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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen und/oder Bearbeiten von Flächen durch Fluidbeaufschlagung mit einer Zuleitung, über die ein unter Druck stehendes Fluid zuführbar ist, und einer Aufteileinrichtung, mit der das zugeführte Fluid mindestens in einen ersten Fluidstrom und einen zweiten Fluidstrom aufteilbar ist. Der erste Fluidstrom ist einer Ausstoßeinrichtung zuführbar, die mehrere Austrittsöffnungen aufweist, durch die das Fluid über einen Arbeitsraum auf eine Fläche aufbringbar ist. Ferner ist der zweite Fluidstrom einer Absaugeinrichtung zuführbar, über welche der zweite Fluidstrom einem Austrittskanal zuführbar ist.
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Derartige Vorrichtungen zum Reinigen und/oder Bearbeiten von Flächen sind prinzipiell bekannt und weisen einen weiten Anwendungsbereich auf, insbesondere was die Anordnung und Ausgestaltung der Flächen betrifft. Der Fluidstrahl, der auf die Fläche aufgebracht wird, ist dabei häufig flächig ausgebildet, d. h. das Fluid tritt nahezu entlang einer Linie aus einem Spalt der Vorrichtung aus.
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Um bei einer Bewegung der Vorrichtung in einer vorbestimmten Zeit eine möglichst große Fläche zu reinigen bzw. zu bearbeiten, ist der Spalt, aus dem das Fluid austritt, häufig möglichst lang ausgebildet. Eine Vorrichtung mit langem Spalt benötigt jedoch einen hohen Fluiddruck, um eine gewünschte Abtragsleistung, d. h. eine gewünschte Menge eines von der Fläche abgelösten Materials in einer vorbestimmten Zeit, zu erreichen.
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Auch die im Wesentlichen feinperlige Oberflächenstruktur derartiger Flachstrahlen ist in Bezug auf die Abtragsleistung von Nachteil.
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Die Abtragsleistung kann bei konstantem Fluiddruck dadurch erhöht werden, dass der Winkel, unter dem das Fluid auf die Fläche auftrifft, verringert wird. Dies bedingt jedoch häufig, dass Austrittsöffnungen für das Fluid weiter von der Fläche entfernt angeordnet sind und die Vorrichtung dadurch insgesamt größere Abmessungen aufweist.
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Alternativ können auch punktförmige Öffnungen für den Fluidaustritt verwendet werden, die einen geringeren Fluiddruck erfordern. Die Wirkung des Fluids ist in diesem Fall jedoch im Wesentlichen auf diejenigen Stellen beschränkt, an denen die aus den Öffnungen austretenden Fluidstrahlen auftreffen, während auf Bereiche zwischen den Auftreffstellen nicht oder deutlich weniger intensiv eingewirkt wird.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die hinsichtlich der Betriebsparameter, wie beispielsweise des Fluiddrucks und der Abtragsleistung abgelösten Materials, und der Wirkung des Fluids auf die zu reinigende bzw. zu bearbeitende Fläche verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, dass mittels der Absaugeinrichtung unter Ausnutzung des zweiten Fluidstroms ein Unterdruck erzeugbar ist und dass die Absaugeinrichtung mit der Ausstoßeinrichtung in Strömungsverbindung steht, um mittels des Unterdrucks von der Fläche reflektiertes Fluid und abgelöstes Material dem Austrittskanal zuzuführen. Dabei ist die Ausstoßvorrichtung derart ausgebildet, dass aufgrund des Unterdrucks in dem Arbeitsraum eine Saug- und Arbeitsströmung herrscht, welche die aus den Austrittsöffnungen austretenden Fluidstrahlen und/oder das von der Fläche reflektierte Fluid beeinflusst.
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Die Wirkung der Saug- und Arbeitsströmung in dem Arbeitsraum besteht erfindungsgemäß darin, dass die Fluidstrahlen nicht nur geradlinig auf vereinzelte Bereiche der Fläche auftreffen, sondern aufgeweitet und/oder abgelenkt werden, und dass auch von der Fläche reflektiertes Fluid abgelenkt und auf einen größeren Bereich der Fläche verteilt wird. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise auch auf Bereiche zwischen den Austrittsöffnungen derart eingewirkt werden kann, dass über die von der Vorrichtung abgedeckte Fläche eine im Wesentlichen konstante Abtragsleistung erzielt werden kann, und zwar trotz der diskreten Anordnung der Austrittöffnungen. Der Rastercharakter der Austrittsöffnungen wird durch die Saug- und Arbeitsströmung also gewissermaßen ”verwischt”, was die Abtragsleistung nicht verringert, sondern – wie Versuche gezeigt haben – sogar erhöht. Die durch den Unterdruck hervorgerufene Saug- und Arbeitsströmung bewirkt folglich eine gleichmäßige Reinigung bzw. Bearbeitung der Fläche, und nicht nur in vereinzelten, nicht zusammenhängenden Bereichen.
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Die erfindungsgemäße Fluidbeaufschlagung der Fläche mittels mehrerer, separater Austrittsöffnungen ist aufgrund der Saug- und Arbeitsströmung hinsichtlich der Wirkung mit einem flächigen Fluidaustritt durch einen oder mehrere Spalte vergleichbar. Als ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat sich herausgestellt, dass im Vergleich zu Vorrichtungen mit flächig ausgebildetem Fluidstrahl ein wesentlich geringerer Fluiddruck erforderlich ist, um die gleiche Reinigungs- bzw. Bearbeitungswirkung zu erzielen.
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Darüber hinaus sorgt die Saug- und Arbeitsströmung dafür, dass das von der Fläche reflektierte Fluid und abgelöste Material aus dem Arbeitsraum entfernt und dem Austrittskanal zugeführt wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen.
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Bevorzugt sind die Austrittsöffnungen längs einer Hauptrichtung angeordnet, und die Saug- und Arbeitsströmung verläuft im Wesentlichen parallel zu dieser Hauptrichtung. Dabei verläuft die Hauptrichtung bevorzugt quer zu einer Fortbewegungsrichtung der Vorrichtung, insbesondere quer zu einer Roll- oder Fahrtrichtung.
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Da die Haupt- oder Vorzugsrichtung der Anordnung der Austrittsöffnungen einerseits und die Orientierung der Saug- und Arbeitsströmung andererseits die gleiche Richtung aufweisen, wird die oben beschriebene gleichmäßige Wirkung der Fluidbeaufschlagung weiter verstärkt. Wenn die Hauptrichtung quer zur Fortbewegungsrichtung der Vorrichtung verläuft, wird die Fläche maximiert, die pro Zeiteinheit mit Fluid beaufschlagt werden kann.
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Die Absaugeinrichtung und der Arbeitsraum liegen bevorzugt in um etwa 90° bis 180° voneinander beabstandeten Richtungen bezüglich einer Achse, die parallel zur Hauptrichtung verläuft. Ferner ist zur Erzeugung der Saug- und Arbeitsströmung eine Strömungsverbindung zwischen der Absaugeinrichtung und dem Arbeitsraum bevorzugt auf einen oder mehrere nicht zusammenhängende Ansaugbereiche begrenzt, durch den bzw. die der Verlauf der Saug- und Arbeitsströmung zumindest im Wesentlichen vorgebbar ist. Durch eine solche Begrenzung der Strömungsverbindung kann ein Bereich erhöhter Strömungsgeschwindigkeit definiert werden, wodurch die Wirkung der Saug- und Arbeitsströmung weiter verbessert werden kann.
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Die Ausstoßvorrichtung umfasst bevorzugt eine, insbesondere lang gestreckte, Druckkammer, in welche der zweite Fluidstrom einmündet, in welcher die Austrittsöffnungen ausgebildet sind, insbesondere in einer Längsseite, und welche ansonsten geschlossen ist. Die Druckkammer ist ferner bevorzugt in einem an einer Austrittsseite offenen Sauggehäuse angeordnet, an welches der Unterdruck der Absaugeinrichtung anlegbar ist. Dass die Austrittsöffnungen in einer Druckkammer ausgebildet sind, die ansonsten geschlossen ist, vereinfacht die Herstellung der Ausstoßvorrichtung, da beispielsweise einfach ein Rohr verwendet werden kann. Ferner ermöglicht die Anordnung der Druckkammer innerhalb des Sauggehäuses eine kompakte Bauform.
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Der Arbeitsraum, der auf einer Seite von einer mit den Austrittsöffnungen versehenen Seite der Druckkammer begrenzt ist, ist vorteilhafterweise von lang gestreckter Form. Dabei ist der Unterdruck bevorzugt über in Längsrichtung verteilte oder lediglich über stirn- oder endseitige Ausgangsbereiche (jeweils bezüglich des Arbeitsraums bzw. der Druckkammer) an den Arbeitsraum anlegbar, wobei ansonsten eine Strömungsverbindung zum Arbeitsraum zumindest im Wesentlichen unterbunden ist. Hierzu können insbesondere zwischen der Druckkammer und der Innenseite des Sauggehäuses angeordnete Leit- und/oder Begrenzungselemente verwendet werden.
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Alle Austrittsöffnungen weisen bevorzugt zumindest im Wesentlichen in die gleiche Richtung. Ferner sind die Austrittsöffnungen vorzugsweise als Punktstrahldüsen ausgebildet, deren Durchmesser z. B. zwischen 0,1 mm und 0,6 mm liegt. Der Abstand zwischen den Austrittsöffnungen beträgt vorzugsweise weniger als 6 mm. Bei einem derart geringen Durchmesser der Punktstrahldüsen kann ein relativ geringer Fluiddruck von z. B. etwa 15 bar verwendet werden, während durch einen Abstand der Austrittsöffnungen von weniger als 6 mm sichergestellt wird, dass eine gleichmäßige Flächenwirkung der Ausstoßvorrichtung erzielt werden kann.
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Die Austrittsöffnungen sind insbesondere mit jeweils gleichen Abständen untereinander über die Ausstoßvorrichtung verteilt. Ferner erfolgt die Anordnung der Austrittsöffnungen bevorzugt ein- oder mehrreihig und/oder innerhalb eines streifenförmigen Bereichs, dessen Länge ein Vielfaches der Breite beträgt.
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Auf gegenüberliegenden Seiten der Ausstoßvorrichtung ist bevorzugt jeweils mindestens ein Rad angeordnet, wobei durch die Raddurchmesser der Abstand zwischen den Austrittsöffnungen und einer zu beaufschlagenden Fläche festgelegt ist. Der Abstand zwischen den Austrittsöffnungen und einer zu beaufschlagenden Fläche beträgt vorteilhafterweise weniger als 10 cm, insbesondere weniger als etwa 5 cm, und liegt bevorzugt zwischen 1 cm und 3 cm. Versuche haben gezeigt, dass bei einem solchen Abstand eine besonders gute Abtragsleistung erzielt werden kann.
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Die Absaugeinrichtung umfasst insbesondere eine Venturi-Düse.
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Ferner weist die Ausstoßvorrichtung mindestens zwei Dichtlippen oder Bürstendichtungen auf, zwischen denen der Arbeitsraum liegt und durch die der Arbeitsraum, insbesondere bezüglich einer Fortbewegungsrichtung der Vorrichtung nach vorne und hinten, begrenzt ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Vorderansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung von 1, und
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3 eine Draufsicht eines Abschnitts einer anderen erfindungsgemäßen Vorrichtung mit geöffnetem Sauggehäuse.
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1 und 2 sind schematische Darstellungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Reinigen und/oder Bearbeiten von Flächen durch Fluidbeaufschlagung. Ein unter Druck stehendes Fluid 11 wird der Vorrichtung mittels einer Zuleitung 13 zugeführt. Eine Aufteileinrichtung 15 umfasst die Zuleitung 13 und einen seitlichen Rohrstutzen 16, mit dem ein Teil des Fluids 11 abgezweigt wird, um einen ersten Fluidstrom 17 zu bilden. Ein zweiter Fluidstrom 19 verbleibt in der Zuleitung 13 und wird einem Stutzen 21 einer Absaugeinrichtung zugeführt. Der erste Fluidstrom 17 gelangt über den Rohrstutzen 16 in einen Schlauch 23, der mit einer Öffnung 25 einer Druckkammer 27 verbunden ist. Die Verbindung des Schlauchs 23 mit der Öffnung 25 kann beispielsweise mit einem Schnellverbinder 29 und einer Überwurfmutter 31 gesichert werden.
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Die Druckkammer 27 ist länglich ausgebildet und von einem Druckkammergehäuse 33 umgeben. Das Druckkammergehäuse 33 kann beispielsweise zylinderförmig sein, wie in 2 dargestellt, oder einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Auf der Seite, die der zu reinigenden bzw. zu bearbeitenden Fläche 35 zugewandt ist, weist das Druckkammergehäuse 33 eine Vielzahl von Austrittsöffnungen 37 auf, die entlang einer Achse angeordnet sind und die untereinander jeweils einen konstanten Abstand von weniger als 6 mm aufweisen. Die Austrittsöffnungen können beispielsweise als Punktstrahldüsen mit einem Durchmesser zwischen 0,1 mm und 0,6 mm ausgebildet sein. Es kann auch eine mehrreihige Anordnung der Austrittsöffnungen 37 vorgesehen sein.
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Aus den Austrittsöffnungen 37 treten jeweils Fluidstrahlen 39 aus (siehe 2), die auf eine Fläche 35 auftreffen. Ein Arbeitsraum 41 wird durch die Fläche 35 und die mit den Austrittsöffnungen 37 versehene Seite des Druckkammergehäuses 33 begrenzt. Ferner sind Dichtlippen 43 zur Begrenzung des Arbeitsraums 41 vorgesehen (siehe 2), die verhindern, dass Fluid aus dem Arbeitsraum 41 nach vorne und hinten austritt.
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An gegenüberliegenden Enden des Druckkammergehäuses 33 ist jeweils ein Rad 45 mit einer Achse 47 vorgesehen. Die Position der Achse 47 und der Durchmesser des Rads 45 definieren den Abstand zwischen den Austrittsöffnungen 37 und der Fläche 35, d. h. die Höhe des Arbeitsraums 41. Es hat sich gezeigt, dass die Vorrichtung bei einem Abstand zwischen den Austrittsöffnungen 37 und der Fläche 35 von etwa 1 cm bis 3 cm besonders gute Reinigungs- bzw. Bearbeitungsergebnisse erzielt, wenn die Austrittsöffnungen 37 – wie vorstehend erwähnt – einen Durchmesser zwischen 0,1 mm und 0,6 mm und untereinander jeweils einen geringeren Abstand als 6 mm aufweisen.
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Das Druckkammergehäuse 33 ist von einem Sauggehäuse 49 umgeben, das im Bereich des Arbeitsraums 41 zur Fläche 35 hin offen ist und auf der dem Arbeitsraum 41 abgewandten Seite des Druckkammergehäuses 33 eine Öffnung mit einem Stutzen 51 aufweist. Der Stutzen 51 ist mit einem Ansaugrohr 53 der Absaugeinrichtung verbunden, so dass durch das Ansaugrohr 53, den Stutzen 51 und das Gehäuse 49 eine Absaugung 55 definiert wird. Die Absaugung 55 stellt zusammen mit Saugöffnungen 57, die sich jeweils außerhalb der Enden des Druckkammergehäuses 33 befinden, d. h. in Verlängerung der Achse, längs der die Austrittsöffnungen 37 angeordnet sind, eine Strömungsverbindung zwischen dem Arbeitsraum 41 und der Absaugeinrichtung her.
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Die Absaugeinrichtung umfasst neben dem Stutzen 21 und dem Ansaugrohr 53 eine Venturi-Düse 59 und ein Austrittsrohr 61, das einen Austrittskanal 63 definiert. An das Austrittsrohr 61 ist ein Entsorgungsschlauch 65 angeschlossen, mit dem das abgesaugte Fluid und das von der Fläche 35 abgelöste Material entfernt werden.
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Der zweite Fluidstrom 19 tritt in die Venturi-Düse 59 ein und erzeugt beim Austritt aus dieser einen Unterdruck in dem an die Venturi-Düse 59 angrenzenden Bereich des Austrittskanals 63. Dieser Unterdruck erzeugt eine Saugströmung in Richtung des Austrittskanals 63 und eine Saug- und Arbeitströmung in dem Arbeitsraum 41.
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Die Saug- und Arbeitströmung verläuft in dem Arbeitsraum 41 zumindest im Wesentlichen parallel zu der Anordnungsachse der Austrittsöffnungen 37 und senkrecht zu den Fluidstrahlen 39. Die Saug- und Arbeitsströmung übt somit eine Kraft auf die Fluidstrahlen 39 aus, wodurch die Fluidstrahlen 39 abgelenkt und aufgeweitet werden. Außerdem wird das von der Fläche 35 reflektierte Fluid durch die Saug- und Arbeitsströmung beeinflusst.
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Insgesamt bewirkt die mittels der Venturi-Düse 59 erzeugte Saug- und Arbeitsströmung in dem Arbeitsraum 41, dass auf die Fläche 35 entlang eines schmalen streifenförmigen Bereichs, auf den die Fluidstrahlen 39 auftreffen, zumindest im Wesentlichen gleichmäßig mittels des Fluids eingewirkt und nicht nur an den Auftreffpunkten der Fluidstrahlen 39 eine Reinigungs- bzw. Bearbeitungswirkung erzielt wird. Entlang dieses Bereichs wird somit eine in praktischer Hinsicht konstante Abtragsleistung erzielt, obwohl die Austrittsöffnungen 37 als Punktstrahldüsen ausgebildet sind.
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Es hat sich gezeigt, dass für eine gute Arbeitswirkung nur ein relativ geringer Fluiddruck von etwa 15 bar erforderlich ist, wenn die vorstehend genannten weiteren Betriebsparameter verwendet werden, d. h. der Durchmesser der Austrittsöffnungen 37 zwischen 0,1 mm und 0,6 mm liegt, der Abstand zwischen den Austrittsöffnungen 37 weniger als 6 mm beträgt und die Höhe des Arbeitsraums 41, d. h. der Abstand zwischen den Austrittsöffnungen 37 und der Fläche 35, zwischen 1 cm und 3 cm liegt. Da ein relativ geringer Druck für eine gute Reinigungswirkung genügt, lassen sich die Betriebsparameter im Vergleich zu Vorrichtungen, die einen höheren Mindestdruck erfordern, insgesamt in einem weiteren Bereich und insbesondere in Bezug auf den Fluiddruck variieren. Beispielsweise kann der Abstand zwischen den Austrittsöffnungen 37 und der Fläche 35 mittels eines größeren Durchmessers des Rades 45 vergrößert und gleichzeitig ein erhöhter Druck verwendet werden, wenn z. B. der Auftreffwinkel der Fluidstrahlen 39 verringert werden soll, oder es kann die Anordnung, der Abstand und/oder der Durchmesser der Austrittsöffnungen 37 verändert und gleichzeitig der erforderliche Druck angepasst werden.
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3 zeigt teilweise eine mögliche konkrete Ausgestaltung einer hinsichtlich des grundsätzlichen Aufbaus den 1 und 2 entsprechenden Vorrichtung, weshalb insoweit auf 1 und 2 auch unter Verwendung der dortigen Bezugszeichen Bezug genommen wird. Der obere Teil des Sauggehäuses 49 ist abgenommen, so dass ein seitlicher Endabschnitt des Druckkammergehäuses 33, eine Saugöffnung 57 und eines der Räder 45 zu erkennen sind.
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Die Saugöffnung 57 ist in einem – bezüglich der Fahrtrichtung – mittleren Abschnitt der Unterseite des Sauggehäuses 49 ausgebildet und zwischen Querleisten 67 angeordnet. Auf den Außenseiten der Leisten 67 sind Begrenzungsbleche 69 vorgesehen. Zusammen mit dem Druckkammergehäuse 33 und dem mittleren Abschnitt des Sauggehäuses 49 schließen die Begrenzungsbleche 69 den Arbeitsraum 41, der sich auf der Unterseite des in 3 dargestellten Abschnitts befindet und in den man am Druckkammergehäuse 33 vorbei durch einen Spalt 71 gewissermaßen ”hineinsieht”, gegenüber der Absaugung 55 ab.
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Das Fluid und das von der Fläche 35 abgelöste Material werden hauptsächlich durch die Saugöffnung 57 und auch durch den um das Druckkammergehäuse 33 herumlaufenden Spalt 71 angesaugt. In den übrigen Bereichen unterbinden die Begrenzungsbleche 69, das Druckkammergehäuse 33 und der mittlere Abschnitt des Sauggehäuses 49 eine Strömungsverbindung zwischen dem Arbeitsraum 41 und der Absaugung 55.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Fluid
- 13
- Zuleitung
- 15
- Aufteileinrichtung
- 16
- seitlicher Rohrstutzen
- 17
- erster Fluidstrom
- 19
- zweiter Fluidstrom
- 21
- Stutzen der Absaugeinrichtung
- 23
- Schlauch
- 25
- Öffnung
- 27
- Druckkammer
- 29
- Schnellverbinder
- 31
- Überwurfmutter
- 33
- Druckkammergehäuse
- 35
- Fläche
- 37
- Austrittsöffnung
- 39
- Fluidstrahl
- 41
- Arbeitsraum
- 43
- Dichtlippe
- 45
- Rad
- 47
- Radachse
- 49
- Sauggehäuse
- 51
- Stutzen des Sauggehäuses
- 53
- Ansaugrohr
- 55
- Absaugung
- 57
- Saugöffnung
- 59
- Venturi-Düse
- 61
- Austrittsrohr
- 63
- Austrittskanal
- 65
- Entsorgungsschlauch
- 67
- Leiste
- 69
- Begrenzungsblech
- 71
- Spalt