht man im Rahmen der vorliegenden Erfindung
jeden festen Körper mit tiefer Temperatur, der bei normaler
Temperatur sich sublimieren oder flüssig werden kann, wie z.B. das
gewöhnliche Wassereis oder das Trockeneis.
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Man kennt bis heute verschieden Verfahren, um
Oberflächen zu reinigen durch das Schleudern von Teilchen unter
Druck. Man schleudert oder strahlt zu diesem Zweck z.B. Sand oder
ähnliche Materialien wie Korund, Stahlsand oder Polyethylenkugeln.
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Alle diese Verfahren, deren Reinigungswirkung gut ist,
haben den Nachteil, einen mehr oder weniger verseuchten oder
verunreinigten Rückstand übrigzulassen, der ein großes Volumen
einnimmt und folglich spezielle Beseitungungeinrichtungen
erforderlich macht.
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Daher hat man schon die Verwendung von Teilchen aus
einer gefrorenen Flüssigkeit erwogen, wie z.B. Wasser in Form von
Eiskugeln, denn der Vorteil dieser Teilchen ist, daß sie schmelzen
und daß die daraus resultierende Flüssigkeit verdampft und dabei
nur sehr geringe feste Rückstände übrigläßt (s. zum Beispiel US-A-
2 699 403).
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Jedoch, die Verwendung von Eiskugeln zum Schleudern mit
dem Zweck, Oberlächen zu Entrosten oder zu Reinigen, ist nicht
unproblematisch, denn bisher war es notwendig, die Eiskugeln
direkt am Verwendungsort herzustellen oder wenigstens ganz in der
Nähe. Denn die Förderung von solchen Kugeln in Rohrleitungen
erhöht beträchtlich die für ihr Schleudern erforderliche Energie
aufgrund der Druckverluste in den Rohrleitungen und führt folglich
zu einer Erhöhung der Behandlungskosten. Außerdem ist bekannt, daß
die Eiskugeln, wenn man sie in einem Behälter anhäuft, die
natürliche Neigung haben, Klumpen zu bilden oder aneinander zu
haften unter der Wirkung es Drucks, um dann eine für das spätere
Schleudern bzw. Strahlen mit Pistolen nicht verwendbare Masse zu
bilden. Schließlich weisen die bis heute erdachten Systeme,
darunter z.B. diejenigen, die Gegenstand des Dokuments FR-A-2 630
668 sind, eine besonders schwierige Regulierung und Anwendung auf.
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Außerdem kennt man auch Transportvorrichtungen, aus
einem Speicher, von Schüttgütern (z.B. feuchten Materialien mit
der Tendenz sich zusammenzuballen), wo ein Rotationsrührwerk
zusammen mit einem Translationsverschluß zum Einsatz kommt (s. EP-
A-0 201 777).
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Die vorliegende Erfindung hat genau eine Vorrichtung
zum Gegenstand, die die Speicherung und den Transport von
Eiskugeln von ihrem Produktionsort bis zum Verwendungsort sowie
ihr Schleudern auf eine zu behandelnde Oberfläche ermöglicht und
dabei ihre möglichst flüssige Entleerung ohne Aneinanderkleben
gewährleistet.
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Diese Lager- und Schleudervorrichtung umfaßt:
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- einen Rotationsspeicher mit einer Dreifachwand (Innen-, Mittel
- und Außenwand) zur Lagerung von Eiskugeln, wobei der zwischen
der Innenwand und der Mittelwand enthaltene Raum einen Behälter
für ein Kühlflüssiggas bildet, der zwischen der Mittelwand und
der Außenwand enthaltene Raum unter Vakuum steht und gefüllt ist
mit einer Wärmeisolation, dieser Speicher nach unten endet mit
einem konischen, dann zylindrischen Teil, an der Unterseite
offen, um die Verbindung herzustellen mit einer Einspeiskammer
der Kugeln, und an der Oberseite verschlossen ist durch einen
isolierenden Deckel, versehen mit einer Einfüllöffnung, auf dem
befestigt sind:
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a) ein Motor, der eine Axialspindel in Drehung versetzt, die
in dem konischen Teil mit Rührblättern versehen ist und in
dem zylindrischen Teil mit einer Förderschnecke bzw.
archimedischen Schraube, deren Steigung derart ist, daß sie
sich dem Abrutschen der Kugeln durch Schwerkraft
widersetzt, wenn sie in Drehung versetzt wird durch den
Motor und, zwischen den beiden, mit einer Kugeldurchgang-
Verschlußeinrichtung zwischen dem konischen Teil und dem
zylindrischen Teil;
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b) ein Zylinder für eine Parallelverschiebung der Axialspindel
in Längsrichtung, um die Verschlußeinrichtungen zu
verschieben zwischen einer unteren Verschlußstellung und
einer oberen Öffnungsstellung desselben Durchgangs;
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- eine Druckluft-Spritzpistole für Eiskugeln, deren Kugeleintritt
verbunden ist mit dem Ausgang der Einspeiskammer;
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- eine Druckluftquelle, die diese Luft mit zwei Drücken liefert,
der eine niedrig und der andere hoch, wobei die Druckluft mit
dem niedrigem Druck über eine erste Leitung an den Eingang der
Einspeiskammer geliefert wird, und die Druckluft mit dem hohen
Druck über eine zweite Leitung an den Eingang der Pistole
geliefert wird;
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- an der Pistole einen Drücker mit Doppelkontakt, wovon der erste
das Einblasen von Druckluft mit niedrigem und hohem Druck
steuert, und der zweite, den man nach dem ersten betätigen kann,
den Hubzylinder der Vertikalspindel und das Einschalten des
Motors steuert.
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Die soeben beschriebene Lagervorrichtung umfaßt in der
Tat alle Einrichtungen, die nötig sind zum Erreichen des Ziels,
darin bestehend, Eiskugeln auf eine zu behandelnde Oberfläche zu
schleudern, die entfernt ist von von dem Herstellungsort dieser
Kugeln. Der Speicher mit üer dreifachen Wand ermöglicht nämlich
eine Konservierung der vor Wärme geschützten Kugeln; er ist innen
versehen mit Rühreinrichtungen dieser Kugeln (Blättern), die deren
Zusammenballen durch Aneinanderhaften verhindern und ihre
Fortbewegung in Richtung Unterteil desselben Speichers bewirken
und dabei die Möglichkeit eines Verschlusses des Durchgangs in
Höhe des Übergangs zwischen dem konischen und dem zylindrischen
Teil aufrechterhalten. Die archimedische Schraube, drehfest
verbunden mit der Axialspindel, dreht so, daß sie die
schwerkraftbedingte Fortbewegung der Eiskugeln vom Lagerbehälter
zur Einspeiskammer verzogert. Indem sie auf diese Weise
funktioniert, schafft die archimedische Schraube eine abwärts
gerichtete Bahn frei für die Kugeln, indem sie bei ihrem Eintritt
in die Einspeiskammer ihre "Verflüssigung" verursacht. Sie
ermöglicht auch eine Regulierung der Eiskugelmenge, da die
Eiskugelmenge um so kleiner ist, je schneller der Motor dreht.
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Die Einspeiskammer spielt ebenfalls eine wesentliche
Rolle, denn das Fließen der Kugeln zwischen dem Speicher und der
Versorgungsleitung der Pistole könnte ohne sie nicht stattfinden.
Sie ist der Anpassungsort des Förderdrucks der Kugeln, der so auf
Werte zwischen 1 und 3 Bar geregelt werden kann, um dem
Druckverlust Rechnung zur tragen, der durch die Länge der
Versorgungsleitung verursacht wird. Dank der erfindungsgemäßen
Vorrichtung kann man also den Druck in der Eispeiskammer bei jedem
Anwendungsfall anpassen an die Länge der Versorgungsleitung der
Pistole.
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Der Lagerspeicher mit der Dreifachwand weist eine
Abmessung auf, die kompatibel ist mit der Tatsache, daß er
beweglich gemacht ist, z.B. mit Hilfe eines Rollensystems, und
leicht transportiert werden kann zwischen dem Herstellungsort, wo
er mit Eiskugeln gefüllt wird, und dem Ort der
Schleuderbearbeitung der zu reinigenden Oberfläche. Außerdem ermöglicht die
Schleuderpistole mit ihrem Doppelkontakt-Drücker dem Operator,
direkt und nacheinander den Eintritt der Druckluft zum Schleudern
der Kugeln zu steuern und die Öffnung der Verschlußeinrichtungen
sowie die Drehung der Axialspindel, die zugleich die Umrührblätter
und die archimedische Schraube antreibt.
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Die Verschlußeinrichtung des Unterteils des
Lagerspeichers kann aus irgendeiner bekannten Einrichtung wie z.B. einer
Scheibe oder einem Konus zum Verschließen des Durchgangs bestehen.
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Diese Vorrichtung weist den Vorteil auf, in ihrem
Lagerteil bei Luftdruck zu arbeiten, und in ihrem Förder-
Schleuderteil mit einem Druck, der die Druckverluste in den
Leitungen ausgleicht (unter 2 Bar). Dies ermöglicht die Lösung von
großen technischen Problemen und bietet dem Benutzer eine sehr
schätzenswerte Handlichkeit des Aufbaus Rohrleitungen/Pistole. Die
Verwendung von pneumatischen Steuerungen für den Zylinder und den
Motor ermöglichen den Einsatz der Vorrichtung in allen
Werkstätten, wo Feuchtigkeit vorhanden ist, ohne daß
Sicherheitsprobleme entstehen. Schnellmontageverbindungen
ermöglichen einen sehr schnellen Austausch der Einheit
Lanze/Pistole im Falle der Verwendung von sehr großen
Durchsatzleistungen bzw. Mengen. Die auf Rollen montierte
Vorrichtung ist beweglich und besitzt für ihre Inbetriebnahme nur
einen einzigen Hochdruckanschluß; sie weist trotz ihrer
Neuartigkeit nicht mehr Belastungen bzw. Spannungen (contrainte)
auf als ein herkömmliches Sandstrahlgebläse.
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Die Erfindung wird besser verständlich durch die
Lektüre der beigefügten Beschreibung eines erläuternden und
keinesfalls einschränkenden Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die
beigefügten Zeichnungen 1 und 2:
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- die Figur 1 ist eine schematische Gesamtansicht der
Vorrichtung, bei der der Dreifachwand-Speicher dargestellt ist als
Axialschnittaufriß;
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- die Figur 2 ist ein Schema, das den Aufbau der
Schleuder- bzw. Strahlpistole zeigt.
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Die Lager- und Strahlvorrichtung für Eiskugeln umfaßt
im wesentliche, wie zu sehen in Figur 1, einen Dreifachwand-
Rotationsspeicher 2, eine Strahlpistole 4 und eine Druckluftquelle
6.
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In dem beschriebenen Beispiel hat der
Dreifachwandspeicher 2 eine zylindrisch-konische Form und ist hergestellt aus
nichtoxidierbarem Stahlblech von 1 mm Dicke, mit einer
Volumenkapazität des Innenspeichers in der Größenordnung von 200
Litern für die Lagerung von Eiskugeln. Die Innenoberfläche ist wie
ein Spiegel poliert, um Wärmeübertragungen zu vermeiden, und sie
wird auf einer sehr niedrigen Temperatur gehalten durch die
Einleitung einer Tiefsttemperaturflüssigkeit, z.B. flüssigem
Stickstoff, ins Innere des Raumes, der enthalten ist zwischen der
inneren Wand 10 und der mittleren Wand 12. Diese Raum mündet nach
außen durch ein Entlüftungsloch 14, das sich im Oberteil des
Speichers befindet und die Verbindung herstellt mit der
Außenatmosphäre.
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Der zweite Raum, enthalten zwischen der mittleren Wand
12 und der äußeren Wand 16 ist zur Isolierung des Ganzen gegen die
Umgebungstemperatur bestimmt und wird zu diesem Zweck unter Vakuum
gehalten und mit einem Isolierstoff wie z.B. Polyurethanschaum
ausgefüllt. Der durch die Wand 10 gebildete Innenspeicher wird
verlängert durch einen konischen Teil 18, dann durch einen
zylindrischen Teil 20 mit einer Länge von 150 mm und einem
Durchmesser in der Größenordnung von 50 mm.
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Am oberen Teil ist der Speicher 2 geschlossen durch
einen Deckel 22 mit Doppelwand und ebenfalls mit Isolierstoff
gefüllt. Dieser Deckel 22 wird durchbrochen von zwei Öffnungen,
deren eine 24 dem Auffüllen des Speichers mit Eiskugeln 26 dient
und die andere 28 mit einem Durchmesser in der Größenordnung von
25 mm eine Axialspindel 30 durchläßt, verbunden mit einem Motor 32
sowie mit einem Zylinder 34, der die Parallelverschiebung der
Axialspindel 30 in ihrer Längsrichtung betätigen kann.
Erfindungskonform ist die Einheit aus Motor und Zylinder 34 fest
verbunden mit dem Deckel und kann mit diesem entfernt werden durch
einfaches Anheben.
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Die Axialspindel 30 trägt im gesamten konischen Bereich
18 Rührblätter 36 und im zylindrischen Bereich 20 eine
archimedische Schraube 38, deren Funktionsweise weiter unten
beschrieben wird.
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Zwischen den beiden, d.h. am Eingang des zylindrischen
Teils 20, befindet sich eine Verschlußeinrichtung 40, die, je nach
Stand der Parallelverschiebung der Axialspindel 30 nach oben oder
nach unten, die Öffnung oder die Schließung des Durchgangs der
Eiskugeln aus dem Oberteil des Speichers 1 in Richtung
archimedische Schraube 20 ermöglicht. Diese Verschlußeinrichtung
kann beliebig beschaffen sein und z.B. eine einfache kreisförmige
Platte aus nichtoxidierbarem Stahl oder ein Verschlußkonus sein.
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In dem beschriebenen Beispiel ist die Lagervorrichtung
auf Rollen bzw. Räder 42 montiert, die ihre einfache Beförderung
gewährleisten.
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Die Verlängerung der inneren Wand 10, nach der
zylindrischen Zone 20, mündet außerhalb des Speichers 2 in einer
Einspeiskammer 44, von der aus die Eiskugeln durch Druckluft in
die Strahlpistole 4 befördert werden.
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Erfindungsgemaß ist eine Druckluft-Hauptversorgung 6 in
der Nähe der Vorrichtung vorgesehen und umfaßt, ausgehend von
einer allgemeinen Versorgung 46, zwei Druckreduzierer-
Verschlußventil-Systeme, wovon das erste 48 Luft mit niedrigem
Druck liefert, z.B. von 1 bis 3 Bar, und das zweite 50 Druckluft
mit hohem Druck, z.B. von 3 bis 20 Bar.
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Die Kugeln, die die Einspeiskammer 44 verlassen, werden
durch die Transferleitung 52 bis zur Pistole 4 befördert. Diese
letztere erhält Druckluft fit hohem Druck von dem System 50 über
die Leitung 54. Außerdem kommt Druckluft mit niedrigem Druck aus
dem System 48 durch die Leitung 56 zu dem Eingang der
Einspeiskammer 44, der den Beginn der Leitung 52 gegenüberliegt.
In dem beschriebenen Beispiel weist diese Einspeiskammer 44 die
Form eines T mit drei Öffnungen auf, wobei die obere Öffnung die
aus der archimedischen Schraube 38 kommenden Kugeln aufnimmt, die
hintere seitliche Öffnung über die Leitung 56 Druckluft mit
niedrigem Druck erhält und die Einspeisöffnung 58 direkt in die
Transferleitung 52 der Teilchen in Richtung Pistole 4 mündet.
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Nach einem der sehr vorteilhaften Merkmale der
vorliegenden Erfindung kann die Steuerung der gesamten Vorrichtung mit
Hilfe eines Doppelkontaktdrückers 60 erfolgen, der sich an der
Pistole befindet. Wenn der Benutzer nämlich diesen Drücker
betätigt, setzt die Herstellung des ersten, auf das
Pneumatiksystem 62 wirkenden Kontakts die dem Fördern und Sch1eudern der
Eiskugeln dienenden Leitungen 54 und 56 unter hohen oder niedrigen
Druck. Wenn der zweite Kcntakt betätigt wird, nach dem ersten,
wirkt die in Figur 1 ebenfalls strichpunktiert schematisierte
Steuerung 64 zugleich auf den Zylinde 34, der durch Anheben der
Axialspindel 30 die Öffnung 40 und die Fortbewegung der Kugeln in
Richtung Unterteil des Speicher 2 freigibt. Dasselbe Steuersystem
64 versetzt den Druckluftmotor 32 in Drehung und infolgedessen die
Axialspindel 30. Dies führt zu einem Umrühren der Eiskugeln durch
die Blätter 36, was jede Gewölbebildungserscheinung im Speicher
verhindert, und zu einer Rotation der archimedischen Schraube, was
diese Eiskugeln sich in Richtung Einspeiskammer 44 fortbewegen
läßt und dann durch die Leitung 52 in Richtung Pistole 4.
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In Figur 2 wurde, in vergrößertem Maßstab, die Pistole
4 dargestellt, deren Gehäuse 66 man sieht sowie die Einspeiskammer
68, die in der Düse 70 endet, die sich in der Achse des
Strahlrohrs 72 befindet. Die Druckkluft mit hohem Druck erreicht
die Kammer 68 durch die Leitung 54 und die Teilchen kommen durch
das Rohr 52 an. Man sieht in Figur 2 ebenfalls den Drücker 60
sowie den pneumatischen Doppelkontakt 76, der, wie erläutert
wurde, jeweils das Pneumatiksystem, dann die Einheit aus Motor 32
und Zylinder 34 betätigt.
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Eine Lagervorrchtung, konform mit der soeben
beschriebenen, wurde eingesetzt zum Abbeizen von Farbe, zum
Entgraten von Kunststoff sowie zur Reinigung und Entfettung von
von Flugmotorenteilen, zur Nukleardekontaminierung von diversen
Materialien usw...