WO2019096432A1 - Vorrichtung zur herstellung von co2-pellets aus co2-schnee und reinigungsgerät - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a device for producing high-strength C0 2 pellets from C0 2 snow, in particular for a cleaning device for irradiating surfaces to be treated with a mixed stream of a compressed gas and C0 2 pellets, comprising a main compression device for Compacting C0 2 snow to form C0 2 pellets.
- the present invention relates to a cleaning device for irradiating surfaces to be treated with a mixture stream of a compressed gas and C0 2 pellets.
- a device and a cleaning device of the type described above are known in particular from DE 10 2013 113 275 Al. These include a gear compressor which forces C0 2 snow through a die to produce C0 2 pellets.
- this object is achieved according to the invention by comprising a control device for controlling the device such that mechanical properties of the C0 2 pellets to be generated can be predetermined.
- a control device for controlling the device such that mechanical properties of the C0 2 pellets to be generated can be predetermined.
- the proposed development of a device of the type described above has the particular advantage that C0 2 pellets of different quality can be formed.
- the quality of C0 2 pellets can be defined in particular by their mechanical properties. For example, harder or softer C0 2 pellets can be formed, which differ in particular by their dimensions or an individual weight.
- C0 2 pellets of desired hardness can be produced with the device.
- softer C0 2 pellets can be produced by compacting smaller C0 2 snow volumes.
- C0 2 pellets can be formed overall. Likewise, dimensions of the C0 2 pellets can also be changed. If softer C0 2 pellets are required, only a smaller amount of C0 2 snow must be produced so that liquid C0 2 can be saved as required. Ultimately, in particular, a consumption-optimized production of C0 2 pellets can be achieved.
- control device is designed to control the device such that a density and / or a size of the C0 2 pellets to be generated can be predetermined.
- the control device makes it possible in particular to operate the device so that, for example, harder or softer C0 2 pellets can be formed, which in particular have different densities.
- a size, for example a length or a diameter of rod-shaped C0 2 pellets, can also be varied, for example by providing a quantity of C0 2 snow which is compacted with the main compression device.
- the control device preferably comprises an input device for prescribing the mechanical properties of the C0 2 pellets to be produced.
- the density and / or size of the C0 2 pellets can be specified with the input device.
- a length of the C0 2 - pellets can be specified with the control device, so that dependent From a cleaning task, the size of the C0 2 pellets can be customized.
- a length of the C0 2 pellets can be specified with the control device, so that the size of the C0 2 pellets can be adjusted individually depending on a cleaning task.
- the pre-compression device can be designed in the form of a flow-mechanical pre-compression device.
- a device for producing high-strength C0 2 pellets in addition to the main compression device to provide a pre-compression device has the particular advantage that generated C0 2 snow, which is formed for example by expansion of liquid C0 2 , not only by the Hauptverdich - Compressing device is compressed, but already pre-compressed reach the main compression device and can then be further compressed by this.
- C0 2 pellets also referred to as dry ice pellets
- dry ice pellets can be produced in a simple manner in comparison with conventional devices for producing C0 2 pellets with a significantly higher density.
- the higher the density of the C0 2 pellets the better their cleaning effect when applying a surface to be cleaned with the C0 2 pellets.
- the pre-compression device is designed in particular in the form of a fluid-mechanical pre-compression device, also referred to as a fluid-mechanical pre-compression device, it is possible in particular to markedly reduce a constructive and expenditure on equipment for forming the device.
- a flow-mechanical precompression one takes advantage of that it witnessed by movement of the produced during expansion of liquid-Sigem C0 2 snow with a suitable design and orientation of a flow of the expanding both liquid C0 2 and the ER-C0 2 snow, to a desired pre-compression of C0 2 -snow comes.
- This can be done for example by agglomeration of C0 2 - Snow in certain areas of the precompression device, for example on inner wall surfaces thereof.
- Such a fluid mechanical precompression can be achieved in a simple manner if the generated C0 2 snow does not move along a main axis of the precompression device but runs obliquely to it, so that contact with an inner wall surface of the precompression device is made possible.
- control device is designed to cooperate with the pre-compression device for controlling an amount generated by the pre-compression device or a volume of CO 2 snow generated by the pre-compression device.
- an amount or a number of the C0 2 pellets can be predetermined by controlling the generated C0 2 snow, in particular an amount or a volume thereof. If, therefore, many C0 2 pellets are to be produced, the pre-compacting device must accordingly generate a large amount of C0 2 snow. If only a few C0 2 pellets are required, the precompressor must produce correspondingly less C0 2 snow.
- the precompression device comprises an expansion device for generating C0 2 snow from liquid or gaseous CO 2 .
- C0 2 snow can be generated in a simple manner by means of the expansion device.
- the expansion device can also be referred to as a relaxation device.
- the precompression device comprises a precompression chamber for receiving and precompressing the generated C0 2 snow and if the expansion device and the precompression chamber are connected to each other in a fluid-efficient manner.
- the expansion device with the precompression chamber Through the fluid-effective connection the expansion device with the precompression chamber, the entire generated C0 2 snow can be picked up by the precompression chamber and further compressed in this to pre-compressed C0 2 snow and then fed to the main compacting device.
- the fluid-effective connection of the expansion device of the precompression chamber it can be achieved that there is no clogging of the precompression chamber.
- the inflowing, flowing under pressure of the expanding liquid C0 2 in the Vorverdichtungshunt C0 2 snow is sufficient to, for example, on an inner wall surface of the precompression chamber accumulated, agglomerated and thus pre-compressed C0 2 snow again from the inner wall surface through in the flow to release acting forces and so also supply the main compressor.
- the flow-mechanical pre-compression device is designed to generate a gaseous C0 2 flow in the pre-compression chamber which is at least partially aligned with an inner wall surface of the precompression chamber.
- the precompression device of this type on the one hand enables agglomeration of C0 2 snow on the inner wall surface. This is achieved in particular by the fact that the C0 2 - flow is at least partially aligned with the inner wall surface.
- precisely such a C0 2 flow prevents an ever-increasing agglomeration of C0 2 snow on the inner wall surface, because the gaseous C0 2 stream also dissolves the already agglomerated C0 2 Snow from the inner wall surface. This precompresses C0 2 snow and prevents clogging of the pre-compression chamber by a continuously increasing agglomeration of C0 2 snow.
- the flow-mechanical pre-compression device is designed to generate a spiral-shaped or essentially spiral-shaped gaseous C0 2 flow in the precompression chamber.
- This design has the advantage that the liquid C0 2 becomes partially gaseous during the expansion and the solidified C0 2 as C0 2 snow along the defined Stream can move through the precompression chamber.
- a spiral flow of gaseous C0 2 and C0 2 snow in turn causes a partial agglomeration of C0 2 snow on the inner wall surface and also the cleaning of the inner wall surface of already pre-agglomerated C0 2 snow to clog the precompression chamber to prevent. Due to this self-cleaning property of the proposed pre-compacting device, the device for producing C0 2 pellets can also be used in continuous operation.
- the expansion device comprises a relaxation nozzle for releasing liquid or gaseous CO 2 .
- a relaxation nozzle for releasing liquid or gaseous CO 2 .
- the expansion nozzle is arranged and designed to discharge liquid C0 2 into the precompression chamber. In this way, in particular when the precompression chamber is sealed relative to the expansion device, it is possible to prevent water ice from forming in the precompression chamber, which could lead to blockage of the precompression chamber.
- the expansion nozzle precompression chamber and for the at least one nozzle outlet opening to be arranged or formed downstream of a closure surface closing the precompression chamber.
- the precompression chamber may be closed by a closure element, which comprises the closure surface, which is oriented in the precompression chamber.
- the expansion nozzle can pass through the closure element or a fluid connection for the liquid C0 2 can be formed through the closure element in order to guide liquid C0 2 to the at least one nozzle outlet opening.
- the proposed positioning of the at least one nozzle outlet opening can prevent C0 2 - Fix snow around the expansion nozzle in the region of the at least one nozzle outlet opening on the closure surface and, in the worst case scenario, block the at least one nozzle outlet opening.
- the at least one nozzle outlet opening is preferably arranged or formed above the closure surface. This creates a space or an undercut behind the at least one nozzle outlet opening, which is bounded by the closure surface upstream or proximal side of the at least one nozzle outlet opening. Turbulences of C0 2 emerging from the at least one nozzle outlet opening can then not lead to the setting or adherence of CO 2 snow in the region of the closure surface.
- the special shape of the closure surface can thus be formed in particular in the form of a cut or undercut on the closure element, which is penetrated by the expansion nozzle.
- closure surface defines a closure surface longitudinal axis and if the closure surface is rotationally symmetrical with respect to the closure surface longitudinal axis.
- any preferred direction when injecting liquid or gaseous C0 2 can be avoided in the Vorverdichtungs- chamber.
- areas of the closure surface in which flow conditions favoring adhesion of C0 2 snow can thus also be avoided in particular.
- the expansion nozzle is rotationally symmetrical with respect to the closure surface axis and / or formed.
- This embodiment also makes it possible, in particular, to minimize a risk of setting C0 2 snow on the closure surface in the region of the expansion nozzle.
- the closure surface has a hollow-conical or substantially hollow-conical direction in the direction of the pre-compression chamber Has mold or expanded in the direction of the precompression chamber concave or convex curved.
- the closure surface may extend to an inner wall surface of the precompression chamber. If the precompression chamber is formed, for example, from a tube, the inner wall surface of the precompression chamber forms an inner wall surface of the tube up to which, in particular, the closure surface can extend.
- the closure surface defines an opening angle and if the opening angle is in a range of about 90 ° to about 150 °.
- the opening angle can be related to and greater than an inlet angle of the expansion nozzle that is defined more closely below. Such an embodiment also minimizes the risk of CO 2 snow sticking and setting in the area of the expansion nozzle where it could clog.
- the precompression chamber has an inlet defining an inlet longitudinal axis, that the expansion nozzle has at least one nozzle outlet opening, that the nozzle outlet opening defines a nozzle outlet longitudinal axis and that the longitudinal axis and the nozzle outlet longitudinal axis between define an inlet angle which is in a range of about 0 ° to about 90 °.
- the inlet angle may be in a range of about 35 ° to about 70 °.
- liquid C0 2 can enter the precompression chamber parallel to the inlet longitudinal axis or transversely, in particular perpendicular thereto. Otherwise, any arbitrary alignment between these two extreme orientations is possible.
- spiral flows can be generated when the inlet angle is between 0 ° and 90 °, for example about 45 °.
- the nozzle exit longitudinal axis and the inlet longitudinal axis intersect or are skewed to each other or parallel to each other.
- the expansion nozzle can be arranged accordingly with its nozzle. senauslass such that the nozzle exit longitudinal axis and the inlet longitudinal axis define the described relative courses to each other.
- the Entspension nozzle is in the form of a swirl or rotor nozzle.
- a swirl nozzle defines a substantially constant flow of C0 2 snow into and through the precompression chamber.
- a direction of flow changes constantly as it flows into the precompression chamber as well as when it flows through it.
- the device can be designed in a particularly cost-effective and simple manner if the precompression chamber is designed in the form of a tube.
- a tube may in particular have a circular, oval or polygonal cross section.
- Such tubes can be produced in a simple manner and can also connect an expander and a Hauptverdichtungs- device in a simple manner fluidly effective together.
- the tube is made of a tube material.
- it may be a metallic material or a plastic. Mixtures of metallic materials and plastics are conceivable.
- the metal comprises a stainless steel or a non-alloy steel.
- Such materials have a heat conductivity in comparison to plastic,
- the plastic is or comprises polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE) or polymethyl methacrylate (PMMA).
- PVC polyvinyl chloride
- PE polyethylene
- PMMA polymethyl methacrylate
- Such plastics enable the formation of precompression chambers in the form of tubes in a simple manner.
- the inner wall surface of the precompression chamber is provided with an anti-adhesive coating.
- the purpose of the non-stick coating is in particular to prevent excessive adhesion of C0 2 snow to the inner wall surface.
- the non-stick coating is formed from a plastic or comprises a coating.
- the coating can be a cathodic dip coating.
- Such a non-stick coating makes it possible in particular to avoid contact of CO 2 snow with a metallic material which defines the inner wall surface of the precompression chamber.
- the precompacting chamber can be formed in a simple manner if the coating comprises an epoxy-based lacquer, in particular unfilled epoxy resin, or acrylic resin, in particular unfilled acrylic resin.
- the non-stick coating has a coating thickness in a range from about 10 ⁇ m to about 50 ⁇ m. In particular, the coating thickness may range from about 20 pm to about 30 pm.
- the non-stick coating In order to minimize, in particular, heating of the inner wall surface, it is expedient for the non-stick coating to have a thermal conductivity in a range from about 0.1 W / mK to about 6 W / mK. According to a further preferred embodiment of the invention, it can be provided that the tube material has a thermal conductivity in a range from about 0.1 W / mK to about 60 W / mK. In particular, the thermal conductivity may be in a range from about 0.1 W / mK to about 6 W / mK or in a range from about 12 W / mK to about 55 W / mK. Depending on whether the raw material is formed from a metallic material or from a plastic, desired thermal conductivities can be predetermined.
- the precompression chamber defines a longitudinal axis.
- the pre-compression chamber can thus be designed, in particular, completely straight.
- the expansion device is preferably designed such that a flow of C0 2 flowing into the precompression chamber does not run parallel to the longitudinal axis of the precompression chamber, but transversely thereto.
- a helical or helical trajectory of the generated C0 2 snow is advantageous in order to achieve pre-compression of CO 2 snow within the precompression chamber in the manner described.
- the precompression chamber is curved. It can therefore be designed in particular in the form of a curved tube.
- Pre-compression chamber can flow.
- C0 2 snow can impinge on a curved inner wall surface of the precompression chamber and thus agglomerate to pre-compressed C0 2 snow.
- an inner wall surface of the precompression chamber is completely edge-free, it is also possible in a simple manner to prevent clogging of the precompaction chamber. If only an even baffle surface directed against the C0 2 stream would be provided as agglomeration area, Clogging risk would be significantly increased during operation of the device.
- the outlet longitudinal axis and the inlet longitudinal axis between them enclose a chamber angle which lies in a range from approximately 0 ° to approximately 180 °, in particular in a range from approximately 45 ° to approximately 135 °.
- the chamber angle is about 90 °.
- a chamber angle of 0 ° results, for example, in a precompression chamber in the form of a rectilinear pipe.
- a chamber angle of 180 ° can be predetermined by a substantially U-shaped pre-compression chamber, which in particular can be bent out of a pipe.
- a chamber angle of 90 ° corresponds to a precompression chamber which has a curved main axis, in particular in the form of a quarter circle or a quarter ellipse.
- the precompression chamber has a diameter and a length and if a ratio between length and diameter lies in a range from approximately 4: 1 to approximately 20: 1.
- the ratio may range from about 6: 1 to about 14: 1.
- the ratio can be about 7.5: 1.
- the precompression chamber has a radius of curvature and if a ratio between Radius of curvature and diameter ranges from about 2: 1 to about 10: 1. In particular, the ratio may range from about 2: 1 to about 6: 1. In particular, the ratio may be about 2.4: 1. It is advantageous if the pre-compression device comprises a mechanical pre-compression device with at least one movable arranged pre-compression element for compressing the generated CO 2 snow in the precompression chamber.
- the at least one pre-compression element can be provided as an alternative or in addition to the flow-mechanical design of the pre-compression device.
- C0 2 snow can be pre-compressed in a defined manner with the at least one movably arranged precompression element, so that it can be fed to the main compression device in a precompressed manner.
- a separate drive can be provided for moving the precompression element.
- a mechanical pre-compression device can be formed in a simple manner if the at least one precompression element is designed in the form of a pressure member, in particular in the form of a punch or a piston, or in the form of a roller.
- the CO 2 port is in fluid communication with the expansion device, in particular with the expansion nozzle. This makes it easy to generate C0 2 snow.
- the device comprises a C0 2 source containing liquid CO 2 , which is fluidically connected to the precompression device. In this way, in particular a device for a mobile operation or use can be formed.
- the pre-compression device comprises a hydraulic switching device for opening and closing a fluid connection between the C0 2 connection and the expansion device and / or between the C0 2 source and the expansion device.
- the hydraulic switching device makes it possible, in particular, to interrupt or release the supply of liquid or gaseous CO 2 from the CO 2 source to the expansion device.
- the amount of C0 2 -snow produced with the device can be controlled selectively, for example in a uniform cycle.
- a clock frequency can then be increased or decreased.
- the hydraulic switching device can be formed in a simple manner if it comprises at least one solenoid valve for opening and closing the fluid connection between the C0 2 connection and the expansion device and / or between the C0 2 source and the expansion device.
- the at least one solenoid valve can be controlled electrically in a simple way and thus activate or deactivate the production of C0 2 snow by relaxation of liquid or gaseous CO 2 in the precompression chamber.
- control device is designed to cooperate with the hydraulic switching device for defined opening and closing of the fluid connection between the C0 2 connection and the expansion device and / or between the C0 2 source and the expansion device.
- the hydraulic switching device can be activated or deactivated in the desired manner for opening and closing said fluid connection.
- control device comprises a clock biasing device for specifying a clock frequency for the hydraulic switching device.
- the clock setting device for example, an activation or deactivation of the hydraulic switching device can take place at regular intervals.
- the clock setting device can also be designed to specify a time relationship between an open position and a closed position of the fluid connection. Much C0 2 - Snow can then be generated by the hydraulic switching device opening the fluid connection longer than closing.
- the clock setting device preferably comprises a pulse-width modulation device for specifying time windows during which the hydraulic switching device opens the fluid connection between the CO 2 connection and the expansion device and / or between the CO 2 source and the expansion device and close.
- a pulse-width modulation device for specifying time windows during which the hydraulic switching device opens the fluid connection between the CO 2 connection and the expansion device and / or between the CO 2 source and the expansion device and close.
- sampling rates between the opening and closing of the fluid connection can be predetermined and optionally also changed, for example, in discrete steps or also steplessly.
- the device can be designed and used simply and inexpensively if the C0 2 source is a pressure vessel containing liquid C0 2 .
- liquid C0 2 can be easily and inexpensively stockpiled and use for a mobile device for producing pellets.
- liquid C0 2 can be directed to the pre-compression device, when the liquid C0 2 source is fluidly connected to the pre-compression device via a connecting line.
- the main compression device is designed in the form of an extrusion device.
- an extrusion device C0 2 pellets can be produced, in particular with a defined cross-sectional area.
- the extrusion device comprises at least one extrusion die with a plurality of openings. So more C0 2 strands to form C0 2 pellets can be produced simultaneously. It is particularly advantageous if the at least one extrusion die is rotatably arranged. For example, it may be part of a compressor wheel which will be described below and / or a corresponding receiving wheel. This is a particularly simple and compact way Form gear compressor with extruder device.
- the extrusion die can be arranged or formed in particular on the compressor wheel and / or on the receiving wheel, so that C0 2 pellets can be produced, for example, by radial extrusion, in particular from outside to inside in the direction of an axis of rotation of the compressor wheel or of the receiving wheel, by C0 2 snow is compressed through suitably shaped apertures which are in fluid communication with, for example, snow receptacles formed on the compressor impeller and the receiving wheel.
- the extrusion die can thus be integrated in particular into the compressor wheel and / or the take-up wheel forming, each externally toothed gears.
- the gears may in particular be helically toothed.
- the openings can enforce compression elements, so for example teeth of the gears.
- perforations are provided which pass through the compressor wheel and / or the pick-up wheel between adjacent compression elements and open directly into snow shots. This can be realized in particular in that perforations on an outer side of the compressor wheel or of the receiving wheel end between teeth thereof.
- the extruder device is designed in the form of a gear compressor.
- C0 2 pellets can be extruded in a stranded form in a simple manner and in a continuous process.
- the device can be embodied in a particularly simple and compact manner if the gear compressor has at least one compressor wheel rotatably mounted about a first axis of rotation with a plurality of compression elements and at least one pick-up wheel cooperating with the at least one compressor wheel and rotatably mounted about a second axis of rotation
- a plurality of corresponding to the compression elements formed snow shots for receiving C0 2 snow comprises.
- the compressor wheel and the receiving wheel can be formed identically and thus simultaneously perform identical functions.
- a drive may be provided, which drives the compressor wheel and / or the pick-up wheel. If the compressor wheel and the pickup wheel are helically toothed, one is skewed to the left and the other toothed to the right.
- the structure of the device further simplifies when the first and the second axis of rotation are parallel or substantially parallel to each other.
- the control device is designed to cooperate with the gear compressor for controlling a rotational speed of the gear compressor.
- the speed of the compressor wheel and of the take-up wheel cooperating therewith the amount of C0 2 snow that can be deposited in the snow pick-up can be influenced.
- the higher the speed the less C0 2 snow can be picked up in the snow shots or the more the C0 2 snow spreads to all the snow shots.
- the opposite is true when the compressor wheel and the take-up wheel rotate more slowly.
- more C0 2 snow can get into the snow shots at the same time.
- the higher pressure on the C0 2 snow then produces harder C0 2 pellets with higher density and thus higher quality.
- a size of the C0 2 pellets can also be varied in such a way that more C0 2 snow per unit time is introduced into the snow shots.
- control device is designed to cooperate with the main compression device for controlling an operating mode of the main compression device.
- the control device it is possible with the control device to choose between hard and soft C0 2 pellets.
- a hardness or density of the C0 2 pellets can be specified in discrete steps or else continuously.
- the operating mode of Main compressor device correlate with a speed of the gear compressor.
- conventional gears can be used to form the compressor wheel.
- two or more compressor wheels can also be used.
- their teeth can be arranged offset in the circumferential direction, so that teeth of adjacent gears are arranged at the level of the interdental spaces.
- Teeth of the compressor wheel can also mesh easily with teeth of the receiving wheel, wherein the snow shots are formed between teeth of the receiving wheel.
- the construction and production of the device are particularly simple if the at least one compressor wheel and the at least one receiving wheel are identical or essentially identical.
- the at least one compressor wheel and the at least one receiving wheel may be designed in the form of identical toothed wheels, wherein tooth spaces between teeth of the toothed wheels forming compacting elements form snow pickups.
- a particularly compact device for the production of C0 2 pellets from CO 2 snow can also be formed.
- each of the plurality of apertures defines a longitudinal axis which extends radially or substantially in the radial direction away from the first or second axis of rotation.
- a cylindrical extrusion die can be formed. The arrangement of the openings, it is particularly possible that the compaction mente through press C0 2 snow in the snow scenes interruptions with space provided transit.
- the plurality of apertures in cross section tapers in the direction of the first or second axis of rotation.
- the openings may be conical and starting from the
- Snow shots have a larger cross-section than the breakthrough to the Ver Whyrradhülseninnenraum or toconfradhülseninnenraum.
- Such a cross-sectional taper can be linear or non-linear.
- An inner wall surface of the plurality of apertures may be hollow-cone-shaped or concave or convexly curved pointing towards the snow receptacles.
- the plurality of openings is sunk or rounded.
- each snow pick-up is in fluid communication with at least one break-through. This is possible, in particular, when the breakthrough opens into the snow receptacle or when the opening passes through a compression element, which compression element interacts with a snow receptacle. If each snow pick-up is in fluid communication with exactly one opening, exactly one C0 2 pellet can be formed by the interaction of a compacting element and a snow pick-up when meshing with one another. The number of compression elements distributed over the circumference of the compressor wheel and the snow pick-up of the receiving wheel distributed over the circumference thus determines the number of C0 2 pellets which can be formed per revolution of the compressor wheel or take-up wheel.
- the compressor comprises a Ver Whyrradhülse with a Ver Whyrradhülsenwand and when the compression elements an outside of the Ver Whyrradhülse are arranged or formed.
- the gear compressor can be particularly easily, so with low weight, formed.
- an inner space defined by the compressor wheel sleeve can serve for receiving the produced C0 2 pellets.
- the receiving wheel comprises a receiving sleeve with a receiving sleeve wall and if the snow shots are arranged or formed in the receiving sleeve wall.
- a continuously operable main compression device can be formed in a simple manner.
- the device has a drive device for driving the at least one compressor wheel and / or the at least one receiving wheel.
- the drive device By means of the drive device, the at least one compressor wheel and / or the at least one take-up wheel can be driven and optionally also C0 2 - promote snow between them.
- the drive device can be designed as an external synchronous drive, which drives both the compressor wheel and the take-up wheel, in such a way that the cooperating compression elements and snow shots do not touch one another, ie a gap defined as possible between them becomes.
- the control device is designed to cooperate with the drive device for controlling a rotational speed of the drive device.
- a rotational speed of the gear compressor can be preset via the rotational speed of the drive device and thus, as described above, a quality of the C0 2 pellets can be set.
- the rotational speed of the drive device can be controlled if the control device comprises a speed specification device.
- the speed specification device can be designed to control a rotational speed of the gear compressor or the drive device.
- the rotational speed of the gear compressor or the drive device can be varied in order to form pellets of different quality, in particular with higher or lower density and size or smaller.
- the device comprises a stripping device for stripping the formed C0 2 pellets from the at least one compressor wheel and / or from the at least one receiving wheel.
- the stripping device can be arranged or designed in such a way that, for example, C0 2 strands formed by the compacting device are separated to form substantially equal-length C0 2 pellets.
- the stripping device comprises at least one stripping element which is arranged or formed in a compressor wheel sleeve interior defined by the compressor wheel sleeve or in a receiving wheel housing inner space defined by the receiving wheel sleeve or projects at least partially into it.
- This refinement makes it possible, in particular, to form C0 2 pellets extruded through the compressor wheel sleeve or the receiving wheel sleeve with at least one stripping element by stripping off an extruded C0 2 strand.
- the at least one stripping element can be rotatably arranged or formed, for example about a longitudinal axis which runs parallel or substantially parallel to a longitudinal axis of the compressor wheel or of the receiving wheel.
- the at least one stripping element comprises a scraping edge which touches or almost touches a compressor wheel sleeve inner surface of the compressor wheel sleeve bounding the compressor wheel sleeve inner space or touches or almost touches a receiving wheel sleeve inner surface of the receiving sleeve which delimits the receiving wheel inner shell.
- a scraping edge can be easily and safely stripped off of C0 2 pellets, which are extruded through an opening in the compressor wheel sleeve or the receiving sleeve, for example.
- the length of the C0 2 pellets to be produced can be adjusted.
- the main compression device has a pellet outlet for discharging C0 2 pellets.
- This can in particular be aligned parallel to the first or second axis of rotation or transverse, in particular perpendicular, extend to the first or second axis of rotation.
- the former orientation of the pellet outlet is particularly advantageous when the device comprises an extruding device. If the C0 2 pellets are formed by the at least one compressor wheel and the at least one receiving wheel cooperating therewith, the arrangement or orientation of the pellet outlet transversely to the first or second axis of rotation is particularly favorable.
- the pellet outlet is arranged or formed in the direction of gravity below the main compression device.
- produced C0 2 pellets can escape from the main compression device solely on account of the force of gravity.
- the pellet outlet is in fluid-effective connection with a buffer for C0 2 pellets produced in the meantime.
- the temporary storage device always makes it possible to keep sufficient C0 2 pellets available both in the case of a discontinuous production process of the C0 2 pellets and also in the case of a discontinuous blasting process with the C0 2 pellets.
- the pellet outlet or the intermediate store is provided with a transfer device for transferring generated C0 2 pellets into a C0 2 pellet accelerating device for accelerating the latter into fluid-effective Connection stands.
- the proposed embodiment enables a continuous operation of the device for producing C0 2 pellets for use in conjunction with a cleaning device. A discontinuous operation of the device is also possible, in particular if a buffer is provided.
- the device has a pressure separating device for the formation of a pressure stage between the expansion device and the pellet outlet.
- the pressure separation device is arranged or formed between the compression device and the acceleration device.
- pressures in the area of the pressure separating device can be much higher than atmospheric pressure in order to form CO 2 2 snow by expanding the gas.
- atmospheric pressure prevails at the pellet outlet.
- the C0 2 pellets can be transferred into a buffer or directly into a C0 2 pellet accelerator without any particular difficulties.
- an overpressure valve which predetermines a maximum pressure prevailing in the precompression chamber, can optionally be provided on the pre-compression device, in particular on the precompression chamber.
- the pressure-separating device comprises at least one gas-tight or substantially gas-tight sealing element and if the at least one sealing element is arranged between the expansion device and the pellet outlet.
- the sealing element may in particular be designed in the form of a plastic seal, which is formed on at least one compressor wheel and / or on at least one receiving wheel.
- the pressure separating device can be formed particularly simply if the at least one sealing element is formed of C0 2 snow, in particular compressed C0 2 snow.
- the C0 2 pellets to be processed, pre-compressed tete C0 2 snow exerts in this way a dual function. He does not serve only as a starting material for the formation of high-strength C0 2 pellets with high density, but also in particular seals the at least one compressor wheel and the at least one receiving wheel against each other, so that a pressure separating device is formed between the expansion device and the pellet outlet.
- the at least one sealing element is arranged or formed between the at least one compressor wheel and the at least one receiving wheel.
- the gear compressor in particular when the at least one sealing element is formed of C0 2 snow, also form the pressure separating device or a part thereof.
- a cleaning device of the type described in the introduction by comprising one of the devices described above for producing high-strength C0 2 pellets from C0 2 snow.
- a cleaning device With such a cleaning device, it is possible to treat surfaces by irradiation with a mixture stream of a compressed gas, such as compressed air, and C0 2 pellets.
- the high-density C0 2 pellets used for this purpose can be generated directly in or through the cleaning device. This allows a minimal use of liquid C0 2 or C0 2 gas for the production of C0 2 snow as a starting material for the formation of C0 2 pellets.
- the cleaning device for the containing connects with a liquid C0 2 C0 2 source or a liquid C0 C0 2 comprises a connector 2 containing C0 2 source.
- This embodiment makes it possible, for example, to use the device in conjunction with a mobile cleaning device.
- the cleaning device comprises a compressed gas connection for connection to a compressed gas production device or a compressed gas production device.
- a compressed gas production device for connection to a compressed gas production device or a compressed gas production device.
- the simplest way of using or producing compressed gas is to form a mixed stream of pressurized gas and C0 2 pellets.
- the cleaning device comprises a transfer device for transferring the high-strength C0 2 pellets produced by the device into a C0 2 pellet accelerating device for accelerating the same.
- C0 2 pellets can be passed on from the main compression device or a buffer by means of the transfer device in such a way that they are accelerated before being transferred to or through a compressed gas flow to form a mixture flow of pressurized gas and C0 2 pellets.
- the cleaning device comprises a C0 2 pellet accelerating device.
- This can in particular comprise a compressed gas line in fluid communication with the compressed gas connection or the compressed gas generating device. If pressurized gas is passed through the compressed gas line, C0 2 pellets introduced into it can be accelerated in a simple and defined manner. A speed of the C0 2 pellets can be adjusted in particular by a flow rate of the compressed gas or the pressure prevailing in the compressed gas line.
- the transfer device and / or the C0 2 pellet acceleration device comprise at least one venturi nozzle.
- the at least one venturi nozzle generates a negative pressure, which in particular can suck in C0 2 pellets into the compressed gas line when the venturi nozzle is in fluid connection with the compressed gas line or forms part of it.
- provision can be made for the transfer device to have a jet connection downstream includes for connection to a beamline or that the transfer device is in fluid communication with a jetline downstream.
- a jet line can be connected to the cleaning device in order to direct the mixture flow exactly where it is needed.
- a jet nozzle is arranged or formed at a free end of the beam line.
- the mixture stream can be bundled or focused in a defined manner in order to treat surfaces very precisely, for example, to clean them of protection.
- the cleaning device comprises a C0 2 pellet buffer for temporarily storing the generated C0 2 pellets.
- the production and application of C0 2 pellets for example, with the jet nozzle, can be completely separated from each other.
- the C0 2 pellet buffer thus serves as a buffer memory.
- the C0 2 pellet buffer is in fluid communication with the main compression device on the one hand and with the transfer device on the other hand directly or indirectly. So can be dispensed with a cumbersome transport of C0 2 pellets in essence.
- the C0 2 pellet lattice may be arranged such that the C0 2 pellets from the main compression device fall directly into the C0 2 pellet reservoir through an inlet of the C0 2 pellet litter and on the other hand through a corresponding outlet In particular, they can be transferred directly or indirectly to the transfer device.
- FIG. 1 shows a schematic representation of a cleaning device for irradiating surfaces to be treated with a mixture stream of a compressed gas and C0 2 pellets;
- FIG. 2 shows a further schematic illustration of a cleaning device for irradiating surfaces to be treated with a mixed stream of compressed gas and C0 2 pellets;
- FIG. 3 shows a diagrammatic, partially broken-through perspective view of a device for producing high-strength C0 2 pellets comprising a pre-compression device and a main compression device;
- Figure 4 another perspective, partially sectioned view of
- FIG. 5 shows a schematic, partially sectioned illustration of an embodiment of an expansion device
- FIG. 6 is a perspective, partially broken view of a second embodiment of an expansion device
- FIG. 6 shows a schematic representation of an input device
- FIG. 7 shows a schematic representation of a second exemplary embodiment of an input device
- FIG. 8 shows a schematic enlarged sectional view of a further embodiment of a gear compressor
- FIG. 9 shows a schematic illustration of a control device of FIG
- FIG. 10 a sectional view along line 10-10 in FIG. 5.
- FIG. 1 schematically shows a cleaning device designated overall by the reference numeral 10 for irradiating surfaces to be treated with a mixture stream 12 comprising a pressurized gas 14 and C0 2 pellets 16.
- the cleaning device 10 comprises a housing 18, on which a C0 2 -An- circuit 20 is arranged, which is connected via a C0 2 line 22 with a C0 2 - memory 24, for example in the form of a C0 2 -Druckgasflasche. This may in particular contain liquid C0 2 .
- a valve arrangement 28 Connected downstream of an outlet 26 of the C0 2 store is a valve arrangement 28 comprising at least one valve in order to guide liquid C0 2 out of the C0 2 store 24 through the C0 2 line 22.
- the C0 2 connection 20 is in fluid communication with a pre-compression device 31 via a connecting line 30.
- the pre-compression device 31 comprises an expansion device 34 and a pre-compression chamber 38 which is in fluid communication with the latter.
- the connection line 30 is in fluid communication with an expansion nozzle 32 of the expansion device 34.
- the liquid C0 2 is expanded through the expansion nozzle 172 and forms C0 2 snow 36, which collects in the precompression chamber 38 and is precompressed by agglomeration.
- the C0 2 snow is further promoted by a stream of C0 2 gas and C0 2 snow 36.
- the cleaning device 10 may further include a separator 40 to separate the produced C0 2 snow 36 from unconsolidated C0 2 gas.
- the cleaning device 10 further comprises a device 42 for producing high-strength C0 2 pellets 16 from C0 2 snow 36, which the Vorverdichtungs- device 31 and a main compressor 44 for compressing C0 2 snow 36 to form C0 2 pellets 16th includes.
- the main compression device 44 is in the form of a gear compressor 46.
- the formed C0 2 pellets 16 are transferred to a transfer device 48, which is connected via a compressed gas line 50 with a Druckgasan- connection 52 in fluid communication.
- This can be connected to an external compressed gas source 54 which supplies compressed gas, for example compressed air.
- the cleaning device 10 may also include a compressed gas source 56, for example a compressed air cylinder or a compressor for generating compressed air at a desired pressure.
- a mixture stream 12 is formed by the compressed gas and introduced therein C0 2 pellets 16.
- Accelerator 58 the C0 2 pellets 16 are accelerated by the pressurized gas in the mixture stream 12.
- the accelerator 58 is in fluid communication with a downstream jet port 62 via a conduit 60.
- a beam line 64 can be connected to the beam connection 62 or permanently connected.
- a jet nozzle 66 is arranged at a free end of the jet line 64 and may optionally include a valve 68 for regulating the shape and / or the thickness of a particle jet 70 emerging from the jet nozzle 66, which sweeps the C0 2 pellets moved by the compressed gas 16 includes.
- the cleaning device 10 may optionally be designed to be mobile and have at least three wheels 72 comprehensive chassis 74.
- the cleaning device 10 may include a drive 76 for driving at least one wheel 72.
- the cleaning device 10 may have a holding device 78 for receiving one or more C0 2 stores 24.
- the cleaning tion device 10 are designed so that it can be operated completely independent of external power and C0 2 supplies or compressed gas sources.
- a buffer 80 for C0 2 pellets may be formed or arranged between the main compression device 44 and the transfer device 48.
- the compression device 44 also includes a transfer device 82 for transferring pre-compressed C0 2 snow 36 from the pre-compression device 31 or the separation device 40 to the gear compressor 46.
- the main compressor 44 may include extruding means 84 for extruding the C0 2 pellets 16.
- the gear compressor 46 includes a compressor wheel 86 rotatably disposed about a first rotation axis 88 and a take-up wheel 92 rotatably disposed about a second rotation axis 90.
- the compressor wheel 86 and the take-up wheel 92 are formed substantially identically and each have a plurality of teeth 94, form the sealing elements 96. Between the teeth 94 snow shots 98 are formed.
- the compressor wheel 86 and the receiving wheel 92 are arranged such that the first axis of rotation 88 and the second axis of rotation 90 run parallel to one another and the teeth 94 engage in the snow shots 98, preferably without touching them.
- a drive 100 serves to set the compressor wheel 86 and / or the receiving wheel 92 in rotation.
- the compressor wheel 86 rotates as shown schematically in FIG. 2 in the direction of the arrow 102, ie in FIG Clockwise, the take-up wheel 92 rotates in the direction of arrow 104, ie counterclockwise.
- the teeth 94 of the compressor wheel 86 and the receiving wheel 92 take C0 2 - snow 36 from the receptacle 38 with, in each case a tooth 94 the recorded in a snow holder 98 C0 2 snow 36 when engaging the teeth 94 in the snow shots 98th compressed into it.
- the compressor wheel 86 and the receiving wheel 92 are not formed solid, but comprise a Ver Whyrradhülse 112 and a receiving meradhülse 114, each of which in the radial direction of the respective axis of rotation 88 and 90 facing away from the teeth 94 protrude.
- the gear compressor 46 shown by way of example in FIG. 2 comprises an extrusion device 84.
- This comprises two extrusion dies 116, which are formed by a plurality of apertures 118 which pass through the compressor wheel sleeve 112 or the receiving wheel sleeve 114.
- the apertures 118 are in the form of bores 120 pointing away from the rotary axes 88 and 90 in the radial direction.
- a plurality of apertures 118 are formed adjacent to one another in the snow receptacles 98 or open into them.
- the counter-rotatably arranged and cooperating compressor wheels 86 and take-up wheels 92 take in the snow shots 98 'C0 2 snow 36 from the receptacle 38 on.
- the precompressed C0 2 snow 36 is compressed through the perforations 118, so that high-strength C0 2 pellets 16 are formed, namely by extrusion, namely through the receiving sleeve 114, into a receiving wheel inner space 132 or through the Ver Whyrradhülse 112 in a Ver Whyrradhülseninnenraum 128 inside.
- a stripping device 122 which comprises one or two stripping elements 124, which can each be arranged in the interior of the receiving wheel sleeve 114 or the compressor wheel sleeve 112.
- the wiping elements 124 have a wiping edge 126 which touches or almost touches a compressor wheel sleeve inner surface 130 delimiting the compressor wheel sleeve inner space 128 and / or touches or almost touches a receiving sleeve inner surface 134 which delimits the receiving wheel sleeve inner space 132.
- the pressed through the apertures 118 C0 2 pellets 16 are thereby stripped off.
- the stripping elements 124 are arranged fixedly on the device 42, so do not rotate with the compressor wheel 86 or the take-up wheel 92.
- the compression elements 96 and the snow receivers 98 form co-operating piston-cylinder arrangements in which precompressed C0 2 snow 36 is formed into C0 2 pellets 16.
- the compressed C0 2 pellets each emerge from an open end of the compressor wheel sleeve 112 and the receiving wheel sleeve 114 of the gear compressor 46 -.
- the shape and size of the C0 2 pellets 16 thus produced are substantially identical and depend essentially on how the wiper 122 is formed and arranged.
- the generated C0 2 pellets 16 fall in the direction of gravity down into the buffer 80, which can optionally be omitted. He can be designed differently sized.
- the buffer 80 is connected in a fluid-efficient manner to the transfer device 48, which in turn is connected to the acceleration device 58, which comprises a Venturi nozzle 108.
- the transfer device 48 is in the form of a separating device 142, which is designed as a roller dispenser 144.
- This includes one Roller 146, which is provided with a plurality of recesses 148 on an outer surface, each serving to receive a single C0 2 pellet.
- the roller 146 is laterally closed by both sides is adapted to the outer surface of wall regions of the transfer device 48 so that added from the top C0 2 pellets from the roll 146 and can be discharged down again in direction of gravity.
- the C0 2 pellets 16 fall on the roller 116 from the intermediate storage 80 in the direction of gravity.
- the latter rotates about its longitudinal axis 150 by means of a drive (not shown in detail) and thus conveys C0 2 pellets 16 in a defined manner to the acceleration device 58.
- the separating device 142 comprises Furthermore, one of the roller 146 downstream grid shaft 152 having a plurality of openings 154 in order to prevent as possible agglomeration of the high density C0 2 pellets 16 before entering the accelerator 58 device.
- a cross-section of a compressed gas line 110 adjoining the venturi 108 upstream of the venturi nozzle 108 can be created, so that in the region of the connection between the intermediate reservoir 80 and the venturi nozzle 108 a negative pressure is created.
- the transfer device 82 is defined, which sucks C0 2 pellets 16 into the compressed gas line.
- the Venturi nozzle 108 also forms part of the acceleration device 58, which accelerates the substantially stationary C0 2 pellets 16 from the intermediate storage 80 to substantially a speed of the compressed gas 14 flowing in the compressed gas line 110. Downstream of the Venturi nozzle 108, the mixture stream 12 of C0 2 pellets 16 and compressed gas 14 then flows through the line 60 to the jet port 62.
- a pressure separating device 106 is preferably formed. It serves to form a pressure stage between the pre-compression device 31 and a pellet outlet 138.
- the pressure-separation device 106 comprises at least one gas-tight or essentially gas-tight sealing element 140, which interposed between the expansion device 34 and the pellet outlet 138 is arranged.
- the at least one sealing element 140 is formed from C0 2 snow 36, in particular from precompressed C0 2 snow 36. As shown schematically in FIGS. 2 to 4, the at least one sealing element 140 is between the at least one compressor wheel 86 and the at least one Pick-up 92 arranged or formed.
- the pre-compression device 31 will be described in more detail and its function will be explained.
- the pre-compression device 31 comprises the expansion device 34 for generating C0 2 snow 36 from liquid or gaseous CO 2 and the precompression chamber 38.
- the pre-compression device 31 is in the form of a flow-mechanical pre-compression device 31.
- the precompression chamber 38 and the expander 34 are fluidly connected to each other.
- the precompression chamber 38 is in the form of a tube 156.
- a curved tube 38 is shown having an inlet 158 that defines an inlet longitudinal axis 160 and an outlet 162 that defines an outlet longitudinal axis 164.
- the inlet longitudinal axis 160 and the outlet longitudinal axis 164 enclose therebetween a chamber angle 166 which may be in a range of 0 ° to 180 °.
- the chamber angle 166 is in a range of about 45 ° to about 135 °.
- Embodiments it is about 90 °.
- the pre-compression device 31 is designed to generate a gaseous C0 2 flow 168 which is at least partially aligned with an inner wall surface 170 of the precompression chamber 38.
- this can be spiral-shaped or essentially spiral-shaped, the precompression flow through chamber 38, whereby in particular a fluid mechanical property of the pre-compression device 31 is achieved.
- a decompression nozzle 172 of the expansion device 34 serves.
- the decompression nozzle 172 is seated with its nozzle body 174 in a bore 176 of a closure element 178.
- the bore 176 is aligned coaxially with the inlet longitudinal axis 160.
- the closure element 178 closes a first end 180 of the tube 156.
- the expansion nozzle 172 has two nozzle outlet openings 186, each defining a nozzle exit longitudinal axis 188. Alternatively, only one nozzle outlet opening 186 or three or more nozzle outlet openings 186 can be provided.
- the nozzle exit longitudinal axis 188 and the inlet longitudinal axis 160 define therebetween an inlet angle 190.
- the inlet angle 190 is preferably in a range of about 0 ° to about 90 °. In particular, it is advantageous if the inlet angle 190 is in a range of about 35 ° to about 70 °.
- An inlet angle 190 of 0 ° thus means that the nozzle outlet opening 160 is aligned parallel, in particular coaxially to the inlet longitudinal axis 160, an inlet angle 190 of 90 ° means that the nozzle outlet longitudinal axis 188 is perpendicular to the inlet longitudinal axis 160.
- the inlet angle 190 is shown with a value of about 65 °.
- the expansion nozzle 172 is arranged and designed such that the nozzle outlet openings 186 open into the interior 184.
- FIG. 4 shows schematically a center line 192 of the curved tube 156.
- the centerline 192 then defined the longitudinal axis of the tube that would coincide with the inlet longitudinal axis 160 and the outlet longitudinal axis 164.
- FIGS. 2 to 5 show an expansion nozzle 172 in the form of a swirl nozzle 194.
- the nozzle exit longitudinal axis 188 and the input longitudinal axis 160 can intersect or run helically toward one another.
- the nozzle exit orifice 186 in the expansion nozzle 172 could also be aligned parallel or coaxial with the inlet longitudinal axis 160 in conjunction with a curved tube 156. This is particularly the case because in the case of a correspondingly strongly curved tube 156, the CO 2 flowing into the interior 184 will eventually strike the inner wall surface 170.
- C0 2 snow 36 deposits at different locations of the inner wall surface 170 in such a C0 2 stream 168 and is precompressed by subsequently encountered C0 2 snow 36.
- the C0 2 stream 168 also removes agglomerated and precompressed C0 2 snow accumulations from the inner wall surface 170 and thus passes in the form of precompressed C0 2 snow 36 through the outlet 162 to the main compression device 44.
- the closure element 178 defines a closure surface 179 pointing in the direction of the precompression chamber 38.
- the closure surface 179 is rotationally symmetrical with respect to the inlet longitudinal axis 160.
- Mintin, the inlet longitudinal axis 160 forms a closure surface longitudinal axis 216.
- the expansion nozzle 172 is also rotationally symmetrical with respect to the closure surface longitudinal axis 216 arranged or formed.
- the nozzle outlet openings 186 are arranged or formed protruding over the closure surface 179.
- the closure surface 179 has a hollow-conical or substantially hollow conical shape directed in the direction of the precompression chamber 38.
- the closure surface 179 may also be concave or convexly curved in the direction of the precompression chamber 38.
- the closure surface 179 extends up to the inner wall surface 170 of the tube 156.
- the hollow conical sealing surface 179 defines an opening angle 218, which is approximately 140 ° in the embodiments shown in the figures.
- the opening angle 218 is in a range of about 90 ° to about 150 °.
- the described undercut 220 prevents, in particular, that in the region of the nozzle outlet openings 186 fluidized C0 2 snow 36, which is schematically represented by the small arrows 222 in Figure 5, around the Entspension nozzle 172 and on the closure surface 179 set or set , Thus, it can be effectively prevented, in particular, that the nozzle outlet openings 86 can become clogged when the supply of liquid or gaseous CO 2 is interrupted by the expansion nozzle 172. As a result of the undercut 220, this ensures reliable, trouble-free operation of the device 42, in particular the expansion device 34.
- the pre-compression chamber 38 has a diameter and a length 198 along the center line 192, with a ratio between of length 198 and diameter 196, which ranges from about 5: 1 to about 20: 1.
- the ratio between the length 198 and the diameter 196 is in the range of about 6: 1 to about 13: 1. In particular, the ratio may be about 7.5: 1.
- the precompression chamber 38 has a radius of curvature 200 with respect to the centerline 192 and if a ratio between the radius of curvature 200 and the diameter 196 is in a range of about 2: 1 to about 10: 1.
- the ratio between the radius of curvature 200 and the diameter 196 is in a range from about 2: 1 to about 7: 1.
- the ratio is about 2.4: 1.
- a rotor nozzle can also be inserted fluid-tightly into the end 180 of the pre-compression chamber 38.
- a relaxation nozzle 172 to use a rotor nozzle has the particular advantage that the precompression chamber 38 can be readily formed as a straight tube 156.
- a rotor nozzle is used in particular as a so-called dirt cutter for removing stubborn impurities by high-pressure cleaning.
- rotor nozzles are used in reverse-pressure cleaning during high-pressure cleaning.
- the apertures 118 as well as all other edges of the device 42 which may come into contact with C0 2 snow 36 are preferably recessed or rounded. In this way, the formation of snow bridges can be prevented.
- the device 42 is completely sealed off from an environment as a whole. This prevents the formation of water ice inside the device 42.
- an optional safety device comprising a pressure relief valve to allow a pressure equalization in particular between the interior 184 and an environment of the device 42 when the pressure prevailing due to the expansion of liquid C0 2 in the interior 184 a predetermined pressure Exceeds limit.
- the device 42 may in particular comprise a control device 224 for controlling the same such that mechanical properties of the C0 2 pellets 16 produced by the device 42 can be predetermined in a desired manner.
- the mechanical properties may be, in particular, a density and / or a size, in particular a length, of the C0 2 pellets 16.
- control device 224 can include an input device 226 for prescribing the mechanical properties of the C0 2 pellets 16 to be generated, in particular their density and / or their size.
- the input device 226 can also be designed to specify an amount of C0 2 pellets 16. The predetermined amount can then be correspondingly processed by the control device 224 in order to control the device 42 in the desired manner.
- control device 224 is formed cooperatively with the expansion device 34 and thus with the pre-compression device 31 in order to control an amount or a volume of the CO 2 snow 36 generated by the expansion device 34 in cooperation with the pre-compression device 31.
- the device 42 comprises a hydraulic switching device 228 with one or more solenoid valves 230.
- the hydraulic switching device 228 is designed to open and close the connecting line 30 and thus a fluid connection between the CO 2 connection and the expansion device 34 or between the CO 2 source 24 and the expansion device 34.
- a control line 232 can connect the control device 224 and the hydraulic switching device 228 to one another with control effect ,
- control device 224 comprises a clock setting device 234 for specifying a clock frequency for the hydraulic switching device 228.
- the clock setting device optionally comprises a pulse width modulation device 236 for specifying time windows during which the hydraulic switching device 228 opens and closes the connecting line 30.
- a pulse width modulation device 236 for specifying time windows during which the hydraulic switching device 228 opens and closes the connecting line 30.
- a quantity of C0 2 snow 36 or a C0 2 snow volume can be set in a simple manner. For example, a sufficient but small amount of C0 2 snow, sufficient for the operation of the device 42, can be generated with a timing such that the magnetic valve 230 keeps the connection line open. 30 for 120 milliseconds and then closes for 500 milliseconds thereafter.
- An average amount of snow can be formed, for example, when the connection line 30 is opened by the solenoid valve 230 for 380 milliseconds and then closed for 500 milliseconds.
- a large amount of C0 2 snow 36 that can still be processed by the main compression device 44 can be formed by the expansion device 34 in conjunction with the precompression device 31 when the solenoid valve 230 opens the connection line 30 for 1000 milliseconds and then for 500 milliseconds closes again.
- the specified values can be specified in discrete steps or can also be set steplessly. This can be achieved, for example, with an input device 226 as shown schematically in FIG.
- a tap changer 238 can be used, with a total of four switching stages.
- Switching stage 0 defines an off position of the expansion device 34.
- the switching stages I, II and III may, for example, correspond to the three different time windows indicated, for which the solenoid valve 230 opens the connecting line 30 by a small amount (switching stage I) average amount (switching stage II) or a large amount (switching stage III) to produce C0 2 snow 36.
- the time window during which the connection line 30 is kept closed by the solenoid valve 230 can also be changed.
- the control device 224 can, in particular for an automatic operation after starting up the device 42, control the switching device 228 in such a way that preferably only small amounts of CO 2 snow 36 are generated at the beginning of an operation of the device 42 for cooling the same become. After a break-in period, control unit 224 can then automatically switch over to an application-specific setting of a quantity of snow, for example to one of the three described switching stages for specifying the CO 2 snow quantity.
- the control device 224 can also be formed cooperatively with the main compression device 44, in particular with the gear compressor 46, for controlling an operating mode of the main compression direction 44.
- the control device 224 can comprise a speed specification device 240, which transmits over a control line 242 is operatively connected to the drive 100. In this way, a speed of the gear compressor 46 and thus the compressor wheel 86 and cooperating with this receiving wheel 92 can be specified.
- the input device 226 may include a step switch 238 as schematically shown in FIG.
- a rotary potentiometer or alternatively a pushbutton can be provided instead of the tap changer, with which discrete rotational speeds can be predetermined.
- the rotational speed can be adjusted from 0 (position 0) to 40 revolutions per minute for the compressor wheel 86 or the take-up wheel 92 (step I), to 80 revolutions per minute (step II) or to 120 revolutions per minute (stage III).
- the quality of the C0 2 pellets 16 can be adjusted.
- the higher the speed the less C0 2 snow 36 can be picked up in the snow shots 98.
- the higher the speed the less C0 2 snow is taken up in the snow shots 98 or the more the C0 2 snow is distributed to all snow shots 98. If the speed of the gear compressor 46 is reduced, more CO 2 snow 36 may accumulate in the snowpads 98 in the same time unit as compared to a higher speed.
- the size of the C0 2 pellets 16 can also be adjusted via the rotational speed.
- the size of the C0 2 pellets 16 can also be predetermined with the stripping device 122 by appropriate arrangement of the stripping element 124 with its stripping edge 126.
- Figure 7 shows an alternative embodiment of an input device 226 with a tap changer 238, which can be brought starting from an O position in eight other switching positions. Alternatively, more or less such switching positions can be provided.
- Such a tap changer 238 may, for example, two tap changers, as exemplified in Figure 6 and on the one hand be used to specify the timing of the solenoid valve 230 and on the other hand to specify the speed of the drive 100.
- the switch positions I, II and III define the amount of C0 2 - snow 36.
- the switch positions I define a small amount, the switch positions II an average amount and the switch positions III a large amount of C0 2 snow 36 ,
- the switch positions A, B and C specify the quality of the C0 2 pellets 16.
- Stage A defines softer C0 2 pellets 16, stage B harder, and stage C the hardest C0 2 pellets 16 producible with the apparatus 42.
- the input device 226 shown in FIG. 7 therefore permits a combined adjustment of both the pellet quality and the quantity of the C0 2 pellets 16 with a single tap changer 238.
- tap changer 238 is set to position II-B.
- a small amount of C0 2 pellets 16 of low density is given in the switching position IA.
- a large quantity of C0 2 pellets 16 of high quality, in particular of high density, is specified via the switching position III-C.
- FIG. 8 shows, by way of example, an alternative exemplary embodiment of a geared compressor 46.
- the same reference numerals are used to denote the geared compressor 46 as in the exemplary embodiment shown in FIG.
- FIG. 8 shows in particular by way of example that the apertures 118, as shown purely schematically in the enlarged partial view of this figure, can also have a conically tapering shape, starting from the snow receptacles 98 in the direction of the receiving wheel sleeve interior 132 out. Accordingly, this may also be provided for the compressor wheel 86.
- FIG. 10 schematically shows a cross section through the tube-shaped precompression chamber 38.
- the tube 156 may optionally be made of a metallic material or a plastic.
- plastic for example, polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE), in particular with a high molecular weight such as PE500, or polymethyl methacrylate (PMMA) are used.
- the tube 156 may be formed of a metallic material such as stainless steel or a non-alloy steel.
- the thermal conductivity lies within a range of less than 1 W / mK.
- This can be achieved, in particular, by forming the tube 156 from a plastic material with correspondingly low thermal conductivity, or by using a metallic material as tube material, but providing the inner wall surface 170 with a non-stick coating 244.
- Such non-stick coatings 244 can be realized in particular by a plastic or by a coating, for example a cathodic dip coating.
- Lacquers used in particular are paints based on epoxy resin, for example unfilled epoxy resin, or acrylic resin, for example unfilled acrylic resin.
- a thickness 246 of the non-stick coating 244 is preferably in a range of about 10 pm to about 50 pm. Good results for operation of the device 42 can be achieved in particular if the thickness 246 is in a range of about 20 pm to about 30 pm.
- Such coatings, in particular coatings can be realized with thermal conductivities of about 0.2 W / mK. In this way, comparable thermal conductivities can be achieved as with tubes 156, which are formed from the cited plastic materials whose heat conductivities lie in a range between approximately 0.2 W / mK and 0.4 W / mK.
- a manual or fully automatic backwashing device can be provided on the device 42, which includes a compressed air connection to connect to a compressed air source.
- the device 42 can be blown through with compressed air.
- the backwashing device can be arranged such that adhesion of C0 2 pellets 16 in the transfer device 48 and in the buffer 80 is prevented.
- roller 146 of the roller dispenser 144 may optionally be rotated clocked, not at a uniform rotational speed. In this way, it is particularly easy to set a clocked operation when applying a high-strength C0 2 pellets 16 to a surface to be cleaned, because the C0 2 pellets 16 are then emitted intermittently from the transfer device 48.
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Abstract
Um eine Vorrichtung (42) zur Herstellung von hochfesten CO2-Pellets (16) aus CO2-Schnee (36), insbesondere für ein Reinigungsgerät (10) zum Bestrahlen von zu behandelnden Oberflächen mit einem Gemischstrom (12) aus einem Druckgas (14) und CO2-Pellets, umfassend eine Hauptverdichtungseinrichtung (44) zum Verdichten von CO2-Schnee zur Ausbildung von CO2-Pellets, so zu verbessern, dass CO2-Pellets insbesondere für unterschiedliche Reinigungszwecke optimal ausbildbar sind, wird vorgeschlagen, dass sie eine Steuerungseinrichtung (224) zum Steuern der Vorrichtung derart umfasst, dass mechanische Eigenschaften der zu erzeugenden CO2- Pellets vorgebbar sind. Ferner wird ein verbessertes Reinigungsgerät vorgeschlagen.
Description
Vorrichtung zur Herstellung von C02-Pellets aus C02-Schnee und
Reinigungsgerät
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von hoch- festen C02-Pellets aus C02-Schnee, insbesondere für ein Reinigungsgerät zum Bestrahlen von zu behandelnden Oberflächen mit einem Gemischstrom aus ei- nem Druckgas und C02-Pellets, umfassend eine Hauptverdichtungseinrichtung zum Verdichten von C02-Schnee zur Ausbildung von C02-Pellets.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Reinigungsgerät zum Bestrahlen von zu behandelnden Oberflächen mit einem Gemischstrom aus einem Druck- gas und C02-Pellets.
Eine Vorrichtung und ein Reinigungsgerät der eingangs beschriebenen Art sind insbesondere aus der DE 10 2013 113 275 Al bekannt. Diese umfassen einen Zahnradverdichter, welcher C02-Schnee durch eine Matrize drückt, um so C02- Pellets herzustellen.
Mit der bekannten Vorrichtung lassen sich insbesondere nur C02-Pellets mit im Wesentlichen immer gleicher Form und Dichte ausbilden. Für eine effiziente Reinigung von unterschiedlichen Oberflächen wäre es jedoch vorteilhaft, C02- Pellets unterschiedlicher Härte erzeugen zu können.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Reinigungsgeräts der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass C02-Pellets insbesondere für unterschiedliche Reinigungszwecke optimal aus- bildbar sind.
Diese Aufgabe wir bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfin- dungsgemäß dadurch gelöst, dass sie eine Steuerungseinrichtung zum Steuern der Vorrichtung derart umfasst, dass mechanische Eigenschaften der zu erzeu- genden C02-Pellets vorgebbar sind.
Die vorgeschlagene Weiterbildung einer Vorrichtung der eingangs beschriebe- nen Art hat insbesondere den Vorteil, dass C02-Pellets unterschiedlicher Quali- tät ausgebildet werden können. Die Qualität von C02-Pellets kann insbesonde- re über ihre mechanischen Eigenschaften definiert werden. Beispielsweise kön- nen so härtere oder weichere C02-Pellets ausgebildet werden, die sich insbe- sondere durch ihre Abmessungen oder ein individuelles Gewicht unterschei- den. So können insbesondere zu Reinigungszwecken C02-Pellets gewünschter Härte mit der Vorrichtung hergestellt werden. Beispielsweise können weichere C02-Pellets erzeugt werden, indem kleinere C02-Schnee-Volumen kompaktiert werden. Wird mehr C02-Schnee verdichtet, können insgesamt härtere C02- Pellets ausgebildet werden. Ebenso lassen sich auch Abmessungen der C02- Pellets verändern. Werden weichere C02-Pellets benötigt, muss auch nur weni- ger C02-Schnee hergestellt werden, so dass bedarfsorientiert auch flüssiges C02 eingespart werden kann. Letztlich kann so insbesondere eine verbrauchs- optimierte Herstellung von C02-Pellets erreicht werden.
Günstig ist es, wenn die Steuerungseinrichtung ausgebildet ist zum Steuern der Vorrichtung derart, dass eine Dichte und/oder eine Größe der zu erzeu- genden C02-Pellets vorgebbar sind. Wie bereits erwähnt, ermöglicht es die Steuerungseinrichtung die Vorrichtung insbesondere so zu betreiben, dass bei- spielsweise härtere oder weichere C02-Pellets ausgebildet werden können, die insbesondere unterschiedliche Dichten aufweisen. Auch eine Größe, beispiels- weise eine Länge oder ein Durchmesser stäbchenförmiger C02-Pellets kann so variiert werden, beispielsweise durch eine bereitgestellte Menge an C02- Schnee, die mit der Hauptverdichtungseinrichtung verdichtet wird.
Vorzugsweise umfasst die Steuerungseinrichtung eine Eingabeeinrichtung zum Vorgeben der mechanischen Eigenschaften der zu erzeugenden C02-Pellets. Insbesondere kann mit der Eingabeeinrichtung die Dichte und/oder Größe der C02-Pellets vorgegeben werden. Beispielsweise kann eine Länge der C02- Pellets mit der Steuerungseinrichtung vorgegeben werden, so dass abhängig
von einer Reinigungsaufgabe die Größe der C02-Pellets individuell angepasst werden kann.
Beispielsweise kann eine Länge der C02-Pellets mit der Steuerungseinrichtung vorgegeben werden, so dass abhängig von einer Reinigungsaufgabe die Größe der C02-Pellets individuell angepasst werden kann.
Günstig ist es, insbesondere auch bei einer Vorrichtung der eingangs beschrie- benen Art, wenn diese ferner eine Vorverdichtungseinrichtung zum Vorver- dichten von durch Entspannen von flüssigem C02 erzeugten C02-Schnees um fasst. Insbesondere kann die Vorverdichtungseinrichtung in Form einer strö- mungsmechanischen Vorverdichtungseinrichtung ausgebildet sein. Bei einer Vorrichtung zur Herstellung von hochfesten C02-Pellets zusätzlich zur Haupt- verdichtungseinrichtung eine Vorverdichtungseinrichtung vorzusehen, hat ins- besondere den Vorteil, dass erzeugter C02-Schnee, der beispielsweise durch Expansion von flüssigem C02 gebildet wird, nicht nur durch die Hauptverdich- tungseinrichtung verdichtet wird, sondern schon bereits vorverdichtet zur Hauptverdichtungseinrichtung gelangen und von dieser dann noch weiter ver- dichtet werden kann. So lassen sich auf einfache Weise C02-Pellets, auch als Trockeneis-Pellets bezeichnet, im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen zur Herstellung von C02-Pellets mit deutlich höherer Dichte hersteilen. Je hö- her jedoch die Dichte der C02-Pellets ist, umso besser ihre Reinigungswirkung beim Beaufschlagen einer zu reinigenden Fläche mit den C02-Pellets. Wird die Vorverdichtungseinrichtung insbesondere in Form einer strömungsmechani- schen Vorverdichtungseinrichtung ausgebildet, auch als fluidmechanische Vor- verdichtungseinrichtung bezeichnet, kann insbesondere ein konstruktiver und apparativer Aufwand zur Ausbildung der Vorrichtung deutlich verringert wer- den. Bei einer strömungsmechanischen Vorverdichtungseinrichtung macht man sich zu Nutze, dass es durch eine Bewegung des bei Expansion von flüs- sigem C02 entstehenden Schnees bei geeigneter Ausbildung und Ausrichtung einer Strömung sowohl des expandierenden flüssigen C02 als auch des er- zeugten C02-Schnees, zu einer gewünschten Vorverdichtung des C02-Schnees kommt. Dies kann beispielsweise erfolgen durch Agglomeration von C02-
Schnee in bestimmten Bereichen der Vorverdichtungseinrichtung, beispielswei- se an inneren Wandflächen derselben. Auf einfache Weise lässt sich eine sol- che strömungsmechanische Vorverdichtung erreichen, wenn der erzeugte C02- Schnee sich nicht entlang einer Hauptachse der Vorverdichtungseinrichtung bewegt, sondern schräg zu dieser verlaufend, so dass ein Kontakt mit einer in- neren Wandfläche der Vorverdichtungseinrichtung ermöglicht wird. So kommt es allein aufgrund der Strömung des erzeugten C02-Schnees in der Vorver- dichtungseinrichtung zu einer Agglomeration und Vorverdichtung des C02- Schnees, der dann mit der Hauptverdichtungseinrichtung weiter zu hochfesten C02-Pellets mit hoher Dichte weiter verdichtet werden kann.
Vorteilhaft ist es, wenn die Steuerungseinrichtung mit der Vorverdichtungsein- richtung zusammenwirkend ausgebildet ist zum Steuern einer von der Vorver- dichtungseinrichtung erzeugten Menge oder eines von der Vorverdichtungsein- richtung erzeugten Volumens von C02-Schnee. Über die Steuerung des er- zeugten C02-Schnees, insbesondere einer Menge oder eines Volumens dessel- ben, lässt sich insbesondere eine Menge beziehungsweise eine Anzahl der C02- Pellets vorgeben. Sollen also viele C02-Pellets erzeugt werden, muss die Vor- verdichtungseinrichtung entsprechend eine große Menge an C02-Schnee er- zeugen. Werden nur wenige C02-Pellets benötigt, muss die Vorverdichtungs- einrichtung entsprechend weniger C02-Schnee hersteilen.
Günstig ist es, wenn die Vorverdichtungseinrichtung eine Expansionseinrich- tung zum Erzeugen von C02-Schnee aus flüssigem oder gasförmigem C02 umfasst. Mit einer solchen Vorverdichtungseinrichtung kann mittels der Ex- pansionseinrichtung zunächst auf einfache Weise C02-Schnee erzeugt werden. Die Expansionseinrichtung kann auch als Entspannungseinrichtung bezeichnet werden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Vorverdichtungseinrichtung eine Vorverdichtungs- kammer zum Aufnehmen und Vorverdichten des erzeugten C02-Schnees um fasst und wenn die Expansionseinrichtung und die Vorverdichtungskammer miteinander fluidwirksam verbunden sind. Durch die fluidwirksame Verbindung
der Expansionseinrichtung mit der Vorverdichtungskammer kann der gesamte erzeugte C02-Schnee von der Vorverdichtungskammer aufgenommen und in dieser zu vorverdichtetem C02-Schnee weiter verdichtet und dann der Haupt- verdichtungseinrichtung zugeführt werden. Durch die fluidwirksame Verbin- dung der Expansionseinrichtung der Vorverdichtungskammer kann zudem er- reicht werden, dass es zu keiner Verstopfung der Vorverdichtungskammer kommt. Der nachströmende, unter Druck des sich expandierenden flüssigen C02 in die Vorverdichtungskammer einströmende C02-Schnee reicht aus, um beispielsweise an einer Innenwandfläche der Vorverdichtungskammer ange- lagerten, agglomerierten und so vorverdichteten C02-Schnee wieder von der Innenwandfläche durch die in der Strömung wirkenden Kräfte zu lösen und so auch der Hauptverdichtungseinrichtung zuzuführen.
Vorteilhaft ist es, wenn die strömungsmechanische Vorverdichtungseinrichtung ausgebildet ist zum Erzeugen eines gasförmigen C02-Stroms in der Vorver- dichtungskammer, welcher mindestens teilweise auf eine Innenwandfläche der Vorverdichtungskammer ausgerichtet ist. Die Vorverdichtungseinrichtung der- art auszubilden, ermöglicht zum einen eine Agglomeration von C02-Schnee auf der Innenwandfläche. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass der C02- Strom mindestens teilweise auf die Innenwandfläche ausgerichtet ist. Zum an- deren verhindert genau ein derart ausgerichteter C02-Strom, dass es zu einer immer weiter zunehmenden Agglomeration von C02-Schnee an der Innen- wandfläche kommt, denn der gasförmige C02-Strom, löst auch wieder den bereits agglomerierten C02-Schnee von der Innenwandfläche. Damit wird zum einen C02-Schnee vorverdichtet und zum anderen eine Verstopfung der Vor- verdichtungskammer durch eine kontinuierlich zunehmende Agglomeration von C02-Schnee verhindert.
Vorzugsweise ist die strömungsmechanische Vorverdichtungseinrichtung aus- gebildet zum Erzeugen eines spiralförmigen oder im Wesentlichen spiralförmi- gen gasförmigen C02-Stroms in der Vorverdichtungskammer. Diese Ausge- staltung hat den Vorteil, dass das flüssige C02 bei der Expansion teilweise gas- förmig wird und das verfestigte C02 als C02-Schnee längs des definierten
Stroms durch die Vorverdichtungskammer bewegen kann. Ein spiralförmiger Strom aus gasförmigem C02 und C02-Schnee bewirkt dann wiederum zum einen eine teilweise Agglomeration von C02-Schnee auf der Innenwandfläche und zum anderen das Reinigen der Innenwandfläche von bereits voragglome- riertem C02-Schnee, um ein Verstopfen der Vorverdichtungskammer zu ver- hindern. Durch diese selbstreinigende Eigenschaft der vorgeschlagenen Vor- verdichtungseinrichtung kann die Vorrichtung zur Herstellung von C02-Pellets auch im Dauerbetrieb genutzt werden.
Günstigerweise umfasst die Expansionseinrichtung eine Entspannungsdüse zum Entspannen von flüssigem oder gasförmigem C02. Durch Expansion kann sich flüssiges oder gasförmiges C02 so weit abkühlen, dass C02-Schnee ent- steht.
Vorteilhaft ist es, wenn die Entspannungsdüse angeordnet und ausgebildet ist zum Abgeben von flüssigem C02 in die Vorverdichtungskammer hinein. Auf diese Weise kann insbesondere bei einer Abdichtung der Vorverdichtungs- kammer relativ zur Expansionseinrichtung verhindert werden, dass Wassereis in der Vorverdichtungskammer entsteht, welches zu einer Verstopfung der Vorverdichtungskammer führen könnte.
Günstig ist es, wenn die Entspannungsdüse mindestens eine Düsenaustrittsöff- nung aufweist und wenn die mindestens eine Düsenaustrittsöffnung stromab- wärts einer die Vorverdichtungskammer verschließenden Verschlussfläche an- geordnet oder ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Vorverdichtungskam- mer stromaufwärts bezogen auf die die mindestens eine Düsenaustrittsöffnung mit einem Verschlusselement verschlossen sein, welches die Verschlussfläche, die in die Vorverdichtungskammer hinein weisend ausgerichtet ist, umfasst.
Die Entspannungsdüse kann dabei das Verschlusselement durchsetzen oder eine Fluidverbindung für das flüssige C02 kann durch das Verschlusselement hindurch ausgebildet sein, um flüssiges C02 zur mindestens einen Düsenaus- trittsöffnung zu leiten. Durch die vorgeschlagene Positionierung der mindes- tens einen Düsenaustrittsöffnung kann verhindert werden, dass sich C02-
Schnee um die Entspannungsdüse herum im Bereich der mindestens einen Düsenaustrittsöffnung an der Verschlussfläche festsetzen und im ungünstig- sten Fall die mindestens eine Düsenaustrittöffnung verstopfen kann.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Düsenaustrittsöffnung über die Ver- schlussfläche vorstehend angeordnet oder ausgebildet. Dadurch entsteht ein Raum beziehungsweise eine Hinterschneidung hinter der mindestens einen Düsenaustrittsöffnung, der stromaufwärts oder proximalseitig der mindestens einen Düsenaustrittsöffnung durch die Verschlussfläche begrenzt wird. Verwir- belungen von aus der mindestens einen Düsenaustrittsöffnung austretendem C02 können dann nicht zu einem Festsetzen oder Anhaften von C02-Schnee im Bereich der Verschlussfläche führen. Die besondere Form der Verschlussfläche kann so insbesondere in Form einer Einschneidung oder Hinterschneidung am Verschlusselement ausgebildet werden, das von der Entspannungsdüse durch- setzt wird.
Günstig ist es, wenn die Verschlussfläche eine Verschlussflächenlängsachse definiert und wenn die Verschlussfläche rotationssymmetrisch bezogen auf die Verschlussflächenlängsachse ausgebildet ist. So kann jegliche Vorzugsrichtung beim Eindüsen von flüssigem oder gasförmigem C02 in die Vorverdichtungs- kammer vermieden werden. Ferner können so insbesondere auch Bereiche der Verschlussfläche vermieden werden, in denen ein Anhaften von C02-Schnee begünstigende Strömungsverhältnisse vorherrschen.
Vorteilhafterweise ist die Entspannungsdüse bezogen auf die Verschlussflä- chenlängsachse rotationssymmetrisch angeordnet und/oder ausgebildet. Auch diese Ausgestaltung ermöglicht es, insbesondere eine Gefahr des Festsetzens von C02-Schnee an der Verschlussfläche im Bereich der Entspannungsdüse zu minimieren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vor- gesehen sein, dass die Verschlussfläche eine in Richtung auf die Vorverdich- tungskammer hin gerichtete hohlkegelige oder im Wesentlichen hohlkegelige
Form aufweist oder sich in Richtung auf die Vorverdichtungskammer konkav oder konvex gekrümmt erweitert. Insbesondere kann sich die Verschlussfläche bis zu einer Innenwandfläche der Vorverdichtungskammer erstrecken. Ist die Vorverdichtungskammer beispielsweise aus einem Rohr ausgebildet, bildet die Innenwandfläche der Vorverdichtungskammer eine Innenwandfläche des Rohrs, bis zu welcher sich insbesondere die Verschlussfläche erstrecken kann.
Vorteilhaft ist es, wenn die Verschlussfläche einen Öffnungswinkel definiert und wenn der Öffnungswinkel in einem Bereich von etwa 90° bis etwa 150° liegt. Insbesondere kann der Öffnungswinkel auf einen nachfolgend noch nä- her definierten Einlasswinkel der Entspannungsdüse bezogen und größer als dieser sein. Auch eine solche Ausgestaltung minimiert das Risiko des Anhaf- tens und Festsetzens von C02-Schnee im Bereich der Entspannungsdüse, wo durch diese verstopfen könnte.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vor- gesehen sein, dass die Vorverdichtungskammer einen eine Einlasslängsachse definierenden Einlass aufweist, dass die Entspannungsdüse mindestens eine Düsenaustrittsöffnung aufweist, dass die Düsenaustrittsöffnung eine Düsen- austrittslängsachse definiert und dass die die Längsachse und die Düsenaus- trittslängsachse zwischen sich einen Einlasswinkel definieren, welcher in einem Bereich von etwa 0° bis etwa 90° liegt. Insbesondere kann der Einlasswinkel in einem Bereich von etwa 35° bis etwa 70° liegen. So kann beispielsweise flüssiges C02 parallel zur Einlasslängsachse in die Vorverdichtungskammer eintreten oder quer, insbesondere senkrecht dazu. Ansonsten ist jede beliebi- ge Ausrichtung zwischen diesen beiden extremen Ausrichtungen möglich. So lassen sich insbesondere spiralförmige Strömungen erzeugen, wenn der Ein- lasswinkel zwischen 0° und 90° liegt, beispielsweise etwa 45° beträgt.
Vorzugsweise schneiden die Düsenaustrittslängsachse und die Einlasslängs- achse einander oder verlaufen windschief zueinander oder parallel zueinander. Die Entspannungsdüse kann entsprechend angeordnet werden mit ihrem Dü-
senauslass derart, dass die Düsenaustrittslängsachse und die Einlasslängs- achse die beschriebenen relativen Verläufe zueinander definieren.
Um auf einfache Weise eine Bewegung des erzeugten C02-Schnees längs einer gekrümmten Bewegungsbahn zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn die Ent- spannungsdüse in Form einer Drall- oder Rotordüse ausgebildet ist. Eine Drall- düse definiert eine im Wesentlichen stets gleichbleibende Strömung von C02- Schnee in die Vorverdichtungskammer hinein und durch diese hindurch. Bei einer Rotordüse ändert sich eine Strömungsrichtung sowohl beim Einströmen in die Vorverdichtungskammer hinein als auch beim Durchströmen durch diese hindurch ständig. So kann insbesondere mit einer Rotordüse ein Verstopfen der Vorverdichtungskammer sehr wirkungsvoll verhindert werden, da sich C02-Schnee nicht immer an denselben Stellen der Innenwandfläche der Vor- verdichtungskammer ablagern kann.
Besonders kostengünstig und auf einfache Weise ausbilden lässt sich die Vor- richtung, wenn die Vorverdichtungskammer in Form eines Rohrs ausgebildet ist. Ein Rohr kann insbesondere einen kreisförmigen, ovalen oder vieleckigen Querschnitt aufweisen. Solche Rohre lassen sich auf einfache Weise hersteilen und können zudem eine Expansionseinrichtung und eine Hauptverdichtungs- einrichtung auf einfache Weise fluidwirksam miteinander verbinden.
Vorteilhafterweise ist das Rohr aus einem Rohrmaterial hergestellt. Beispiels- weise kann es sich dabei um einen metallischen Werkstoff oder um einen Kunststoff handeln. Auch Mischungen von metallischen Werkstoffen und Kunststoffen sind denkbar.
Vorzugsweise umfasst das Metall einen Edelstahl oder einen unlegierten Stahl. Derartige Materialien weisen im Vergleich zu Kunststoff eine Wärmeleitfähig- keit auf,
Günstig ist es, wenn der Kunststoff Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen (PE) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) ist oder umfasst. Beispielsweise kann
Polyethylen mit hohem Molekulargewicht wie beispielsweise PE500 zum Ein- satz kommen. Derartige Kunststoffe ermöglichen auf einfache Weise die Aus- bildung von Vorverdichtungskammern in Form von Rohren.
Insbesondere bei Rohren oder Vorverdichtungskammern, die aus einem metal- lischen Werkstoff ausgebildet sind oder eine Innenwandfläche definieren oder aufweisen, die aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist, ist es vorteil- haft, wenn die Innenwandfläche der Vorverdichtungskammer mit einer Anti- haftbeschichtung versehen ist. Die Antihaftbeschichtung dient insbesondere dem Zweck, ein übermäßiges Anhaften von C02-Schnee an der Innenwand- fläche zu verhindern.
Günstig ist es, wenn die Antihaftbeschichtung aus einem Kunststoff ausgebil- det ist ode eine Lackierung umfasst. Insbesondere kann es sich bei der Lackie- rung um eine kathodische Tauchlackierung handeln. Eine derartige Antihaft- beschichtung ermöglicht es insbesondere, einen Kontakt von C02-Schnee mit einem metallischen Werkstoff, der die Innenwandfläche der Vorverdichtungs- kammer definiert, zu vermeiden.
Auf einfache Weise ausbilden lässt sich die Vorverdichtungskammer, wenn die Lackierung einen Lack auf Basis von Epoxidharz, insbesondere ungefülltes Epoxidharz, oder Acrylharz, insbesondere ungefülltes Acrylharz, umfasst.
Um die Herstellung der Vorverdichtungskammer weiter zu vereinfachen und um insbesondere auch Kosten bei der Ausbildung derselben zu minimieren, ist es vorteilhaft, wenn die Antihaftbeschichtung eine Beschichtungsdicke in ei- nem Bereich von etwa 10 pm bis etwa 50 pm aufweist. Insbesondere kann die Beschichtungsdicke in einem Bereich von etwa 20 pm bis etwa 30 pm liegen.
Um insbesondere eine Erwärmung der Innenwandfläche möglichst zu minimie- ren, ist es günstig, wenn die Antihaftbeschichtung eine Wärmeleitfähigkeit in einem Bereich von etwa 0,1 W/mK bis etwa 6 W/mK aufweist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vor- gesehen sein, dass das Rohrmaterial eine Wärmeleitfähigkeit in einem Bereich von etwa 0,1 W/mK bis etwa 60 W/mK aufweist. Insbesondere kann die Wär- meleitfähigkeit in einem Bereich von etwa 0,1 W/mK bis etwa 6 W/mK oder in einem Bereich von etwa 12 W/mK bis etwa 55 W/mK liegen. Je nachdem, ob das Rohmaterial aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff ausgebildet ist, können so gewünschte Wärmeleitfähigkeiten vorgegeben wer- den.
Vorzugsweise definiert die Vorverdichtungskammer eine Längsachse. Die Vor- verdichtungskammer kann also insbesondere komplett geradlinig ausgebildet sein. In einem solchen Fall ist die Expansionseinrichtung vorzugsweise derart ausgebildet, dass ein in die Vorverdichtungskammer hineinströmender C02- Strom nicht parallel zur Längsachse der Vorverdichtungskammer verläuft, sondern quer zu dieser. Insbesondere ist eine spiralförmige oder schnecken- förmige Bewegungsbahn des erzeugten C02-Schnees vorteilhaft, um eine Vor- verdichtung von C02-Schnee innerhalb der Vorverdichtungskammer in der be- schriebenen Weise zu erreichen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Vorverdichtungskammer gekrümmt ausgebildet ist. Sie kann also insbesondere in Form eines gekrümmten Rohrs ausgebildet sein. Bei einer gekrümmten Vorverdichtungskammer ist es insbesondere möglich, die Entspannungsdüse so auszurichten, dass deren Düsenaustrittslängsachse parallel mit der Einlasslängsachse verläuft, also C02-Schnee in die Vorver- dichtungskammer hinein erzeugt wird und zunächst koaxial zur
Vorverdichtungskammer strömen kann. Durch die Krümmung der Vorverdich- tungskammer kann dann C02-Schnee auf eine gekrümmte Innenwandfläche der Vorverdichtungskammer auftreffen und so zu vorverdichtetem C02-Schnee agglomerieren. Ist eine Innenwandfläche der Vorverdichtungskammer völlig kantenfrei, kann zudem auf einfache Weise ein Verstopfen der Vorverdich- tungskammer verhindert werden. Würde als Agglomerationsbereich lediglich eine ebene, dem C02-Strom entgegen gerichtete Prallfläche vorgesehen,
würde ein Verstopfungsrisiko während des Betriebs der Vorrichtung signifikant erhöht werden.
Günstig ist es, wenn die Auslasslängsachse und die Einlasslängsachse zwi- schen sich einen Kammerwinkel einschließen, welcher in einem Bereich von etwa 0° bis etwa 180° liegt, insbesondere in einem Bereich von etwa 45° bis etwa 135°. Vorzugsweise beträgt der Kammerwinkel etwa 90°. Ein Kammer winkel von 0° ergibt sich beispielsweise bei einer Vorverdichtungskammer in Form eines geradlinig verlaufenden Rohrs. Ein Kammerwinkel von 180° kann vorgegeben werden durch eine im Wesentlichen U-förmig verlaufende Vorver- dichtungskammer, die insbesondere aus einem Rohr gebogen werden kann.
Ein Kammerwinkel von 90° entspricht einer Vorverdichtungskammer, die eine gekrümmte Hauptachse aufweist, insbesondere in Form eines Viertelkreises oder einer Viertelellipse.
Ferner kann es günstig sein, wenn die Vorverdichtungskammer einen Durch- messer und eine Länge aufweist und wenn ein Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser in einem Bereich von etwa 4: 1 bis etwa 20: 1 liegt. Insbesondere kann das Verhältnis in einem Bereich von etwa 6: 1 bis etwa 14: 1 liegen. Wie- ter insbesondere kann das Verhältnis etwa 7,5: 1 betragen. Eine Vorverdich- tungskammer in der beschriebenen Weise zu konfektionieren ermöglicht eine besonders effiziente Vorverdichtung von C02-Schnee.
Um eine optimale Vorverdichtung von C02-Schnee in der Vorverdichtungs- kammer zu erreichen und gleichzeitig wirkungsvoll ein Verstopfen derselben zu verhindern und somit einen Dauerbetrieb der Vorrichtung zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die Vorverdichtungskammer einen Krümmungsradius auf- weist und wenn ein Verhältnis zwischen Krümmungsradius und Durchmesser in einem Bereich von etwa 2: 1 bis etwa 10: 1 liegt. Insbesondere kann das Verhältnis in einem Bereich von etwa 2: 1 bis etwa 6: 1 liegen. Weiter insbe- sondere kann das Verhältnis etwa 2,4: 1 betragen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Vorverdichtungseinrichtung eine mechanische Vor- verdichtungseinrichtung umfasst mit mindestens einem bewegbaren angeord- neten Vorverdichtungselement zum Komprimieren des erzeugten C02-Schnees in der Vorverdichtungskammer. Insbesondere kann das mindestens eine Vor- verdichtungselement alternativ oder zusätzlich zur strömungsmechanischen Ausbildung der Vorverdichtungseinrichtung vorgesehen sein. Mit dem min- destens einen bewegbar angeordneten Vorverdichtungselement kann C02- Schnee in definierter Weise vorkomprimiert werden, sodass er vorkomprimiert der Hauptverdichtungseinrichtung zugeführt werden kann. Zum Bewegen des Vorverdichtungselements kann ein separater Antrieb vorgesehen sein.
Auf einfache Weise ausbilden lässt sich eine mechanische Vorverdichtungsein- richtung, wenn das mindestens eine Vorverdichtungselement in Form eines Druckglieds, insbesondere in Form eines Stempels oder eines Kolbens, oder in Form einer Walze ausgebildet ist.
Ferner ist es günstig, wenn die Vorverdichtungseinrichtung einen C02-An- schluss zum Verbinden mit einer flüssiges C02 enthaltenden C02-Quelle um fasst. Diese Ausgestaltung ermöglicht es insbesondere, die Vorrichtung in Ver- bindung mit einem mobilen Reinigungsgerät zu nutzen.
Vorzugsweise steht der C02-Anschluss in fluidwirksamer Verbindung mit der Expansionseinrichtung, insbesondere mit der Entspannungsdüse. So lässt sich auf einfache Weise C02-Schnee erzeugen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung eine flüssiges C02 enthaltende C02- Quelle umfasst, die mit der Vorverdichtungseinrichtung fluidwirksam verbun- den ist. Auf diese Weise kann insbesondere eine Vorrichtung für einen mobilen Betrieb oder Einsatz ausgebildet werden.
Günstig ist es, wenn die Vorverdichtungseinrichtung eine hydraulische Schalt- einrichtung umfasst zum Öffnen und SchlieOen einer Fluidverbindung zwischen dem C02-Anschluss und der Expansionseinrichtung und/oder zwischen der
C02-Quelle und der Expansionseinrichtung. Die hydraulische Schalteinrichtung ermöglicht es insbesondere, die Zufuhr von flüssigem oder gasförmigem C02 von der C02-Quelle zur Expansionseinrichtung zu unterbrechen oder freizuge- ben. So kann insbesondere die Menge des mit der Vorrichtung hergestellten C02-Schnees gezielt gesteuert werden, beispielsweise in einem gleichmäßigen Takt. Abhängig von einer gewünschten C02-Schnee-Menge kann dann bei- spielsweise eine Taktfrequenz erhöht oder erniedrigt werden.
Auf einfache Weise ausbilden lässt sich die hydraulische Schalteinrichtung, wenn diese mindestens ein Magnetventil zum Öffnen und Schließen der Fluid- verbindung zwischen dem C02-Anschluss und der Expansionseinrichtung und/oder zwischen der C02-Quelle und der Expansionseinrichtung umfasst. Das mindestens eine Magnetventil lässt sich auf einfache Weise elektrisch an- steuern und so die Herstellung von C02-Schnee durch Entspannung von flüs- sigem oder gasförmigem C02 in die Vorverdichtungskammer hinein aktivieren oder deaktivieren.
Vorteilhaft ist es, wenn die Steuerungseinrichtung mit der hydraulischen Schalteinrichtung zusammenwirkend ausgebildet ist zum definierten Öffnen und Schließen der Fluidverbindung zwischen dem C02-Anschluss und der Ex- pansionseinrichtung und/oder zwischen der C02-Quelle und der Expansions- einrichtung. Auf diese Weise kann mit der Schaltungseinrichtung die hydrau- lische Schalteinrichtung in gewünschter Weise aktiviert oder deaktiviert wer- den zum Öffnen und Schließen der genannten Fluidverbindung.
Ferner kann es günstig sein, wenn die Steuerungseinrichtung eine Taktvorga- beeinrichtung umfasst zum Vorgeben einer Taktfrequenz für die hydraulische Schalteinrichtung. Mit der Taktvorgabeeinrichtung kann beispielsweise eine Aktivierung oder Deaktivierung der hydraulischen Schalteinrichtung in regel- mäßigen Abständen erfolgen. Insbesondere kann die Taktvorgabeeinrichtung auch ausgebildet sein, um ein zeitliches Verhältnis zwischen einer Offenstel- lung und einer Schließstellung der Fluidverbindung vorzugeben. Viel C02-
Schnee kann dann erzeugt werden, indem die hydraulische Schalteinrichtung die Fluidverbindung länger öffnet als schließt.
Vorzugsweise umfasst die Taktvorgabeeinrichtung eine Puls-Weiten-Modulati- onseinrichtung zum Vorgeben von Zeitfenstern, während denen die hydrauli- sche Schalteinrichtung die Fluidverbindung zwischen dem C02-Anschluss und der Expansionseinrichtung und/oder zwischen der C02-Quelle und der Expansi- onseinrichtung öffnet und schließt. Insbesondere können mit einer derartigen Puls-Weiten-Modulationseinrichtung Tastraten zwischen dem Öffnen und Schließen der Fluidverbindung vorgegeben und gegebenenfalls auch geändert werden, beispielsweise in diskreten Schritten oder auch stufenlos.
Einfach und kostengünstig ausbilden und einsetzen lässt sich die Vorrichtung, wenn die C02-Quelle ein flüssiges C02 enthaltender Druckbehälter ist. So lässt sich flüssiges C02 einfach und kostengünstig bevorraten und für eine mobile Vorrichtung zum Erzeugen von Pellets nutzen.
Auf einfache Weise lässt sich flüssiges C02 zur Vorverdichtungseinrichtung leiten, wenn die flüssige C02-Quelle über eine Verbindungsleitung fluidwirksam mit der Vorverdichtungseinrichtung verbunden ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vor- gesehen sein, dass die Hauptverdichtungseinrichtung in Form einer Extrudier- einrichtung ausgebildet ist. Mit einer solchen Extrudiereinrichtung lassen sich C02-Pellets insbesondere mit einer definierten Querschnittsfläche hersteilen.
Günstigerweise umfasst die Extrudiereinrichtung mindestens eine Extrusions- matrize mit einer Mehrzahl von Durchbrechungen. So können gleichzeitig mehrere C02-Stränge zur Ausbildung von C02-Pellets erzeugt werden. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die mindestens eine Extrusionsmatrize drehbar angeordnet ist. Beispielsweise kann sie Teil eines nachfolgend noch beschriebenen Verdichterrads und/oder eines korrespondierenden Aufnahme- rads sein. So lässt sich auf besonders einfache und kompakte Weise ein
Zahnradverdichter mit Extrudiereinrichtung ausbilden. Die Extrusionsmatrize kann insbesondere am Verdichterrad und/oder am Aufnahmerad angeordnet oder ausgebildet sein, sodass C02- Pellets beispielsweise durch radiale Extru- sion, insbesondere von außen nach innen in Richtung auf eine Drehachse des Verdichterrads beziehungsweise des Aufnahmerads hin, hergestellt werden können, indem C02-Schnee durch geeignet geformte Durchbrechungen hin- durch komprimiert wird, die beispielsweise mit am Verdichterrad und am Auf- nahmerad ausgebildeten Schneeaufnahmen in Fluidverbindung stehen. Die Extrusionsmatrize kann also insbesondere in das Verdichterrad und/oder das Aufnahmerad bildende, jeweils außen verzahnte Zahnräder integriert sein. Die Zahnräder können insbesondere schräg verzahnt sein. Beispielsweise können die Durchbrechungen Verdichtungselemente durchsetzen, also zum Beispiel Zähne der Zahnräder. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass Durchbrechungen vorgesehen sind, welche das Verdichterrad und/oder das Aufnahmerad zwischen benachbarten Verdichtungselementen durchsetzen und direkt in Schneeaufnahmen münden. Dies kann insbesondere dadurch real i- siert werden, dass Durchbrechungen auf einer Außenseite des Verdichterrads oder des Aufnahmerads zwischen Zähnen derselben enden.
Vorzugsweise ist die Extrudiereinrichtung in Form eines Zahnradverdichters ausgebildet. Wie vorstehend bereits erläutert, können so auf einfache Weise und in einem kontinuierlichen Prozess C02-Pellets in Strangform extrudiert werden.
Besonders einfach und kompakt ausbilden lässt sich die Vorrichtung, wenn der Zahnradverdichter mindestens ein um eine erste Drehachse rotierbar gela- gertes Verdichterrad mit einer Mehrzahl von Verdichtungselementen und min- destens ein mit dem mindestens einen Verdichterrad zusammenwirkendes, um eine zweite Drehachse rotierbar gelagertes Aufnahmerad mit einer Mehrzahl von korrespondierend zu den Verdichtungselementen ausgebildeten Schnee- aufnahmen zum Aufnehmen von C02-Schnee umfasst. Insbesondere können das Verdichterrad und das Aufnahmerad identisch ausgebildet sein und so auch gleichzeitig identische Funktionen ausüben. Zudem kann für die Funktion
des Zahnradverdichters ein Antrieb vorgesehen sein, welcher das Verdichter- rad und/oder das Aufnahmerad antreibt. Sind das Verdichterrad und das Auf- nahmerad schrägverzahnt, ist das eine linksschräg und das andere rechts- schräg verzahnt.
Der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht sich weiter, wenn die erste und die zweite Drehachse parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vor- gesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung mit dem Zahnradverdichter zu- sammenwirkend ausgebildet ist zum Steuern einer Drehzahl des Zahnradver- dichters. Über die Drehzahl des Verdichterrads und des mit diesem zusam- menwirkenden Aufnahmerads kann die Menge des C02-Schnees, der sich in die Schneeaufnahmen absetzen kann, beeinflusst werden. Je höher die Dreh- zahl, desto weniger C02-Schnee kann in den Schneeaufnahmen aufgenommen werden beziehungsweise desto mehr verteilt sich der C02-Schnee auf alle vor- handenen Schneeaufnahmen. Umgekehrt verhält es sich, wenn sich das Ver- dichterrad und das Aufnahmerad langsamer drehen. Dann kann mehr C02- Schnee in derselben Zeit in die Schneeaufnahmen gelangen. Je mehr C02- Schnee in eine Schneeaufnahme aufgenommen wird, umso stärker wird dieser C02-Schnee kompaktiert. Durch den dann so wirkenden höheren Druck auf den C02-Schnee werden härtere C02-Pellets mit höherer Dichte und damit höherer Qualität erzeugt. Insbesondere kann so auch eine Größe der C02- Pellets variiert werden, und zwar dadurch, dass mehr C02-Schnee pro Zeitein- heit in die Schneeaufnahmen eingebracht wird.
Vorteilhaft ist es, wenn die Steuerungseinrichtung mit der Hauptverdichtungs- einrichtung zusammenwirkend ausgebildet ist zum Steuern einer Betriebsart der Hauptverdichtungseinrichtung. Beispielsweise kann mit der Steuerungsein- richtung gewählt werden zwischen harten und weichen C02-Pellets. Insbeson- dere kann eine Härte oder Dichte der C02-Pellets in diskreten Schritten oder auch kontinuierlich vorgegeben werden. Insbesondere kann die Betriebsart der
Hauptverdichtungseinrichtung korrelieren mit einer Drehzahl des Zahnradver- dichters.
Günstigerweise ist die Mehrzahl von Verdichtungselementen in Form von in radialer Richtung vom Verdichterrad abstehenden Zähnen ausgebildet und/oder ist die Mehrzahl von Schneeaufnahmen in Form von in radialer Richtung geöffneten Vertiefungen ausgebildet. Beispielsweise können konven- tionelle Zahnräder zur Ausbildung des Verdichterrads genutzt werden. Insbe- sondere können auch zwei oder mehr Verdichterräder zum Einsatz kommen. Beispielsweise können deren Zähne in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sein, so dass Zähne benachbarter Zahnräder auf Höhe der Zahnzwischen- räume angeordnet sind. Zähne des Verdichterrads können zudem auf einfache Weise mit Zähnen des Aufnahmerads kämmen, wobei die Schneeaufnahmen zwischen Zähnen des Aufnahmerads ausgebildet sind. So kann insbesondere durch identische Ausbildung des Verdichterrads und des Aufnahmerads auch, wie bereits erwähnt, eine Funktion beider Räder kombiniert werden.
Besonders einfach werden der Aufbau und die Herstellung der Vorrichtung, wenn das mindestens eine Verdichterrad und das mindestens eine Aufnahme- rad identisch oder im Wesentlichen identisch ausgebildet sind. Beispielsweise können das mindestens eine Verdichterrad und das mindestens eine Aufnah- merad in Form identischer Zahnräder ausgebildet sein, wobei jeweils Zahnzwi- schenräume zwischen Verdichtungselemente ausbildenden Zähnen der Zahn- räder Schneeaufnahmen ausbilden. Zudem lässt sich so auch eine besonders kompakte Vorrichtung zur Herstellung von C02-Pellets aus C02-Schnee ausbil- den.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn jede der Mehrzahl von Durchbrechungen eine Längsachse definiert, die sich radialer oder im Wesentlichen in radialer Rich- tung von der ersten oder zweiten Drehachse weg erstreckt. So lässt sich ins- besondere eine zylindrische Extrusionsmatrize ausbilden. Durch die Anordnung der Durchbrechungen ist es insbesondere möglich, dass die Verdichtungsele-
mente C02-Schnee in den Schneeaufnahmen durch dafür vorgesehene Durch- brechungen hindurchpressen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vor- gesehen sein, dass sich die Mehrzahl von Durchbrechungen im Querschnitt in Richtung auf die erste oder zweite Drehachse verjüngt. Insbesondere können die Durchbrechungen konisch ausgebildet sein und ausgehend von den
Schneeaufnahmen einen größeren Querschnitt aufweisen als beim Durchbruch zum Verdichterradhülseninnenraum oder zum Aufnahmeradhülseninnenraum. Eine solche Querschnittsverjüngung kann linear oder auch nicht linear ausge- bildet sein. Eine innere Wandfläche der Mehrzahl von Durchbrechungen kann hohlkegelig oder auf die Schneeaufnahmen hin weisend konkav oder konvex gekrümmt ausgebildet sein.
Um zu vermeiden, dass im Bereich der Durchbrechungen Kanten ausgebildet werden, ist es vorteilhaft, wenn die Mehrzahl von Durchbrechungen versenkt oder abgerundet ausgebildet ist.
Vorzugsweise steht jede Schneeaufnahme mit mindestens einer Durchbre- chung in Fluidverbindung. Dies ist insbesondere möglich, wenn die Durchbre- chung in die Schneeaufnahme mündet oder wenn die Durchbrechung ein Ver- dichtungselement durchsetzt, welches Verdichtungselement mit einer Schnee- aufnahme zusammenwirkt. Steht jede Schneeaufnahme mit genau einer Durchbrechung in Fluidverbindung, so kann durch das Zusammenwirken eines Verdichtungselements und einer Schneeaufnahme beim Ineinandergreifen der- selben genau ein C02-Pellet gebildet werden. Die Anzahl der über den Umfang des Verdichterrads verteilten Verdichtungselemente sowie der über den Um fang verteilten Schneeaufnahmen des Aufnahmerads bestimmt somit die Zahl der pro Umdrehung von Verdichterrad beziehungsweise Aufnahmerad ausbild- baren C02-Pellets.
Vorteilhaft ist es, wenn das Verdichterrad eine Verdichterradhülse mit einer Verdichterradhülsenwand umfasst und wenn die Verdichtungselemente auf
einer Außenseite der Verdichterradhülse angeordnet oder ausgebildet sind. Auf diese Weise kann der Zahnradverdichter besonders leicht, also mit geringem Gewicht, ausgebildet werden. Zudem kann ein von der Verdichterradhülse de- finierter Innenraum zur Aufnahme der hergestellten C02-Pellets dienen.
Günstig ist es, wenn das Aufnahmerad eine Aufnahmeradhülse mit einer Auf- nahmeradhülsenwand umfasst und wenn die Schneeaufnahmen in der Auf- nahmeradhülsenwand angeordnet oder ausgebildet sind. So lässt sich auf einfache Weise eine kontinuierlich betreibbare Hauptverdichtungseinrichtung ausbilden.
Für einen einfachen, automatischen Betrieb der Vorrichtung ist es günstig, wenn sie eine Antriebseinrichtung zum Antreiben des mindestens einen Ver- dichterrads und/oder des mindestens einen Aufnahmerads aufweist. Durch die Antriebseinrichtung können das mindestens eine Verdichterrad und/oder das mindestens eine Aufnahmerad angetrieben werden und optional auch C02- Schnee zwischen dieselben fördern. Die Antriebseinrichtung kann insbeson- dere als externer Synchronantrieb ausgebildet werden, der sowohl das Ver- dichterrad als auch das Aufnahmerad antreibt, und zwar derart, dass die zu- sammenwirkenden Verdichtungselemente und Schneeaufnahmen einander nicht berühren, also ein möglichst definierter Spalt zwischen diesen ausgebil- det wird.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn die Steuerungseinrichtung mit der Antriebsein- richtung zusammenwirkend ausgebildet ist zum Steuern einer Drehzahl der Antriebseinrichtung. Über die Drehzahl der Antriebseinrichtung kann insbeson- dere eine Drehzahl des Zahnradverdichters vorgegeben und damit, wie oben beschrieben, eine Qualität der C02-Pellets eingestellt werden. Mit der Vorver- dichtungseinrichtung lässt sich also im Wesentlichen eine Menge der C02- Pellets vorgeben, mit der Drehzahl der Antriebseinrichtung oder des Zahnrad- verdichters eine Qualität der C02-Pellets.
Auf einfache Weise lässt sich die Drehzahl der Antriebseinrichtung steuern, wenn die Steuerungseinrichtung eine Drehzahlvorgabeeinrichtung umfasst. Insbesondere kann die Drehzahlvorgabeeinrichtung ausgebildet sein zum Steuern einer Drehzahl des Zahnradverdichters oder der Antriebseinrichtung. So kann in der beschriebenen Weise die Drehzahl des Zahnradverdichters oder der Antriebseinrichtung variiert werden, um Pellets unterschiedlicher Qualität, insbesondere mit höherer oder geringerer Dichte sowie Größe oder kleiner, auszubilden.
Günstig ist es, wenn die Vorrichtung eine Abstreifeinrichtung zum Abstreifen der ausgebildeten C02-Pellets von dem mindestens einen Verdichterrad und/oder von dem mindestens einen Aufnahmerad umfasst. Insbesondere kann die Abstreifeinrichtung derart angeordnet oder ausgebildet sein, dass beispielsweise durch die Verdichtungseinrichtung ausgebildete C02-Stränge abgetrennt werden zur Ausbildung im Wesentlichen gleichlanger C02-Pellets.
Vorteilhaft ist es, wenn die Abstreifeinrichtung mindestens ein Abstreifelement umfasst, welches in einem von der Verdichterradhülse definierten Verdichter- radhülseninnenraum oder in einem von der Aufnahmeradhülse definierten Aufnahmeradhülseninnenraum angeordnet oder ausgebildet ist oder in diese mindestens teilweise hineinragt. Diese Ausgestaltung ermöglicht es insbeson- dere, mit dem mindestens einen Abstreifelement durch die Verdichterradhülse beziehungsweise die Aufnahmeradhülse hindurch extrudierte C02-Pellets durch Abstreifen eines extrudierten C02-Strangs auszubilden. Insbesondere kann das mindestens eine Abstreifelement rotierbar angeordnet oder ausgebildet sein, beispielsweise um eine Längsachse, welche parallel oder im Wesentlichen pa- rallel zu einer Längsachse des Verdichterrads oder des Aufnahmerads verläuft.
Günstig ist es, wenn das mindestens eine Abstreifelement eine Abstreifkante umfasst, welche eine den Verdichterradhülseninnenraum begrenzende Ver- dichterradhülseninnenfläche der Verdichterradhülse berührt oder nahezu be- rührt oder eine den Aufnahmeradhülseninnenraum begrenzende Aufnahme- radhülseninnenfläche der Aufnahmeradhülse berührt oder nahezu berührt. Mit
einer solchen Abstreifkante können C02-Pellets, die beispielsweise durch eine Durchbrechung der Verdichterradhülse oder der Aufnahmeradhülse hindurch extrudiert werden, auf einfache und sichere Weise abgestreift werden. Je nach Positionierung des Abstreifelements beziehungsweise der Abstreifkante des- selben kann so die Länge der herzustellenden C02-Pellets eingestellt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Hauptverdichtungseinrichtung einen Pelletauslass zum Abgeben von C02-Pellets aufweist. Dieser kann insbesondere parallel zur ersten oder zweiten Drehachse ausgerichtet sein oder quer, insbesondere senkrecht, zur ersten oder zweiten Drehachse verlaufen. Die erstgenannte Ausrichtung des Pelletauslasses ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Vorrichtung eine Extrudiereinrichtung umfasst. Werden die C02-Pellets durch das mindestens eine Verdichterrad und das mit diesem zusammenwirkende mindestens eine Aufnahmerad ausgebildet, ist die Anordnung beziehungsweise Ausrichtung des Pelletauslasses quer zur ersten oder zweiten Drehachse be- sonders günstig.
Vorzugsweise ist der Pelletauslass in Schwerkraftrichtung unterhalb der Hauptverdichtungseinrichtung angeordnet oder ausgebildet. So können herge- stellte C02-Pellets allein aufgrund der wirkenden Schwerkraft aus der Haupt- verdichtungseinrichtung austreten.
Günstig ist es, wenn der Pelletauslass mit einem Zwischenspeicher zum Zwi- schenspeichern erzeugter C02-Pellets in fluidwirksamer Verbindung steht. Der Zwischenspeicher ermöglicht es insbesondere, sowohl bei einem diskontinuier- lichen Herstellungsvorgang der C02-Pellets als auch bei einem diskontinuierli- chen Strahlvorgang mit den C02-Pellets stets genügend C02-Pellets verfügbar zu halten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vor- gesehen sein, dass der Pelletauslass oder der Zwischenspeicher mit einer Übergabeeinrichtung zum Übergeben erzeugter C02-Pellets in eine C02-Pellet- Beschleunigungseinrichtung zum Beschleunigen derselben in fluidwirksamer
Verbindung steht. Die vorgeschlagene Ausgestaltung ermöglicht insbesondere einen kontinuierlichen Betrieb der Vorrichtung zum Erzeugen von C02-Pellets zum Einsatz in Verbindung mit einem Reinigungsgerät. Auch ein diskontinuier- licher Betrieb der Vorrichtung ist möglich, und zwar insbesondere dann, wenn ein Zwischenspeicher vorgesehen ist.
Günstig ist es, wenn die Vorrichtung eine Drucktrenneinrichtung zur Ausbil- dung einer Druckstufe zwischen der Expansionseinrichtung und dem Pellet- auslass aufweist. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Drucktrenneinrich- tung zwischen der Verdichtungseinrichtung und der Beschleunigungseinrich- tung angeordnet oder ausgebildet ist. Beispielsweise können im Bereich der Drucktrenneinrichtung Drucke deutlich höher als Atmosphärendruck herr- schen, um durch Expansion des Gases C02-Schnee auszubilden. Vorzugsweise herrscht am Pelletauslass Atmosphärendruck. So können die C02-Pellets bei- spielsweise ohne besondere Schwierigkeiten in einen Zwischenspeicher oder direkt in eine C02-Pellet-Beschleunigungseinrichtung übergeben werden. Um die Ausbildung zu hoher Drucke insbesondere in der Vorverdichtungseinrich- tung zu vermeiden, kann optional an der Vorverdichtungseinrichtung, insbe- sondere an der Vorverdichtungskammer, ein Überdruckventil vorgesehen sein, welches einen maximalen in der Vorverdichtungskammer herrschenden Druck vorgibt.
Vorteilhaft ist es, wenn die Drucktrenneinrichtung mindestens ein gasdichtes oder im Wesentlichen gasdichtes Dichtelement umfasst und wenn das min- destens eine Dichtelement zwischen der Expansionseinrichtung und dem Pel- letauslass angeordnet ist. Das Dichtelement kann insbesondere in Form einer Kunststoffdichtung ausgebildet sein, die am mindestens einen Verdichterrad und/oder am mindestens einen Aufnahmerad ausgebildet ist.
Besonders einfach ausbilden lässt sich die Drucktrenneinrichtung, wenn das mindestens eine Dichtelement aus C02-Schnee, insbesondere komprimiertem C02-Schnee, ausgebildet ist. Der zu C02-Pellets zu verarbeitende, vorverdich- tete C02-Schnee übt auf diese Weise eine Doppelfunktion aus. Er dient nicht
nur als Ausgangsmaterial zur Ausbildung hochfester C02-Pellets mit hoher Dichte, sondern dichtet auch insbesondere das mindestens eine Verdichterrad und das mindestens eine Aufnahmerad gegeneinander ab, sodass eine Druck- trennungeinrichtung zwischen der Expansionseinrichtung und dem Pelletaus- lass ausgebildet wird.
Vorzugsweise ist das mindestens eine Dichtelement zwischen dem mindestens einen Verdichterrad und dem mindestens einen Aufnahmerad angeordnet oder ausgebildet. So kann der Zahnradverdichter insbesondere dann, wenn das mindestens eine Dichtelement aus C02-Schnee ausgebildet ist, auch die Drucktrenneinrichtung bilden beziehungsweise einen Teil desselben.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner bei einem Reinigungsgerät der ein- gangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass es eine der oben beschriebenen Vorrichtungen zur Herstellung von hochfesten C02-Pellets aus C02-Schnee umfasst. Mit einem solchen Reinigungsgerät ist es möglich, Oberflächen durch Bestrahlen mit einem Gemischstrom aus einem Druckgas, beispielsweise Druckluft, und C02-Pellets zu behandeln. Die dazu eingesetzten C02-Pellets hoher Dichte können direkt im beziehungsweise durch das Reini- gungsgerät erzeugt werden. Dieses ermöglicht einen minimalen Einsatz an flüssigem C02 oder C02-Gas zur Herstellung von C02-Schnee als Ausgangs- material zur Ausbildung der C02-Pellets.
Vorteilhaft ist es, wenn das Reinigungsgerät einen C02-Anschluss zum Verbin- den mit einer flüssiges C02 enthaltenden C02-Quelle oder eine flüssiges C02 enthaltende C02-Quelle umfasst. Diese Ausgestaltung ermöglicht es beispiels- weise, die Vorrichtung in Verbindung mit einem mobilen Reinigungsgerät zu nutzen.
Günstigerweise umfasst das Reinigungsgerät einen Druckgasanschluss zum Verbinden mit einer Druckgaserzeugungseinrichtung oder eine Druckgaserzeu- gungseinrichtung. Je nachdem, ob das Gerät in einem Bereich zum Einsatz kommt, wo ein Druckgasanschluss zur Verfügung steht oder nicht, kann so auf
die jeweils einfachste Weise Druckgas genutzt beziehungsweise erzeugt wer- den zur Ausbildung eines Gemischstroms aus Druckgas und C02-Pellets.
Vorzugsweise umfasst das Reinigungsgerät eine Übergabeeinrichtung zum Übergeben der mit der Vorrichtung erzeugten hochfesten C02-Pellets in eine C02-Pellet-Beschleunigungseinrichtung zur Beschleunigung derselben. Bei- spielsweise können C02-Pellets aus der Hauptverdichtungseinrichtung oder einem Zwischenspeicher mittels der Übergabeeinrichtung derart weitergeleitet werden, dass sie vor der Übergabe in einen Druckgasstrom oder durch diesen beschleunigt werden zum Ausbilden eines Gemischstroms aus Druckgas und C02-Pellets.
Um einen möglichst guten Reinigungseffekt zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn die C02-Pellets mit einer hohen Geschwindigkeit auf die zu behandeln- den Oberflächen auftreffen. Dazu ist es günstig, wenn das Reinigungsgerät eine C02-Pellet-Beschleunigungseinrichtung umfasst. Diese kann insbesondere eine mit dem Druckgasanschluss oder der Druckgaserzeugungseinrichtung in Fluidverbindung stehende Druckgasleitung umfassen. Wird Druckgas durch die Druckgasleitung geleitet, können in diese eingebrachte C02-Pellets auf einfa- che und definierte Weise beschleunigt werden. Eine Geschwindigkeit der C02- Pellets lässt sich insbesondere durch eine Strömungsgeschwindigkeit des Druckgases beziehungsweise den in der Druckgasleitung herrschenden Druck einstellen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Übergabeeinrichtung und/oder die C02-Pellet-Be- schleunigungseinrichtung mindestens eine Venturi-Düse umfassen. Die min- destens eine Venturi-Düse erzeugt einen Unterdrück, welcher insbesondere C02-Pellets in die Druckgasleitung hineinsaugen kann, wenn die Venturi-Düse mit der Druckgasleitung in Fluidverbindung steht beziehungsweise einen Teil derselben bildet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vor- gesehen sein, dass Übergabeeinrichtung stromabwärts einen Strahlanschluss
umfasst zum Verbinden mit einer Strahlleitung oder dass die Übergabeein- richtung stromabwärts mit einer Strahlleitung in Fluidverbindung steht. So kann beispielsweise an das Reinigungsgerät eine Strahlleitung angeschlossen werden, um den Gemischstrom genau dort hinzuleiten, wo er benötigt wird.
Vorzugsweise ist an einem freien Ende der Strahlleitung eine Strahldüse ange- ordnet oder ausgebildet. So kann der Gemischstrom beispielsweise in defi- nierter Weise gebündelt oder fokussiert werden, um Oberflächen sehr präzise zu behandeln, beispielsweise von Schutz zu reinigen.
Vorteilhaft ist es, wenn das Reinigungsgerät einen C02-Pellet-Zwischenspei- cher zum Zwischenspeichern der erzeugten C02-Pellets umfasst. So können die Herstellung und das Ausbringen der C02-Pellets beispielsweise mit der Strahldüse, vollständig getrennt voneinander werden. Insbesondere wird dadurch sowohl ein diskontinuierlicher Betrieb bei der Herstellung der C02- Pellets als auch ein diskontinuierlicher Betrieb beim Ausbringen der C02-Pellets durch die Strahlleitung beziehungswiese die Strahldüse möglich. Der C02-Pel- let-Zwischenspeicher dient somit als Pufferspeicher.
Günstig ist es, wenn der C02-Pellet-Zwischenspeicher einerseits mit der Hauptverdichtungseinrichtung und andererseits mit der Übergabeeinrichtung direkt oder indirekt in Fluidverbindung steht. So kann auf einen umständlichen Transport der C02-Pellets im Wesentlichen verzichtet werden. Beispielsweise kann der C02-Pellet-Zwischenspeicher derart angeordnet sein, dass die C02- Pellets aus der Hauptverdichtungseinrichtung direkt in den C02-Pellet-Speicher hineinfallen durch einen Einlass des C02-Pellet-Zwischenspeichers und andererseits durch einen entsprechenden Auslass entnommen und insbeson- dere an die Übergabeeinrichtung direkt oder indirekt übergeben werden kön- nen.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung. Es zeigen :
Figur 1 : eine schematische Darstellung eines Reinigungsgeräts zum Be- strahlen von zu behandelnden Oberflächen mit einem Gemisch- strom aus einem Druckgas und C02-Pellets;
Figur 2: eine weitere schematische Darstellung eines Reinigungsgeräts zum Bestrahlen von zu behandelnden Oberflächen mit einem Ge- mischstrom aus einem Druckgas und C02-Pellets;
Figur 3: eine schematische, teilweise durchbrochene perspektivische Dar- stellung einer Vorrichtung zur Erzeugung hochfester C02-Pellets umfassend eine Vorverdichtungseinrichtung und eine Hauptver- dichtungseinrichtung;
Figur 4: eine weitere perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht der
Anordnung aus Figur 3;
Figur 5: eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung eines Aus- führungsbeispiels einer Expansionseinrichtung;
Figur 6: eine perspektivische, teilweise durchbrochene Ansicht eines zwei- ten Ausführungsbeispiels einer Expansionseinrichtung;
Figur 6: eine schematische Darstellung einer Eingabeeinrichtung;
Figur 7: eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Eingabeeinrichtung;
Figur 8: eine schematische vergrößerte Schnittansicht eines weiteren Aus- führungsbeispiels eines Zahnradverdichters;
Figur 9: eine schematische Darstellung einer Steuerungseinrichtung der
Vorrichtung im Zusammenwirken mit einzelnen Elementen der Vorrichtung; und
Figur 10: eine Schnittansicht längs Linie 10-10 in Figur 5.
In Figur 1 ist schematisch ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeich- netes Reinigungsgerät zum Bestrahlen von zu behandelnden Oberflächen mit einem Gemischstrom 12 aus einem Druckgas 14 und C02-Pellets 16 darge- stellt.
Das Reinigungsgerät 10 umfasst ein Gehäuse 18, an welchem ein C02-An- schluss 20 angeordnet ist, welcher über eine C02-Leitung 22 mit einem C02- Speicher 24, beispielsweise in Form einer C02-Druckgasflasche, verbunden ist. Diese kann insbesondere flüssiges C02 enthalten. Einem Auslass 26 des C02- Speichers nachgeschaltet ist eine mindestens ein Ventil umfassende Ventilan- ordnung 28, um flüssiges C02 aus dem C02-Speicher 24 durch die C02-Leitung 22 zu leiten.
Der C02-Anschluss 20 steht über eine Verbindungsleitung 30 mit einer Vorver- dichtungseinrichtung 31 in Fluidverbindung. Die Vorverdichtungseinrichtung 31 umfasst eine Expansionseinrichtung 34 und eine mit dieser fluidwirksam in Verbindung stehenden Vorverdichtungskammer 38. Die Verbindungsleitung 30 steht mit einer Entspannungsdüse 32 der Expansionseinrichtung 34 in Fluid- verbindung. Das flüssige C02 wird durch die Entspannungsdüse 172 expan- diert und bildet C02-Schnee 36, welcher sich in der Vorverdichtungskammer 38 sammelt und durch Agglomeration vorverdichtet wird. Der C02-Schnee wird durch einen Strom aus C02-Gas und C02-Schnee 36 weiter gefördert.
Optional kann das Reinigungsgerät 10 ferner eine Abscheideeinrichtung 40 umfassen, um den hergestellten C02-Schnee 36 von nicht verfestigtem C02- Gas zu trennen.
Das Reinigungsgerät 10 umfasst ferner eine Vorrichtung 42 zur Herstellung von hochfesten C02-Pellets 16 aus C02-Schnee 36, die die Vorverdichtungs- einrichtung 31 und eine Hauptverdichtungseinrichtung 44 zum Verdichten von C02-Schnee 36 zur Ausbildung von C02-Pellets 16 umfasst. Die Hauptverdich- tungseinrichtung 44 ist in Form eines Zahnradverdichters 46 ausgebildet.
Die ausgebildeten C02-Pellets 16 werden an eine Übergabeeinrichtung 48 übergeben, welche über eine Druckgasleitung 50 mit einem Druckgasan- schluss 52 in Fluidverbindung steht. Dieser kann mit einer externen Druckgas- quelle 54 verbunden werden, die Druckgas, beispielsweise Druckluft bereit- stellt. Optional kann das Reinigungsgerät 10 auch eine Druckgasquelle 56 umfassen, beispielsweise eine Druckluftflasche oder einen Kompressor zur Er- zeugung von Druckluft mit einem gewünschten Druck.
Nach der Übergabeeinrichtung 48 wird ein Gemischstrom 12 gebildet durch das Druckgas und die darin eingebrachten C02-Pellets 16. Mit einer
Beschleunigungseinrichtung 58 werden die C02-Pellets 16 durch das Druckgas im Gemischstrom 12 beschleunigt. Die Beschleunigungseinrichtung 58 ist über eine Leitung 60 mit einem stromabwärts angeordneten Strahlanschluss 62 in Fluidverbindung stehend. An den Strahlanschluss 62 kann optional eine Strahlleitung 64 angeschlossen werden oder dauerhaft angeschlossen sein. An einem freien Ende der Strahlleitung 64 ist optional eine Strahldüse 66 ange- ordnet, welche optional ein Ventil 68 umfassen kann zur Regelung der Form und/oder der Stärke eines aus der Strahldüse 66 austretenden Partikelstrahls 70, welcher die vom Druckgas bewegten C02-Pellets 16 umfasst.
Das Reinigungsgerät 10 kann optional fahrbar ausgebildet sein und ein min- destens drei Räder 72 umfassendes Fahrgestell 74 aufweisen. Optional kann das Reinigungsgerät 10 einen Antrieb 76 zum Antreiben mindestens eines Rads 72 aufweisen.
Ferner kann das Reinigungsgerät 10 eine Halteeinrichtung 78 zum Aufnehmen eines oder mehrerer C02-Speicher 24 aufweisen. Insgesamt kann das Reini-
gungsgerät 10 so ausgebildet werden, dass es völlig unabhängig von externen Strom- und C02-Versorgungen oder Druckgasquellen betrieben werden kann.
Optional kann zwischen der Hauptverdichtungseinrichtung 44 und der Über- gabeeinrichtung 48 ein Zwischenspeicher 80 für C02-Pellets ausgebildet oder angeordnet sein.
Die Verdichtungseinrichtung 44 umfasst insbesondere auch eine Übergabeein- richtung 82 zum Übergeben von vorverdichtetem C02-Schnee 36 von der - Vorverdichtungseinrichtung 31 beziehungsweise der Abscheideeinrichtung 40 an den Zahnradverdichter 46.
Optional kann die Hauptverdichtungseinrichtung 44 eine Extrudiereinrichtung 84 umfassen zum Extrudieren der C02-Pellets 16.
Die Funktionsweise der Vorrichtung 10, insbesondere von deren Vorverdich- tungseinrichtung 31 und deren Hauptverdichtungseinrichtung 44 wird nach- folgend in Verbindung mit den Figuren 2 bis 5 näher erläutert.
Der Zahnradverdichter 46 umfasst ein um eine erste Drehachse 88 drehbar angeordnetes Verdichterrad 86 und ein um eine zweite Drehachse 90 drehbar angeordnetes Aufnahmerad 92. Das Verdichterrad 86 und das Aufnahmerad 92 sind im Wesentlichen identisch ausgebildet und weisen jeweils eine Mehr- zahl von Zähnen 94 auf, die Vedichtungselemente 96 bilden. Zwischen den Zähnen 94 sind Schneeaufnahmen 98 ausgebildet.
Das Verdichterrad 86 und das Aufnahmerad 92 sind derart angeordnet, dass die erste Drehachse 88 und die zweite Drehachse 90 parallel zueinander ver- laufen und die Zähne 94 in die Schneeaufnahmen 98 eingreifen, vorzugsweise ohne sie zu berühren. Ein Antrieb 100 dient zum in Drehung Versetzen des Verdichterrads 86 und/oder des Aufnahmerads 92. Das Verdichterrad 86 ro- tiert wie in Figur 2 schematisch dargestellt in Richtung des Pfeils 102, also im
Uhrzeigersinn, das Aufnahmerad 92 rotiert in Richtung des Pfeils 104, also im Gegenuhrzeigersinn.
Die Zähne 94 des Verdichterrads 86 und des Aufnahmerads 92 nehmen C02- Schnee 36 aus dem Aufnahmebehälter 38 mit, wobei dann jeweils ein Zahn 94 den in einer Schneeaufnahme 98 aufgenommenen C02-Schnee 36 beim In- einandergreifen der Zähne 94 in die Schneeaufnahmen 98 hinein komprimiert.
Das Verdichterrad 86 und das Aufnahmerad 92 sind nicht massiv ausgebildet, sondern umfassen eine Verdichterradhülse 112 beziehungsweise eine Aufnah- meradhülse 114, von denen jeweils in radialer Richtung von der jeweiligen Drehachse 88 beziehungsweise 90 weg weisend die Zähne 94 abstehen.
Der beispielhaft in Figur 2 dargestellte Zahnradverdichter 46 umfasst eine Extrudiereinrichtung 84. Diese umfasst zwei Extrusionsmatrizen 116, welche gebildet sind durch eine Mehrzahl von Durchbrechungen 118, die die Verdich- terradhülse 112 beziehungsweise die Aufnahmeradhülse 114 durchsetzen. Die Durchbrechungen 118 sind in Form von in radialer Richtung von den Drehach- sen 88 beziehungsweise 90 weg weisenden Bohrungen 120 ausgebildet. Bei dem in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Verdichterrad 86 und dem Aufnah- merad 92 sind jeweils mehrere Durchbrechungen 118 nebeneinander in den Schneeaufnahmen 98 ausgebildet beziehungsweise münden in diese.
Die gegenläufig drehbar angeordneten und miteinander zusammenwirkenden Verdichterräder 86 und Aufnahmeräder 92 nehmen in den Schneeaufnahmen 98' C02-Schnee 36 aus dem Aufnahmebehälter 38 auf. Beim Zahnradverdich- ter 46 wird der vorverdichtete C02-Schnee 36 durch die Durchbrechungen 118 hindurch komprimiert, so dass hochfeste C02-Pellets 16 ausgebildet werden, und zwar durch Extrusion, nämlich durch die Aufnahmeradhülse 114 hindurch nach innen in einen Aufnahmeradhülseninnenraum 132 beziehungsweise durch die Verdichterradhülse 112 in einen Verdichterradhülseninnenraum 128 hinein.
Um C02-Pellets 16 konstanter Länge auszubilden, ist optional eine Abstreifein- richtung 122 vorgesehen, die ein oder zwei Abstreifelemente 124 umfasst, die jeweils im inneren der Aufnahmeradhülse 114 beziehungsweise der Verdich- terradhülse 112 angeordnet sein können. Die Abstreifelemente 124 weisen eine Abstreifkante 126 auf, welche eine den Verdichterradhülseninnenraum 128 begrenzende Verdichterradhülseinnenfläche 130 berührt oder nahezu be- rührt und/oder eine den Aufnahmeradhülseninnenraum 132 begrenzende Auf- nahmeradhülseninnenfläche 134 berührt oder nahezu berührt. Die durch die Durchbrechungen 118 hindurch gepressten C02-Pellets 16 werden dadurch abgestreift. Die Abstreifelemente 124 sind an der Vorrichtung 42 feststehend angeordnet, rotieren also nicht mit dem Verdichterrad 86 beziehungsweise dem Aufnahmerad 92 mit.
Beim Zahnradverdichter 46 bilden die Verdichtungselemente 96 sowie die Schneeaufnahmen 98 zusammenwirkende Kolbenzylinderanordnungen, in de- nen vorverdichteter C02-Schnee 36 zu C02-Pellets 16 geformt wird.
Die komprimierten C02-Pellets treten jeweils einem offenen Ende der Verdich- terradhülse 112 und der Aufnahmeradhülse 114 des Zahnradverdichter 46 - aus. Form und Größe der so erzeugten C02-Pellets 16 sind im Wesentlichen identisch und hängen im Wesentlichen davon ab, wie die Abstreifeinrichtung 122 ausgebildet und angeordnet ist.
Die erzeugten C02-Pellets 16 fallen in Schwerkraftrichtung nach unten in den Zwischenspeicher 80, der optional auch weggelassen werden kann. Er kann unterschiedlich groß ausgebildet sein.
Der Zwischenspeicher 80 ist fluidwirksam mit der Übergabeeinrichtung 48 ver- bunden, welche wiederum an die Beschleunigungseinrichtung 58 angeschlos- sen ist, die eine Venturidüse 108 umfasst.
Die Übergabeeinrichtung 48 ist in Form einer Vereinzelungseinrichtung 142 ausgebildet, die als Walzendispenser 144 gestaltet ist. Dieser umfasst eine
Walze 146, die mit einer Mehrzahl von Vertiefungen 148 auf einer äußeren Oberfläche versehen ist, die jeweils der Aufnahme eines einzelnen C02-Pellet dienen. Die Walze 146 ist seitlich beidseits durch an die äußere Oberfläche angepasste Wandbereiche der Übergabeeinrichtung 48 verschlossen, so dass von oben C02-Pellets von der Walze 146 aufgenommen und in Schwerkraft- richtung unten wieder abgegeben werden können.
Aus dem Zwischenspeicher 80 fallen in Schwerkraftrichtung die C02-Pellets 16 auf die Walze 116. Diese dreht sich um ihre Längsachse 150 mittels eines nicht näher dargestellten Antriebs und fördert so C02-Pellets 16 in definierter Weise zur Beschleunigungseinrichtung 58. Die Vereinzelungseinrichtung 142 umfasst ferner einen der Walze 146 nachgeschalteten Gitterschacht 152 mit einer Mehrzahl von Durchbrechungen 154, um möglichst eine Agglomeration von den hochverdichteten C02-Pellets 16 vor dem Eintreten in die Beschleuni- gungseinrichtung 58 zu verhindern.
Im Bereich der Venturidüse 108 kann sich insbesondere ein Querschnitt einer sich stromaufwärts an die Venturidüse 108 anschließenden Druckgasleitung 110, so dass im Bereich der Verbindung zwischen dem Zwischenspeicher 80 und der Venturidüse 108 ein Unterdrück entsteht. Auf diese Weise wird die Übergabeeinrichtung 82 definiert, die C02-Pellets 16 in die Druckgasleitung hinein saugt. Die Venturidüse 108 bildet auch einen Teil der Beschleunigungs- einrichtung 58, die die im Wesentlichen ruhenden C02-Pellets 16 aus dem Zwi- schenspeicher 80 auf im Wesentlichen eine Geschwindigkeit des in der Druck- gasleitung 110 strömenden Druckgases 14 beschleunigt. Stromabwärts der Venturidüse 108 strömt dann der Gemischstrom 12 aus C02-Pellets 16 und Druckgas 14 durch die Leitung 60 zum Strahlanschluss 62.
Zwischen dem Aufnahmebehälter 38 und dem Zwischenspeicher 80 ist vor- zugsweise eine Drucktrenneinrichtung 106 ausgebildet. Sie dient zur Ausbil- dung einer Druckstufe zwischen der Vorverdichtungseinrichtung 31 und einem Pelletauslass 138. Die Drucktrenneinrichtung 106 umfasst mindestens ein gas- dichtes oder im Wesentlichen gasdichtes Dichtelement 140, welches zwischen
der Expansionseinrichtung 34 und dem Pelletauslass 138 angeordnet ist.
Vorzugsweise ist das mindestens eine Dichtelement 140 aus C02-Schnee 36 ausgebildet, insbesondere aus vorverdichtetem C02-Schnee 36. Wie in den Figuren 2 bis 4 schematisch dargestellt, ist das mindestens eine Dichtelement 140 zwischen dem mindestens einen Verdichterrad 86 und dem mindestens einen Aufnahmerad 92 angeordnet oder ausgebildet.
Nachfolgend soll die Vorverdichtungseinrichtung 31 näher beschrieben und ihre Funktion erläutert werden.
Die Vorverdichtungseinrichtung 31 umfasst die Expansionseinrichtung 34 zum Erzeugen von C02-Schnee 36 aus flüssigem oder gasförmigem C02 sowie die Vorverdichtungskammer 38. Die Vorverdichtungseinrichtung 31 ist in Form einer strömungsmechanischen Vorverdichtungseinrichtung 31 ausgebildet.
Die Vorverdichtungskammer 38 und die Expansionseinrichtung 34 sind fluid- wirksam miteinander verbunden.
Die Vorverdichtungskammer 38 ist in Form eines Rohrs 156 ausgebildet. In den Figuren 2 bis 5 ist ein gekrümmtes Rohr 38 beispielhaft dargestellt, wel- ches einen Einlass 158, weicher eine Einlasslängsachse 160 definiert, und einen Auslass 162 aufweist, weicher eine Auslasslängsachse 164 definiert. Die Einlasslängsachse 160 und die Auslasslängsachse 164 schließen zwischen sich einen Kammerwinkel 166 ein, welcher in einem Bereich von 0° bis 180° liegen kann. Bevorzugt liegt der Kammerwinkel 166 in einem Bereich von etwa 45° bis etwa 135°. Bei den in den Figuren beispielhaft dargestellten
Ausführungsbeispielen beträgt er etwa 90°.
Die Vorverdichtungseinrichtung 31 ist ausgebildet zum Erzeugen eines gas- förmigen C02-Stroms 168, welcher mindestens teilweise auf eine Innenwand- fläche 170 der Vorverdichtungskammer 38 ausgerichtet ist. Dieser kann insbe- sondere spiralförmig oder im Wesentlichen spiralförmig die Vorverdichtungs-
kammer 38 durchströmen, wodurch insbesondere eine fluidmechanische Ei- genschaft der Vorverdichtungseinrichtung 31 erreicht wird.
Zum Entspannen von flüssigem oder gasförmigem C02 dient eine Entspan- nungsdüse 172 der Expansionseinrichtung 34. Die Entspannungsdüse 172 sitzt mit ihrem Düsenkörper 174 in einer Bohrung 176 eines Verschlusselements 178. Die Bohrung 176 ist koaxial zur Einlasslängsachse 160 ausgerichtet. Das Verschlusselement 178 verschließt ein erstes Ende 180 des Rohrs 156. Ein Sackloch 182, welches von einem Innenraum 184 der Vorverdichtungskammer 38 weg weisend geöffnet und koaxial zur Bohrung 176 ausgerichtet ist, defi- niert den Einlass 158, der beispielsweise mit der Verbindungsleitung 30 fluid- wirksam verbunden ist.
Die Entspannungsdüse 172 weist zwei Düsenaustrittsöffnungen 186 auf, die jeweils eine Düsenaustrittslängsachse 188 definieren. Alternativ können auch nur eine Düsenaustrittsöffnung 186 oder drei oder mehr Düsenaustrittsöffnun- gen 186 vorgesehen sein. Die Düsenaustrittslängsachsen 188 und die Einlass- längsachse 160 definieren zwischen sich jeweils einen Einlasswinkel 190. Der Einlasswinkel 190 liegt vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0° bis etwa 90°. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der Einlasswinkel 190 in einem Be- reich von etwa 35° bis etwa 70° liegt. Ein Einlasswinkel 190 von 0° bedeutet also, dass die Düsenaustrittsöffnung 160 parallel, insbesondere koaxial zur Einlasslängsachse 160 ausgerichtet ist, ein Einlasswinkel 190 von 90° bedeu- tet, dass die Düsenaustrittslängsachse 188 senkrecht zur Einlasslängsachse 160 verläuft. In Figur 5 ist der Einlasswinkel 190 mit einem Wert von etwa 65° dargestellt.
Die Entspannungsdüse 172 ist derart angeordnet und ausgebildet, dass die Düsenaustrittsöffnungen 186 in den Innenraum 184 hinein münden.
Das Verschlusselement 178 ist dichtend in das Rohr 156 eingesetzt, die Ent- spannungsdüse 172 dichtend in die Bohrung 176 des Verschlusselements 178.
In Figur ist 4 schematisch eine Mittellinie 192 des gekrümmten Rohrs 156 eingezeichnet. Bei einem alternativ geradlinig verlaufenden Rohr 156 defi- nierte die Mittellinie 192 dann die Längsachse des Rohrs, die mit der Einlass- längsachse 160 sowie der Auslasslängsachse 164 zusammenfiele.
Die Figuren 2 bis 5 zeigen eine Entspannungsdüse 172 in Form einer Dralldüse 194. Bei dieser können sich insbesondere die Düsenaustrittslängsachse 188 und die Eingangslängsachse 160 schneiden oder windschief zueinander ver- laufen.
Alternativ könnte die Düsenaustrittsöffnung 186 bei der Entspannungsdüse 172 in Verbindung mit einem gekrümmten Rohr 156 auch parallel oder koaxial zur Einlasslängsachse 160 ausgerichtet sein. Dies insbesondere deshalb, weil bei einem entsprechend stark gekrümmten Rohr 156 das in den Innenraum 184 hineinströmende C02 auf die Innenwandfläche 170 irgendwann auftreffen wird.
Bei der Dralldüse 194 ergibt sich ein im Wesentlichen spiralförmigen C02- Strom 168, wie schematisch in Figur 2 dargestellt. C02-Schnee 36 lagert sich bei einem solchen C02-Strom 168 an unterschiedlichen Stellen der Innen- wandfläche 170 ab und wird durch nachfolgend auftreffenden C02-Schnee 36 vorverdichtet. Durch den C02-Strom 168 werden jedoch auch agglomerierte und vorverdichtete C02-Schnee-Ansammlungen wieder von der Innenwandflä- che 170 abgelöst und gelangen so in Form von vorverdichtetem C02-Schnee 36 durch den Auslass 162 zur Hauptverdichtungseinrichtung 44.
Das Verschlusselement 178 definiert eine in Richtung auf die Vorverdictungs- kammer 38 hin weisende Verschlussfläche 179. Die Verschlussfläche 179 ist bezogen auf die Einlasslängsachse 160 rotationssymmetrisch ausgebildet. Mi- thin bildet die Einlasslängsachse 160 eine Verschlussflächenlängsachse 216.
Die Entspannungsdüse 172 ist ebenfalls rotationssymmetrisch bezogen auf die Verschlussflächenlängsachse 216 angeordnet beziehungsweise ausgebildet.
Die Düsenaustrittsöffnungen 186 sind über die Verschlussfläche 179 vorste- hend angeordnet beziehungsweise ausgebildet. Ferner weist die Verschluss- fläche 179 eine in Richtung auf die Vorverdichtungskammer 38 hin gerichtete hohlkegelige oder im Wesentlichen hohlkegelige Form auf. Alternativ kann die Verschlussfläche 179 auch in Richtung auf die Vorverdichtungskammer 38 konkav oder konvex gekrümmt sich erweiternd ausgebildet sein. Ferner er- streckt sich die Verschlussfläche 179 bis zur Innenwandfläche 170 des Rohrs 156 hin.
Die hohlkegelige Verschlussfläche 179 definiert einen Öffnungswinkel 218, welcher bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen etwa 140° beträgt. Vorzugsweise liegt der Öffnungswinkel 218 in einem Bereich von etwa 90° bis etwa 150°.
Durch die besondere Formgebung der Verschlussfläche 179 und der Anord- nung der Entspannungsdüse 172 mit den Düsenaustrittsöffnungen 186 in der beschriebenen Weise wird eine Hinterschneidung 220 im Zusammenwirken des Verschlusselements 178 mit dem Düsenkörper 174 gebildet.
Die beschriebene Hinterschneidung 220 verhindert insbesondere, dass sich im Bereich der Düsenaustrittsöffnungen 186 verwirbelter C02-Schnee 36, was durch die kleinen Pfeile 222 in Figur 5 schematisch dargestellt ist, um die Ent- spannungsdüse 172 herum und an der Verschlussfläche 179 ansetzen oder festsetzen kann. So kann insbesondere wirksam verhindert werden, dass sich bei einer Unterbrechung der Zufuhr von flüssigem oder gasförmigem C02 durch die Entspannungsdüse 172 die Düsenaustrittsöffnungen 86 zusetzen können. Durch die Hinterschneidung 220 wird so ein sicherer störungsfreier Betrieb der Vorrichtung 42, insbesondere der Expansionseinrichtung 34, sichergestellt.
Für die Funktionsweise der Hinterschneidung 220 ist es vorteilhaft, wenn der halbe Öffnungswinkel 218 größer ist als der Einlasswinkel 190.
Für besonders gute Ergebnisse bei der Vorverdichtung des mit der Expansi- onseinrichtung 34 erzeugten C02-Schnees 36 ist es günstig, wenn die Vorver- dichtungskammer 38 einen Durchmesser und eine Länge 198 längs der Mittel- linie 192 aufweist, und zwar mit einem Verhältnis zwischen der Länge 198 und dem Durchmesser 196, welches in einem Bereich von etwa 5 : 1 bis etwa 20 : 1 liegt. Vorzugsweise liegt das Verhältnis zwischen der Länge 198 und dem Durchmesser 196 in einem Bereich von etwa 6: 1 bis etwa 13: 1. Insbesondere kann das Verhältnis etwa 7,5: 1 betragen.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Vorverdichtungskammer 38 einen Krüm- mungsradius 200 bezogen auf die Mittellinie 192 aufweist und wenn ein Ver- hältnis zwischen dem Krümmungsradius 200 und dem Durchmesser 196 in einem Bereich von etwa 2: 1 bis etwa 10: 1 liegt. Insbesondere ist es vorteil- haft, wenn das Verhältnis zwischen dem Krümmungsradius 200 und dem Durchmesser 196 in einem Bereich von etwa 2: 1 bis etwa 7: 1 liegt. Vorzugs- weise beträgt das Verhältnis etwa 2,4: 1.
Statt der Dralldüse 104 kann auch eine Rotordüse in das Ende 180 der Vorver- dichtungskammer 38 fluiddicht eingesetzt.
Als Entspannungsdüse 172 eine Rotordüse einzusetzen hat insbesondere den Vorteil, dass die Vorverdichtungskammer 38 ohne Weiteres auch als gerades Rohr 156 ausgebildet werden kann.
Eine Rotordüse wird insbesondere als sogenannter Dreckfräser zum Entfernen hartnäckiger Verunreinigungen durch Hochdruckreinigung eingesetzt. Aller- dings werden Rotordüsen bei der Hochdruckreinigung in umgekehrter Bauwei- se eingesetzt.
Die Durchbrechungen 118 sowie alle anderen Kanten der Vorrichtung 42, die mit C02-Schnee 36 in Kontakt kommen können, sind vorzugsweise versenkt
oder abgerundet ausgebildet. Auf diese Weise lässt sich die Ausbildung von Schneebrücken verhindern.
Die Vorrichtung 42 ist insgesamt gegenüber einer Umgebung vollständig ab- gedichtet. Dadurch lässt sich die Bildung von Wassereis im Innern der Vor- richtung 42 verhindern.
In den Figuren nicht dargestellt ist eine optionale Sicherungseinrichtung, die ein Überdruckventil umfasst, um einen Druckausgleich insbesondere zwischen dem Innenraum 184 und einer Umgebung der Vorrichtung 42 zu ermöglichen, wenn der durch die Entspannung von flüssigem C02 im Innenraum 184 herr- schende Druck einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt.
Die Vorrichtung 42 kann insbesondere eine Steuerungseinrichtung 224 zum Steuern derselben derart umfassen, dass mechanische Eigenschaften der mit der Vorrichtung 42 erzeugten C02-Pellets 16 in gewünschter Weise vorgebbar sind. Bei den mechanischen Eigenschaften kann es sich insbesondere um eine Dichte und/oder eine Größe, insbesondere eine Länge, der C02-Pellets 16 han- deln.
Die Steuerungseinrichtung 224 kann insbesondere eine Eingabeeinrichtung 226 umfassen zum Vorgeben der mechanischen Eigenschaften der zu erzeu- genden C02-Pellets 16, insbesondere von deren Dichte und/oder deren Größe. Die Eingabeeinrichtung 226 kann ferner auch ausgebildet sein, um eine Menge an C02-Pellets 16 vorzugeben. Die vorgegebene Menge kann dann mit der Steuerungseinrichtung 224 entsprechend verarbeitet werden, um die Vorrich- tung 42 in der gewünschten Weise anzusteuern.
Die Steuerungseinrichtung 224 ist insbesondere mit der Expansionseinrichtung 34 und damit mit der Vorverdichtungseinrichtung 31 zusammenwirkend aus- gebildet, um eine Menge beziehungsweise ein Volumen des von der Expansi- onseinrichtung 34 im Zusammenwirken mit der Vorverdichtungseinrichtung 31 erzeugten C02-Schnees 36 zu steuern.
Um das Reinigungsgerät 10, insbesondere die Vorrichtung 42, getaktet zu be- treiben, umfasst die Vorrichtung 42 eine hydraulische Schalteinrichtung 228 mit einem oder mehreren Magnetventilen 230. Die hydraulische Schalteinrich- tung 228 ist ausgebildet zum Öffnen und Schließen der Verbindungsleitung 30 und damit einer Fluidverbindung zwischen dem C02-Anschluss und der Expan- sionseinrichtung 34 beziehungsweise zwischen der C02-Quelle 24 und der Ex- pansionseinrichtung 34. Zu diesem Zweck kann insbesondere eine Steuerlei- tung 232 die Steuerungseinrichtung 224 und die hydraulische Schalteinrich- tung 228 miteinander steuerungswirksam verbinden.
Um eine definierte Taktung für den Betrieb der Vorrichtung 42, insbesondere der Expansionseinrichtung 34, zum Erzeugen von C02-Schnee 36 vorgeben zu können, umfasst die Steuerungseinrichtung 224 eine Taktvorgabeeinrichtung 234 zum Vorgeben einer Taktfrequenz für die hydraulische Schalteinrichtung 228.
Die Taktvorgabeeinrichtung umfasst optional eine Puls-Weiten-Modulationsein- richtung 236 zum Vorgeben von Zeitfenstern, während denen die hydraulische Schalteinrichtung 228 die Verbindungsleitung 30 öffnet und schließt. Nimmt beispielsweise das Magnetventil 230 eine geöffnete Stellung ein, kann gasför- miges oder flüssiges C02 durch die Entspannungsdüse 172 strömen, so dass sich durch Entspannung des C02 beim Austreten aus den Düsenaustrittsöff- nungen 186 C02-Schnee 36 ausbilden kann. Um die Ausbildung von C02- Schnee 36 zu unterbrechen, kann mit der Steuerungseinrichtung 224 die Schalteinrichtung 228 derart angesteuert werden, dass das Magnetventil 230 die Verbindungsleitung 30 schließt.
Durch die Vorgabe einer Taktung des Magnetventils 230 lässt sich so auf ein- fache Weise eine Menge des C02-Schnees 36 beziehungsweise ein C02- Schnee-Volumen einstellen. Beispielsweise kann eine für den Betrieb der Vor- richtung 42 ausreichende, jedoch geringe Menge an C02-Schnee erzeugt wer- den mit einer Taktung derart, dass das Magnetventil 230 die Verbindungslei-
tung 30 für 120 Millisekunden öffnet und danach anschließend für 500 Milli- sekunden schließt.
Eine mittlere Schneemenge lässt sich beispielsweise ausbilden, wenn die Ver- bindungsleitung 30 durch das Magnetventil 230 für 380 Millisekunden geöffnet und danach für 500 Millisekunden geschlossen wird.
Eine große, von der Hauptverdichtungseinrichtung 44 noch verarbeitbare Men- ge an C02-Schnee 36 kann durch die Expansionseinrichtung 34 in Verbindung mit der Vorverdichtungseinrichtung 31 ausgebildet werden, wenn das Magnet- ventil 230 die Verbindungsleitung 30 für 1000 Millisekunden öffnet und danach für 500 Millisekunden wieder schließt.
Die angegebenen Werte können in diskreten Schritten vorgegeben oder wahl- weise auch stufenlos eingestellt werden. Dies kann beispielsweise mit einer Eingabeeinrichtung 226 wie schematisch in Figur 6 dargestellt erreicht werden. Hier kann insbesondere ein Stufenschalter 238 zum Einsatz kommen, mit ins- gesamt vier Schaltstufen. Schaltstufe 0 definiert eine Aus-Stellung der Expan- sionseinrichtung 34. Die Schaltstufen I, II und III können beispielsweise den drei angegebenen, unterschiedlichen Zeitfenstern entsprechen, für die das Magnetventil 230 die Verbindungsleitung 30 öffnet, um eine geringe Menge (Schaltstufe I), eine mittlere Menge (Schaltstufe II) oder eine große Menge (Schaltstufe III) an C02-Schnee 36 zu erzeugen.
Optional kann mit der Steuerungseinrichtung 224 und einer entsprechend aus- gebildeten Eingabeeinrichtung 226 auch das Zeitfenster verändert werden, während dessen die Verbindungsleitung 30 durch das Magnetventil 230 ge- schlossen gehalten wird.
Die Steuerungseinrichtung 224 kann insbesondere für einen Automatikbetrieb nach Inbetriebnahme der Vorrichtung 42 derart die Schalteinrichtung 228 an- steuern, dass vorzugsweise zu Beginn eines Betriebs der Vorrichtung 42 zum Herunterkühlen derselben nur geringe Mengen von C02-Schnee 36 erzeugt
werden. Nach einer Einlaufzeit kann dann von der Steuerungseinrichtung 224 automatisch auf eine anwendungsspezifische Einstellung einer Schneemenge umgeschaltet werden, beispielsweise auf eine der drei beschriebenen Schalt- stufen zum Vorgeben der C02-Schnee-Menge.
Die Steuerungseinrichtung 224 kann ferner mit der Hauptverdichtungseinrich- tung 44, insbesondere mit dem Zahnradverdichter 46, zusammenwirkend aus- gebildet sein, und zwar zum Steuern einer Betriebsart der Hauptverdichtungs- richtung 44. Zu diesem Zweck kann die Steuerungseinrichtung 224 eine Drehzahlvorgabeeinrichtung 240 umfassen, die über eine Steuerleitung 242 mit dem Antrieb 100 steuerungswirksam verbunden ist. Auf diese Weise lässt sich eine Drehzahl des Zahnradverdichters 46 und damit des Verdichterrads 86 und des mit diesem zusammenwirkenden Aufnahmerads 92 vorgeben.
Zum Vorgeben der Drehzahl kann die Eingabeeinrichtung 226 einen wie sche- matisch bereits in Figur 6 dargestellten Stufenschalter 238 umfassen. Alter- nativ kann statt des Stufenschalters, mit dem diskrete Drehzahlen vorgebbar sind, auch ein Drehpotentiometer oder alternativ ein Taster vorgesehen sein.
Beispielsweise lässt sich mit dem in Figur 6 dargestellten Stufenschalter 238 die Drehzahl von 0 (Stellung 0) auf 40 Umdrehungen pro Minute für das Ver- dichterrad 86 beziehungsweise des Aufnahmerads 92 (Stufe I), auf 80 Um drehungen pro Minute (Stufe II) oder auf 120 Umdrehungen pro Minute (Stufe III) einstellen.
Über eine Änderung der Drehzahl des Zahnradverdichters 46 kann die Qualität der C02-Pellets 16 eingestellt werden. Je höher die Drehzahl desto weniger C02-Schnee 36 kann in den Schneeaufnahmen 98 aufgenommen werden. Je höher die Drehzahl, desto weniger C02-Schnee wird in den Schneeaufnahmen 98 aufgenommen beziehungsweise umso mehr verteilt sich der C02-Schnee auf alle Schneeaufnahmen 98.
Wird die Drehzahl des Zahnradverdichters 46 verringert, kann sich in der glei- chen Zeiteinheit im Vergleich mit einer höheren Drehzahl mehr C02-Schnee 36 in den Schneeaufnahmen 98 ansammeln.
Je mehr C02-Schnee 36 in den Schneeaufnahmen 98 aufgenommen ist, umso höher ist ein Druck, mit dem der C02-Schnee 36 durch die Durchbrechungen 118 hindurchgepresst wird. Dadurch können qualitativ höherwertigere C02- Pellets 16 erzeugt werden. Diese weisen eine relativ hohe Dichte auf. Umge- kehrt kann die Dichte der C02-Pellets 16 verringert werden, wenn die Drehzahl des Zahnradverdichters 46 wieder erhöht wird.
Bei niedriger Drehzahl des Zahnradverdichters 46 können zudem grundsätzlich längere C02-Pellets 16 erzeugt werden. Mithin lässt sich also über die Drehzahl auch die Größe der C02-Pellets 16 einstellen. Die Größe der C02-Pellets 16 lässt sich jedoch auch mit der Abstreifeinrichtung 122 durch entsprechende Anordnung des Abstreifelements 124 mit dessen Abstreifkante 126 vorgeben.
Durch eine entsprechende Vorgabe der Drehzahl des Zahnradverdichters 46 können so geringe oder hohe Abrasivitäten des Partikelstrahls 70 eingestellt werden. Die Menge der erzeugten C02-Pellets wird über die Taktung der Schalteinrichtung 228 erreicht.
Figur 7 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Eingabeeinrichtung 226 mit einem Stufenschalter 238, der ausgehend von einer O-Stellung in acht weitere Schaltstellungen bringbar ist. Alternativ können auch mehr oder weni- ger solche Schaltstellungen vorgesehen werden.
Ein solcher Stufenschalter 238 kann beispielsweise zwei Stufenschalter, wie sie beispielhaft in Figur 6 dargestellt und einerseits zum Vorgeben der Taktung des Magnetventils 230 und andererseits zum Vorgeben der Drehzahl des Antriebs 100 genutzt werden, ersetzen.
Die Schaltstellungen I, II und III definieren dabei jeweils die Menge an C02- Schnee 36. Die Schaltstellungen I definieren eine geringe Menge, die Schalt- stellungen II eine mittlere Menge und die Schaltstellungen III eine große Men- ge an C02-Schnee 36.
Die Schaltstellungen A, B und C geben die Qualität der C02-Pellets 16 vor. Stufe A definiert weichere C02-Pellets 16, Stufe B härtere und Stufe C die här- testen C02-Pellets 16, die mit der Vorrichtung 42 erzeugbar sind.
Die in Figur 7 dargestellte Eingabeeinrichtung 226 ermöglicht daher eine kom- binierte Einstellung sowohl der Pelletqualität als auch der Menge der C02- Pellets 16 mit einem einzigen Stufenschalter 238.
Wird beispielsweise eine mittlere Menge an C02-Pellets 16 mit mittlerer Härte gewünscht, wird der Stufenschalter 238 in die Position II— B eingestellt. Eine geringe Menge an C02-Pellets 16 mit geringer Dichte wird vorgegeben in der Schaltstellung I-A. Eine große Menge an C02-Pellets 16 von hoher Qualität, al- so insbesondere großer Dichte, wird über die Schalstellung III— C vorgegeben.
Figur 8 zeigt beispielhaft ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Zahnrad- verdichters 46. Dabei werden in Figur 8 zur Bezeichnung des Zahnradverdich- ters 46 die selben Bezugszeichen verwendet wie bei dem in Figur 2 dargestell- ten Ausführungsbeispiel.
In Figur 8 ist insbesondere beispielhaft dargestellt, dass die Durchbrechungen 118, wie in der vergrößerten Teilansicht dieser Figur rein schematisch darge- stellt, auch eine sich konisch verjüngende Form aufweisen können, und zwar ausgehend von den Schneeaufnahmen 98 in Richtung auf den Aufnahmerad- hülseninnenraum 132 hin. Entsprechend kann dies auch für das Verdichterrad 86 vorgesehen sein.
Durch die sich im Querschnitt vejüngende Form der Durchbrechungen 118, insbesondere durch eine hohlkegelige Form, erhöht sich beim Durchdrücken
des C02-Schnees 36 durch die Durchbrechungen 118 der Druck weiter, so dass im Vergleich zu Durchbrechungen 118, die in Form von zylindrischen Bohrungen ausgebildet sind, noch kompaktere und damit dichtere C02-Pellets 16 ausgebildet werden können.
Des Weiteren zeigt Figur 10 schematisch einen Querschnitt durch die rohrför- mige Vorverdichtungskammer 38.
Das Rohr 156 kann wahlweise aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff hergestellt werden. Als Kunststoff kommen beispielsweise Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen (PE), insbesondere mit hohem Molekular- gewicht wie beispielsweise PE500, oder Polymethylmethacrylat (PMMA) zum Einsatz.
Alternativ kann das Rohr 156 auch aus einem metallischen Werkstoff wie bei- spielsweise Edelstahl oder einem unlegierten Stahl ausgebildet sein.
Für den Betrieb der Vorrichtung 42 hat sich gezeigt, dass eine Anhaftung von C02-Schnee 36 in übermäßiger Weise, was zu einer Verstopfung der Vorver- dichtungskammer 38 führen kann, insbesondere dadurch vermeidbar ist, dass eine Wärmeleitfähigkeit des Rohrs 156, insbesondere von dessen Innenwand- fläche 170, möglichst gering sein sollte. Vorteilhaft sind hier insbesondere Wärmeleitfähigkeiten von höchstens etwa 6 W/mK.
Deutlich bessere Ergebnisse lassen sich jedoch erzielen, wenn die Wärmeleit- fähigkeit in einem Bereich von unter 1 W/mK liegt. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass das Rohr 156 aus einem Kunststoffmaterial mit entsprechend geringer Wärmeleitfähigkeit ausgebildet wird, oder dass als Rohrmaterial ein metallischer Werkstoff eingesetzt, die Innenwandfläche 170 jedoch mit einer Antihaftbeschichtung 244 versehen wird. Derartige Antihaft- beschichtungen 244 können insbesondere durch einen Kunststoff realisiert werden oder durch eine Lackierung, beispielsweise eine kathodische Tauch- lackierung.
Als Lackierungen kommen insbesondere Lacke auf Basis von Epoxidharz, bei- spielswiese ungefülltes Epoxidharz, oder Acrylharz, beispielsweise ungefülltes Acrylharz, zum Einsatz.
Eine Dicke 246 der Antihaftbeschichtung 244 liegt vorzugsweise in einem Be- reich von etwa 10 pm bis etwa 50 pm. Gute Ergebnisse für einen Betrieb der Vorrichtung 42 lassen sich insbesondere erreichen, wenn die Dicke 246 in einem Bereich von etwa 20 pm bis etwa 30 pm liegt. Derartige Beschichtun- gen, insbesondere Lackierungen, können mit Wärmeleitfähigkeiten von etwa 0,2 W/mK realisiert werden. Damit lassen sich vergleichbare Wärmeleitfähig- keiten erreichen wie bei Rohren 156, die aus den genannten Kunststoffmate- rialien ausgebildet sind, deren Wärmeleitfähigkeiten in einem Bereich zwischen etwa 0,2 W/mK und 0,4 W/mK liegen.
Optional kann an der Vorrichtung 42 eine manuelle oder vollautomatische Rückspüleinrichtung vorgesehen sein, welche einen Druckluftanschluss um fasst zum Verbinden mit einer Druckluftquelle. So kann die Vorrichtung 42 mit Druckluft durchgeblasen werden. Insbesondere kann die Rückspüleinrichtung derart angeordnet sein, dass ein Anhaften von C02-Pellets 16 in der Übergabe- einrichtung 48 sowie im Zwischenspeicher 80 verhindert wird.
Ferner kann die der Walze 146 des Walzendispensers 144 optional getaktet gedreht werden, also nicht mit einer gleichförmigen Rotationsgeschwindigkeit. Auf diese Weise lässt sich besonders einfach ein getakteter Betrieb beim Beaufschlagen einer zu reinigenden Fläche mit den hochfesten C02-Pellets 16 einstellen, denn die C02-Pellets 16 werden dann intermittierend von der Über- gabeeinrichtung 48 abgegeben.
Mit dem Reinigungsgerät 10 ist es in der beschriebenen Weise möglich, Ober- flächen mit dem Gemischstrom 12 aus Druckgas 14 und insbesondere hoch- verdichteten C02-Pellets 16 wirkungsvoll zu reinigen. Die C02-Pellets 16 sub- limieren nach der Anwendung und müssen nicht gesondert entsorgt werden.
Bezugszeichenliste
Reinigungsgerät
Gemischstrom
Druckgas
C02-Pellet
Gehäuse
C02-Anschluss
C02-Leitung
C02-Speicher
Auslass
Ventilanordnung
Verbindungsleitung
Vorverdichtungseinrichtung
Expansionseinrichtung
C02-Schnee
Vorverdichtungskammer
Abscheideeinrichtung
Vorrichtung
Hauptverdichtungseinrichtung
Zahnradverdichter
Übergabeeinrichtung
Druckgasleitung
Druckgasanschluss
Druckgasquelle
Druckgasquelle
Beschleunigungseinrichtung
Leitung
Strahlanschluss
Strahlleitung
Strahldüse
Ventil
Partikelstrahl
Rad
Fahrgestell
Antrieb
Halteeinrichtung
Zwischenspeicher
Übergabeeinrichtung
Extrudiereinrichtung
Verdichterrad
erste Drehachse
zweite Drehachse
Aufnahmerad
Zahn
Verdichtungselement
Schneeaufnahme
Antrieb
Pfeil
Pfeil
Drucktrenneinrichtung
Venturi-Düse
Druckgasleitung
Verdichterradhülse
Aufnahmeradhülse
Extrusionsmatrize
Durchbrechung
Bohrung
Abstreifeinrichtung
Abstreifelement
Abstreifkante
Verdichterradhülseninnenraum Verdichterrad hülseninnenfläche Aufnahmeradhülseninnenraum
Aufnahmeradhülseninnenfläche
Pelletauslass
Dichtelement
Vereinzelungseinrichtung
Walzendispenser
Walze
Vertiefung
Längsachse
Gitterschacht
Durchbrechung
Rohr
Einlass
Einlasslängsachse
Auslass
Auslasslängsachse
Kammerwinkel
C02-Strom
Innenwandfläche
Entspannungsdüse
Düsenkörper
Bohrung
Verschlusselement
Verschlussfläche
Ende
Sackloch
Innenraum
Düsenaustrittsöffnung
Düsenaustrittslängsachse
Einlasswinkel
Mittellinie
Dralldüse
Durchmesser
Länge
Krümmungsradius
Verschlussflächenlängsachse
Öffnungswinkel
Hinterschneidung
Pfeil
Steuerungseinrichtung
Eingabeeinrichtung
Schalteinrichtung
Magnetventil!
Steuerleitung
Taktvorgabeeinrichtung
Puls-Weiten- Modulationseinrichtung
Stufenschalter
Drehzahlvorgabeeinrichtung
Steuerleitung
Antihaftbeschichtung
Dicke
Claims
1. Vorrichtung (42) zur Herstellung von hochfesten C02-Pellets (16) aus C02-Schnee (36), insbesondere für ein Reinigungsgerät (10) zum Be- strahlen von zu behandelnden Oberflächen mit einem Gemischstrom (12) aus einem Druckgas (14) und C02-Pellets (16), umfassend eine Haupt- verdichtungseinrichtung (44) zum Verdichten von C02-Schnee (36) zur Ausbildung von C02-Pellets (16), gekennzeichnet durch eine Steuerungs- einrichtung (224) zum Steuern der Vorrichtung (42) derart, dass mecha- nische Eigenschaften der zu erzeugenden C02-Pellets (16) vorgebbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steue- rungseinrichtung (224) ausgebildet ist zum Steuern der Vorrichtung (42) derart, dass eine Dichte und/oder eine Größe, insbesondere eine Länge, der zu erzeugenden C02-Pellets (16) vorgebbar sind.
3. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (224) eine Eingabeein- richtung (226) umfasst zum Vorgeben der mechanischen Eigenschaften der zu erzeugenden C02-Pellets (16), insbesondere von deren Dichte und/oder eine Größe.
4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, insbesondere nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch eine Vor- verdichtungseinrichtung (31) zum Vorverdichten von durch Entspannen von flüssigem C02 erzeugten C02-Schnees (36), welche Vorverdich- tungseinrichtung (31) insbesondere in Form einer strömungsmechani- schen Vorverdichtungseinrichtung (31) ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steue- rungseinrichtung (224) mit der Vorverdichtungseinrichtung (31) zusam-
menwirkend ausgebildet ist zum Steuern einer von der Vorverdichtungs- einrichtung (31) erzeugten Menge oder eines von der Vorverdichtungs- einrichtung (31) erzeugten Volumens von C02-Schnee.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverdichtungseinrichtung (31) eine Expansionseinrichtung (34) zum Erzeugen von C02-Schnee (36) aus flüssigem oder gasförmigem C02 umfasst.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorver- dichtungseinrichtung (31) eine Vorverdichtungskammer (38) zum Auf- nehmen und Vorverdichten des erzeugten C02-Schnees (36) umfasst und dass die Expansionseinrichtung (34) und die Vorverdichtungskam- mer (38) miteinander fluidwirksam verbunden sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die strö- mungsmechanische Vorverdichtungseinrichtung (31) ausgebildet ist zum Erzeugen eines gasförmigen C02-Stroms in der Vorverdichtungskammer (38), welcher mindestens teilweise auf eine Innenwandfläche (170) der Vorverdichtungskammer (38) ausgerichtet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionseinrichtung (34) eine Entspannungsdüse (172) zum Entspannen von flüssigem oder gasförmigem C02 umfasst.
10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ent- spannungsdüse (172) angeordnet und ausgebildet ist zum Abgeben von flüssigem C02 in die Vorverdichtungskammer (38) hinein.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Entspannungsdüse (172) mindestens eine Düsenaustrittsöffnung (186) aufweist und dass die mindestens eine Düsenaustrittsöffnung (186) stromabwärts einer die Vorverdichtungskammer (38) verschließenden
oder begrenzenden Verschlussfläche (179) angeordnet oder ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die min- destens eine Düsenaustrittsöffnung (186) über die Verschlussfläche (179) vorstehend angeordnet oder ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussfläche (179) eine Verschlussflächenlängsachse (216) defi- niert und dass die Verschlussfläche (179) rotationssymmetrisch bezogen auf die Verschlussflächenlängsachse (216) ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ent- spannungsdüse (172) bezogen auf die Verschlussflächenlängsachse (216) rotationssymmetrisch angeordnet und/oder ausgebildet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeich- net, dass die Verschlussfläche (179) eine in Richtung auf die Vorverdich- tungskammer (38) hin gerichtete hohlkegelige oder im Wesentlichen hohlkegelige Form aufweist oder sich in Richtung auf die Vorverdich- tungskammer (38) konkav oder konvex gekrümmt erweitert, insbeson- dere bis zu einer Innenwandfläche (170) der Vorverdichtungskammer (38).
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeich- net, dass die Verschlussfläche (179) einen Öffnungswinkel (218) defi- niert und dass der Öffnungswinkel in einem Bereich von etwa 90° bis etwa 150° liegt.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeich- net, dass die Vorverdichtungskammer (38) einen eine Einlasslängsachse (160) definierenden Einlass (158) aufweist, dass die Entspannungsdüse (172) mindestens eine Düsenaustrittsöffnung (186) aufweist, dass die
mindestens eine Düsenaustrittsöffnung (186) eine Düsenaustrittslängs- achse (188) definiert und dass die Einlasslängsachse (160) und die Dü- senaustrittslängsachse (188) zwischen sich einen Einlasswinkel (190) definieren, welcher in einem Bereich von etwa 0° bis etwa 90° liegt, insbesondere in einem Bereich von etwa 35° bis etwa 70°.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der halbe Öffnungswinkel (218) größer ist als der Einlasswinkel (190).
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeich- net, dass die Entspannungsdüse (172) in Form einer Drall- oder Rotor- düse (194) ausgebildet ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeich- net, dass die Vorverdichtungskammer (38) in Form eines Rohrs (156) ausgebildet ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (156) aus einem Rohrmaterial, insbesondere aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff, hergestellt ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall einen Edelstahl oder einen unlegierten Stahl umfasst.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen (PE), insbesondere PE500, oder Polymethylmethacrylat (PMMA) ist oder umfasst.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 23, dadurch gekennzeich- net, dass eine Innenwandfläche (170) der Vorverdichtungskammer (38) mit einer Antihaftbeschichtung (244) versehen ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Anti- haftbeschichtung (244) aus einem Kunststoff ausgebildet ist oder eine Lackierung umfasst, insbesondere eine kathodische Tauchlackierung.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackie- rung einen Lack auf Basis von Epoxydharz, insbesondere ungefülltes Epoxydharz, oder Acrylharz, insbesondere ungefüllte Acrylharz, umfasst.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeich- net, dass die Antihaftbeschichtung (244) eine Beschichtungsdicke (246) in einem Bereich von etwa 10 pm bis etwa 50 pm aufweist, insbesondere in einem Bereich von etwa 20 pm bis etwa 30 pm.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeich- net, dass die Antihaftbeschichtung (244) eine Wärmeleitfähigkeit in einem Bereich von etwa 0,1 W/mK bis etwa 6 W/mK aufweist.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeich- net, dass das Rohrmaterial eine Wärmeleitfähigkeit in einem Bereich von etwa 0,1 W/mK bis etwa 60 W/mK aufweist, insbesondere in einem Be- reich von etwa 0,1 W/mK bis etwa 6 W/mK oder in einem Bereich von etwa 12 W/mK bis etwa 55 W/mK.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 29, dadurch gekennzeich- net, dass die Vorverdichtungskammer (38) eine Längsachse (192) de- finiert.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 30, dadurch gekennzeich- net, dass die Vorverdichtungskammer (38) gekrümmt ausgebildet ist.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 31, dadurch gekennzeich- net, dass die Vorverdichtungskammer (38) einen eine Auslasslängsachse (164) definierenden Auslass (162) aufweist.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Aus- lasslängsachse (164) und die Einlasslängsachse (160) zwischen sich ei- nen Kammerwinkel (166) einschließen, welcher in einem Bereich von et- wa 0° bis etwa 180° liegt, insbesondere in einem Bereich von etwa 45° bis etwa 135°, weiter bevorzugt beträgt der Kammerwinkel (166) etwa 90°.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 33, dadurch gekennzeich- net, dass die Vorverdichtungskammer (38) einen Durchmesser und eine Länge (198) aufweist und dass ein Verhältnis zwischen Länge (198) und Durchmesser (196) in einem Bereich von etwa 4: 1 bis etwa 20: 1 liegt, insbesondere in einem Bereich von etwa 6: 1 bis etwa 14: 1.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 34, dadurch gekennzeich- net, dass die Vorverdichtungskammer (38) einen Krümmungsradius (200) aufweist und dass ein Verhältnis zwischen Krümmungsradius (200) und Durchmesser (196) in einem Bereich von etwa 2 : 1 bis etwa 10: 1 liegt, insbesondere in einem Bereich von etwa 2: 1 bis etwa 6: 1.
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 35, dadurch gekennzeich- net, dass die Vorverdichtungseinrichtung (31) einen C02-Anschluss (20) zum Verbinden mit einer flüssiges C02 enthaltenden C02-Quelle (24) umfasst.
37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der C02- Anschluss (20) in fluidwirksamer Verbindung mit der
Expansionseinrichtung (34) steht.
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 37 gekennzeichnet durch eine flüssiges C02 enthaltende C02-Quelle (24), die mit der Vorverdich- tungseinrichtung (31) fluidwirksam verbunden ist.
39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 38, dadurch gekennzeich- net, dass die Vorverdichtungseinrichtung (38) eine hydraulische Schalt- einrichtung (228) umfasst zum Öffnen und Schließen einer Fluidverbin- dung (30) zwischen dem C02-Anschluss (20) und der Expansionseinrich- tung (34) und/oder zwischen der C02-Quelle (24) und der Expansions- einrichtung (34).
40. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die hy- draulische Schalteinrichtung (228) mindestens ein Magnetventil (230) zum Öffnen und Schließen der Fluidverbindung zwischen dem C02-An- schluss (20) und der Expansionseinrichtung (34) und/oder zwischen der C02-Quelle (24) und der Expansionseinrichtung (34). umfasst.
41. Vorrichtung nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (224) mit der hydraulischen Schalteinrichtung (228) zusammenwirkend ausgebildet ist zum definierten Öffnen und Schließen der Fluidverbindung (30) zwischen dem C02-Anschluss (20) und der Expansionseinrichtung (34) und/oder zwischen der C02-Quelle (24) und der Expansionseinrichtung (34).
42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 39 bis 41, dadurch gekennzeich- net, dass die Steuerungseinrichtung (224) eine Taktvorgabeeinrichtung (234) umfasst zum Vorgeben einer Taktfrequenz für die hydraulische Schalteinrichtung (228).
43. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Takt- vorgabeeinrichtung (234) eine Puls-Weiten-Modulationseinrichtung (236) umfasst zum Vorgeben von Zeitfenstern, während denen die hydrauli- sche Schalteinrichtung (228) die Fluidverbindung (30) zwischen dem C02-Anschluss (20) und der Expansionseinrichtung (34) und/oder zwi- schen der C02-Quelle (24) und der Expansionseinrichtung (34) öffnet und schließt.
44. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Hauptverdichtungseinrichtung (44) in Form einer Extrudiereinrichtung (84) ausgebildet ist.
45. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Extru- diereinrichtung (84) mindestens eine Extrusionsmatrize (116) mit einer Mehrzahl von Durchbrechungen (118) umfasst.
46. Vorrichtung nach Anspruch 44 oder 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrudiereinrichtung (84) in Form eines Zahnradverdichters (46) ausgebildet ist.
47. Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahn- radverdichter (46) mindestens ein um eine erste Drehachse (88) rotier- bar gelagertes Verdichterrad (86) mit einer Mehrzahl von Verdichtungs- elementen (96) und mindestens ein mit dem mindestens einen Verdich- terrad (86) zusammenwirkendes, um eine zweite Drehachse (90) rotier- bar gelagertes Aufnahmerad (92) mit einer Mehrzahl von korrespondie- rend zu den Verdichtungselementen (96) ausgebildeten Schneeaufnah- men (98) zum Aufnehmen von C02-Schnee (36) umfasst.
48. Vorrichtung nach Anspruch 46 oder 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (224) mit dem Zahnradverdichter (46) zu- sammenwirkend ausgebildet ist zum Steuern einer Drehzahl des Zahn- radverdichters (46).
49. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (224) mit der Hauptver- dichtungseinrichtung (44) zusammenwirkend ausgebildet ist zum Steu- ern einer Betriebsart der Hauptverdichtungseinrichtung (44).
50. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 49, dadurch gekennzeich- net, dass die Mehrzahl von Verdichtungselementen (96) in Form von in
radialer Richtung vom Verdichterrad (86) abstehenden Zähnen (94) ausgebildet ist und/oder dass die Mehrzahl von Schneeaufnahmen (98) in Form von in radialer Richtung geöffneter Vertiefungen ausgebildet ist.
51. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 50, dadurch gekennzeich- net, dass das mindestens eine Verdichterrad (86) und das mindestens eine Aufnahmerad (92) identisch oder im Wesentlichen identisch ausge- bildet sind.
52. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 51, dadurch gekennzeich- net, dass die Mehrzahl von Schneeaufnahmen (98) in Form von Zwi- schenräumen ausgebildet ist, die zwischen der Mehrzahl von Verdich- tungselementen (96) angeordnet oder ausgebildet sind.
53. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 52, dadurch gekennzeich- net, dass jede der Mehrzahl von Durchbrechungen (118) eine Längsach- se definiert, die sich in radialer oder im Wesentlichen in radialer Richtung von der ersten oder zweiten Drehachse (88, 90) weg erstreckt.
54. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 53, dadurch gekennzeich- net, dass sich die Mehrzahl von Durchbrechungen (118) im Querschnitt in Richtung auf die erste oder zweite Drehachse (88, 90) verjüngen.
55. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 45 bis 54, dadurch gekennzeich- net, dass die Mehrzahl von Durchbrechungen (118) versenkt oder abge- rundet ausgebildet sind.
56. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 55, dadurch gekennzeich- net, dass jede Schneeaufnahme (98) mit mindestens einer Durchbre- chung (118) in Fluidverbindung steht.
57. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 56, dadurch gekennzeich- net, dass das Verdichterrad (86) eine Verdichterradhülse (112) mit einer
Verdichterradhülsenwand umfasst und dass die Verdichtungselemente (96) auf einer Außenseite der Verdichterradhülse (112) angeordnet oder ausgebildet sind.
58. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 57, dadurch gekennzeich- net, dass das Aufnahmerad (92) eine Aufnahmeradhülse (114) mit einer Aufnahmeradhülsenwand umfasst und dass die Schneeaufnahmen (98) in der Aufnahmeradhülsenwand angeordnet oder ausgebildet sind.
59. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 58, gekennzeichnet durch eine Antriebseinrichtung (100) zum Antreiben des mindestens einen Ver- dichterrads (86) und/oder des mindestens einen Aufnahmerads (92).
60. Vorrichtung nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, dass die Steue- rungseinrichtung (224) mit der Antriebseinrichtung (100) zusammenwir- kend ausgebildet ist zum Steuern einer Drehzahl der Antriebseinrichtung (100).
61. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (224) eine Drehzahlvorga- beeinrichtung (240) umfasst, insbesondere zum Steuern einer Drehzahl des Zahnradverdichters (46) oder der Antriebseinrichtung (100).
62. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 61, gekennzeichnet durch eine Abstreifeinrichtung (122) zum Abstreifen der ausgebildeten C02- Pellets (16) von dem mindestens einen Verdichterrad (86) und/oder von dem mindestens einen Aufnahmerad (92).
63. Vorrichtung nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, dass die Ab- streifeinrichtung (122) mindestens ein Abstreifelement (124) umfasst, welches in einem von der Verdichterradhülse (112) definierten Verdich- terradhülseninnenraum (128) oder in einem von der Aufnahmeradhülse
(114) definierten Aufnahmeradhülseninnenraum (132) angeordnet oder ausgebildet ist oder in diese mindestens teilweise hineinragt.
64. Vorrichtung nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, dass das min- destens eine Abstreifelement (124) eine Abstreifkante (126) umfasst, welche eine den Verdichterradhülseninnenraum (128) begrenzende Ver- dichterradhülseninnenfläche (130) der Verdichterradhülse (112) berührt oder nahezu berührt oder eine den Aufnahmeradhülseninnenraum (132) begrenzende Aufnahmeradhülseninnenfläche (134) der Aufnahmerad- hülse (114) berührt oder nahezu berührt.
65. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Hauptverdichtungseinrichtung (44) einen Pellet- auslass (138) zum Abgeben von C02-Pellets (16) aufweist.
66. Vorrichtung nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, dass der Pel- letauslass (138) in Schwerkraftrichtung unterhalb der Hauptverdich- tungseinrichtung (44) angeordnet oder ausgebildet ist.
67. Vorrichtung nach Anspruch 65 oder 66, dadurch gekennzeichnet, dass der Pelletauslass (138) mit einem Zwischenspeicher (80) zum Zwi- schenspeichern erzeugter C02-Pellets (16) in fluidwirksamer Verbindung steht.
68. Vorrichtung nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, dass der Pelle- tauslass (138) oder der Zwischenspeicher (80) mit einer Übergabeein- richtung (48) zum Übergeben erzeugter C02-Pellets (16) in eine C02- Pellet-Beschleunigungseinrichtung (58) zum Beschleunigen derselben in fluidwirksamer Verbindung steht.
69. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 65 bis 68, gekennzeichnet durch eine Drucktrenneinrichtung (106) zur Ausbildung einer Druckstufe zwi- schen der Expansionseinrichtung (34) und dem Pelletauslass (138).
70. Vorrichtung nach Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet, dass die Druck- trenneinrichtung (106) mindestens ein gasdichtes oder im Wesentlichen gasdichtes Dichtelement (140) umfasst und dass das mindestens eine Dichtelement (140) zwischen der Expansionseinrichtung (34) und dem Pelletauslass (138) angeordnet ist.
71. Vorrichtung nach Anspruch 70, dadurch gekennzeichnet, dass das min- destens eine Dichtelement (140) aus C02-Schnee (36), insbesondere komprimiertem C02-Schnee (36), ausgebildet ist.
72. Vorrichtung nach Anspruch 70 oder 71, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Dichtelement (140) zwischen dem mindestens einen Verdichterrad (86) und dem mindestens einen Aufnahmerad (92) ange- ordnet oder ausgebildet ist.
73. Reinigungsgerät (10) zum Bestrahlen von zu behandelnden Oberflächen mit einem Gemischstrom (12) aus einem Druckgas (14) und C02-Pellets (16), gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (42) zur Herstellung von hochfesten C02-Pellets (16) aus C02-Schnee (36) nach einem der vor- anstehenden Ansprüche.
74. Reinigungsgerät nach Anspruch 73, gekennzeichnet durch einen C02-An- schluss (20) zum Verbinden mit einer flüssiges C02-enthaltenden C02- Quelle (24) oder durch eine flüssiges C02-enthaltende C02-Quelle (24).
75. Reinigungsgerät nach Anspruch 73 oder 74, gekennzeichnet durch einen Druckgasanschluss (52) zum Verbinden mit einer Druckgaserzeugungs- einrichtung (54) oder durch eine Druckgaserzeugungseinrichtung (56).
76. Reinigungsgerät nach einem der Ansprüche 73 bis 75, gekennzeichnet durch eine Übergabeeinrichtung (48) zum Übergeben der C02-Pellets
(16) in eine C02-Pellet-Beschleunigungseinrichtung (58) zum Beschleu- nigen derselben.
77. Reinigungsgerät nach einem der Ansprüche 73 bis 76, gekennzeichnet durch eine C02-Pellet-Beschleunigungseinrichtung (58), welche insbe- sondere eine mit dem Druckgasanschluss (52) oder der Druckgaserzeu- gungseinrichtung (54, 56) in Fluidverbindung stehende Druckgasleitung (50) umfasst.
78. Reinigungsgerät nach Anspruch 76 oder 77, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergabeeinrichtung (48) und/oder die C02-Pellet-Beschleu- nigungseinrichtung (58) mindestens eine Venturi-Düse (108) umfasst.
79. Reinigungsgerät nach einem der Ansprüche 76 bis 78, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Übergabeeinrichtung (48) stromabwärts einen Strahl- anschluss (62) umfasst zum Verbinden mit einer Strahlleitung (64) oder dass die Übergabeeinrichtung (48) stromabwärts mit einer Strahlleitung (64) fluidwirksam verbunden ist.
80. Reinigungsgerät nach Anspruch 79, dadurch gekennzeichnet, dass an einem freien Ende der Strahlleitung (64) eine Strahldüse (66) angeord- net oder ausgebildet ist.
81. Reinigungsgerät nach einem der Ansprüche 73 bis 80, gekennzeichnet durch einen C02-Pellet-Zwischenspeicher (80) zum Zwischenspeichern erzeugter C02-Pellets (16).
82. Reinigungsgerät nach Anspruch 81, dadurch gekennzeichnet, dass der C02-Pellet-Zwischenspeicher (80) einerseits mit der Hauptverdichtungs- einrichtung (44) und andererseits mit der Übergabeeinrichtung (48) di- rekt oder indirekt in Fluidverbindung steht.
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