DE4002787C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Stein- oder Metalloberflächen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung, wie sie aus der EP 01 71 448 B1 bekannt ist.

Mit einer solchen Vorrichtung können sowohl Kunststeinober­ flächen, wie beispielsweise Betonoberflächen, aber auch Natur­ steinoberflächen, wie beispielsweise Kalkstein- oder Granit­ oberflächen, gereinigt werden.

Die Reinigung solcher Steinoberflächen, aber auch der Ober­ flächen von meist aus Bronze gegossenen Denkmälern, gewinnt aufgrund der starken Luftverschmutzung ständig mehr an Bedeu­ tung. Denn bei der Reinigung solcher empfindlichen Oberflä­ chen soll in der Regel nur die Schmutzschicht entfernt wer­ den, während die darunterliegende, durch atmosphärische Verun­ reinigungen angegriffene Materialschicht erhalten bleiben soll.

Wichtig ist also, daß so wenig Material wie möglich abgehoben wird. Insbesondere darf das unter der Schmutzschicht liegen­ de Stein- oder Metallmaterial nicht abgetragen werden. Bei Bronze-Figuren darf nicht einmal die oft vorhandene, natür­ liche Patina abgetragen werden.

Eine Vorrichtung zum Reinigen von Stein- oder Metalloberflä­ chen der angegebenen Gattung, die diese Anforderungen erfüllt, geht aus der EP 01 71 448 B1 hervor und weist die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale auf.

Bei dieser Reinigungsvorrichtung enthält das austretende Rei­ nigungsgemisch einen hohen Anteil an Luft und bekommt damit den Charakter einer Wasser-in-Luft-Dispersion. Da der Kegel aus dem Reinigungsgemisch sich um die Achse von Kammer und Auslaßdüse dreht, legen die Strahlgutpartikel eine sich wen­ delförmig und ebenspiralig erstreckende Bahnkurve zurück, in deren Verlauf sie auf die zu reinigenden Flächen nahezu tan­ gential, jedoch mit hoher Geschwindigkeit, auftreffen. Dadurch wird die Schmutzschicht "abgewischt", ohne daß die darunter befindliche, gegebenenfalls sehr empfindliche Materialschicht abgetragen wird.

Noch nicht optimal gelöst ist bei der bekannten Vorrichtung nach der EP 01 71 448 B1 die Erzeugung des erforderlichen, sehr turbulenten Reinigungsgemisches aus dem hochzerstäubten Wasser einerseits und der Kombination Luft/Granulat anderer­ seits. Dies gilt insbesondere für sehr kleine Düsen mit ent­ sprechend kleiner, rotationssymmetrischer Kammer, da hierbei die Mischstrecken entsprechend kurz sind und sich deshalb nicht das erforderliche Reinigungsgemisch bilden kann, das sich um die Achse von Kammer und Auslaßdüse dreht.

Aus dem DE-GM 76 39 335 ist eine Reinigungsvorrichtung in Form einer Pistole bekannt, mit der Sand oder ähnliche abrasive Mittel in Form eines Strahles ausgestoßen werden können. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind zur Verringerung des Verschleißes und zur Erhöhung der Strahlleistung koaxial zum jenseits einer Mischung liegenden Strahlrohr angeordnete Strahlmitteldüsen vorgesehen. Diese sind im Hinblick auf die Achslinie spitzwinklig ausgerichtet und in benachbarten Positionen angeordnet. Hierdurch soll der durch den sich linear ausbreitenden Arbeitsstrahl entstehende Verschleiß der Düsen und der Mischkammer erheblich reduziert werden, wobei zudem die Arbeitsleistung der bekannten Vorrichtung verbessert sein soll. Jedoch ist diese bekannte Vorrichtung nicht dazu in der Lage, die erwünschten Ergebnisse auch für einen rotierenden Arbeitsstrahl zu erzielen.

Aus der DE 35 28 137 A1 ist eine Spritzdüse bekannt, mittels welcher abrasives Strahlgut in einem Arbeits- bzw. Reinigungsstrahl verwendet werden kann, wobei die bekannte Spritzdüse gegenüber diesen abrasiven Materialien wider­ standsfähiger und verschleißfester ist. Hierzu sind die Wände der bekannten Spritzdüse mit elastischen Materialien, wie z. B. Gummi, ausgekleidet. Ein Material wie Gummi könnte jedoch einem rotierenden Strahl mit abrasiven Strahlbestandteilen nicht hinreichend lange widerstehen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Strahldüse dahingehend weiterzubilden, daß sie bei geringem Verschleiß kleiner und kompakter ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Zweckmäßige Ausführungsformen werden durch die Merkmale der Unteransprüche definiert.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen darauf, daß durch die Verengung des Strömungsquerschnittes des zweiten Einlasses im Bereich seiner Einmündung in die rotationssymmetrische Kammer das Gemisch Luft/scharfkantiges Granulat stark beschleunigt wird, dieses Gemisch tritt also mit einem hohen Strömungsimpuls in die rotationssymmetrische Mischkammer ein und versetzt das dort befindliche, hochzerstäubte Wasser in eine Drehbewegung um die Achse von Kammer und Auslaßdüse, wie sie für den angestrebten "Wischeffekt" erforderlich ist. Da das Gemisch zerstäubtes Wasser/Luft/scharfkantiges Granulat mit hoher Geschwindigkeit aus der rotationssymmetrischen Mischkammer in den anschließenden, sich konisch verjüngenden Teil eintritt, kann es insbesondere im Mündungsbereich der Bohrung dieses konischen Teils ebenfalls zu starken Verschleißerscheinungen kommen; aus diesem Grunde wird in den Mündungsbereich des konischen Teils ein Ring aus einem verschleißfesten Material, insbesondere einem keramischen Werkstoff, eingesetzt, der gegebenenfalls zusammen mit der Verschleißhülse ausgetauscht werden kann.

Dadurch läßt sich auch bei sehr kleiner und insbesondere kur­ zer rotationssymmetrischer Mischkammer, wie sie für die sogenann­ ten "Minidüsen" verwendet wird, eine ausreichende Turbulenz erzeugen.

Gute Ergebnisse werden erzielt, wenn der Durchmesser des freien Strömungsquerschnittes des zweiten Einlasses, ausgehend von seinem Anfangswert, etwa auf die Hälfte reduziert wird, so beispielsweise ein Anfangsdurchmesser von etwa 10 mm auf einen Enddurchmesser von etwa 5 mm.

Um die stark beschleunigte Strömung zu stabilisieren, sollte diese Beschleunigungsstrecke eine Länge von mindestens 5 mm haben; gute Ergebnisse werden mit einer Länge der Beschleuni­ gungsstrecke von etwa 15 mm erreicht.

Es ist prinzipiell möglich, den Übergang von dem großen Durchmesser auf den kleinen Durchmesser des Strömungsquer­ schnittes des zweiten Einlasses kontinuierlich auszugestalten, beispielsweise durch ein sich konisch verjüngendes Übergangs­ stück. Insbesondere aus fertigungstechnischen Gründen werden jedoch zwei Bohrungen mit entsprechend unterschiedlichen Durchmessern in dem zweiten Einlaß hergestellt, wodurch sich ein schulterartiger Absatz ergibt, der jedoch nur eine sehr geringe Auswirkung auf das Strömungsverhalten hat.

Da das hochbeschleunigte Gemisch Luft/scharfkantiges Granu­ lat mit hoher Geschwindigkeit in die rotationssymmetrische Kammer eintritt und dann mit entsprechend hoher Geschwindig­ keit auf die gegenüberliegende Wand der Kammer auftrifft, kommt es dort zu einem starken Verschleiß. Aus diesem Grunde wird bei einer bevorzugten Ausführungsform in die rotations­ symmetrische Mischkammer eine zusätzliche Hülse aus keramischem Werkstoff, insbesondere Sinterkeramik, eingesetzt, die gegebe­ nenfalls ausgetauscht werden kann.

Um den Austausch dieser Verschleißhülse zu vereinfachen, wird nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der ko­ nische Teil mit der Auslaßhülse über eine Schraubverbindung, beispielsweise eine Überwurfmutter mit der rotationssymmetrischen Kammer verbunden. Durch Lösen die­ ser Mutter kann also der konische Teil mit der Auslaßdüse von der rotationssymmetrischen Kammer getrennt und dann die "Ver­ schleißhülse" aus der rotationssymmetrischen Kammer herausge­ zogen und durch eine neue Hülse ersetzt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegende, schematische Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine erste Ausfüh­ rungsform des Mischkopfes einer Vorrichtung zum Rei­ nigen von Oberflächen.

Der aus Fig. 1 ersichtliche, allgemein durch das Bezugszeichen 10 angedeutete Mischkopf besteht aus mehreren Einzelteilen, die fest miteinander verbunden, etwa verschraubt, verlötet, verschweißt oder verklebt, sind.

Im einzelnen weist der Mischkopf 10 zwei Hauptteile auf, und zwar eine im wesentlichen kreiszylindrische, hülsenförmige Mischkammer 16 und einen an diese dicht angesetzten Düsenkörper 20 mit einer Auslaßdüse 22, der im folgenden auch als "Düsenkörper" bezeichnet werden soll.

Die hülsenförmige Mischkammer 16 und der Düsenkörper 20 sind je­ weils rotationssymmetrisch zu einer gemeinsamen Hauptachse 24 ausgebildet. Die hülsenförmige Mischkammer 16 weist einen ersten Abschnitt mit einer zur Hauptachse 24 koaxialen Bohrung auf, in der dichtend ein erster Einlaß in Form eines Rohrstutzens 12 eingeschraubt oder einge­ setzt ist. Dieser Rohrstutzen 12 erstreckt sich, vom Ende der hülsenförmigen Mischkammer 16 ausgehend, nur über weniger als die erste Hälfte der Bohrung.

Der zweite Teil der hülsenförmigen Mischkammer 16 weist eine eben­ falls zur Hauptachse 24 koaxiale Bohrung auf, deren Innenraum die eigentliche Mischkammer M bildet. Hierbei ist der Durchmes­ ser der Mischkammer M größer als der Durchmesser der Bohrung, von der aus ein kegelstumpfförmig abgeschrägter Übergang in die Mischkammer M führt.

In das in die Mischkammer M mündende Ende der Bohrung ist von der Mischkammer M her ein Düsenstück 18 eingesetzt oder einge­ schraubt. Dieses Düsenstück 18 besteht aus einem hochverschleiß­ festen, insbesondere keramischen, Werkstoff und ist als verhält­ nismäßig dünnwandiger Hohlkörper mit einer auf der Hauptachse 24 liegenden Zerstäubungsdüse 19 ausgebildet.

Der Rohrstutzen 12 ist an eine Druckwasserzuleitung mit einer Druckwasserquelle (nicht dargestellt) angeschlossen.

Eine Seitenwand der Mischkammer M wird etwa in ihrem mittleren Bereich von einer Bohrung 26 eines zweiten Einlasses in Form eines Strahlgut-Zuleitungsstutzens 14 durchbrochen, der im wesentlichen zylindrisch ausgebildet so­ wie koaxial zu seiner Bohrung 26 angeordnet ist und eine gemein­ same Mittelachse 28 mit der Bohrung 26 hat. Die Mittelachse 28 verläuft unter einem Winkel zur Hauptachse 24 und kreuzt die Hauptachse an einem Punkt, der von dem von dem Düsenkörper 20 abgewandten Ende der Mischkammer M einen Abstand hat, der etwa einem Viertel der Gesamtlänge der Mischkammer M entspricht.

Die Einmündung des Strahlgut-Zuleitungsstutzens 14 in die Misch­ kammer M befindet sich etwa in der Mitte der Mischkammer M.

Die Mittelachse 28 des Zuleitungsstutzens 14 verläuft hinter der Hauptachse 24 und ist somit in Blickrichtung der Fig. 1 gegenüber diesem ein gewisses Maß versetzt.

Der Strahlgut-Zuleitungsstutzen 14 ist an seinem von der Misch­ kammer M abgewandten Ende abgesetzt, so daß ein Strahlgut/Luft- Zuleitungsschlauch (nicht dargestellt) auf das abgesetzte Ende aufgeklemmt werden kann.

Der Düsenkörper 20 weist einen ersten, kurzen Abschnitt mit kreiszylindrischer Umfangsfläche und an diesen anschließend einen wesentlich längeren Abschnitt mit sich kegelstumpfförmig verjüngender Außenfläche auf. Der zylindrische Abschnitt ist von seinem Ende her so ausgebohrt, daß dieser Abschnitt über das zugewandte Ende der rotationssymmetrischen Mischkammer 16 unter Zwischenschaltung einer ringförmigen Abdichtung 30 befestigt werden kann; diese Abdichtung kann auch durch eine Löt- oder Schweißstelle gebildet werden.

Der Düsenkörper 20 weist eine sich zunächst verjüngende und dann wieder erweiternde, die eigentliche Auslaßdüse 22 bildende Düsenbohrung auf.

Somit wird, ausgehend von der Zerstäubungsdüse 19, bis zum Aus­ laßende des Düsenkörpers 20, ein in bezug auf die Hauptachse 24 rotationssymmetrischer Innenraum gebildet, der sich zunächst kreiszylindrisch über die Länge der Mischkammer M erstreckt, in der Nähe von deren Ende sich dann konisch erweitert, sich im anschließenden Düsenkörper 20 dann allmählich bis zu einer Eng­ stelle konisch verengt und von dort aus wieder konisch bis zur Auslaßdüse 22 erweitert.

Der bisher beschriebene Mischkopf 10 hat den herkömmlichen, bei­ spielsweise aus der EP 01 71 448 B1 bekannten Aufbau und erzeugt bei den entsprechenden Betriebsbedingungen in der Mischkammer M ein turbulentes Gemisch aus hochzerstäubtem Wasser/Luft/scharf­ kantiges Granulat, bei dem die aus der Auslaßdüse 22 austreten­ den Strahlpartikel eine wendelförmige und ebenspiralige Bahnkurve zurücklegen, in deren Verlauf sie nahezu tangential mit hoher Geschwindigkeit auf die zu reinigende Fläche auftreffen und da­ durch die Schmutzteilchen "abwischen".

Während jedoch in der EP 01 71 448 B1 davon gesprochen wird, daß sich die Bohrung 26 in dem Zuführstutzen 14 vom Einlaß bis zur Mündung in die Mischkammer M kegelig erweitert, wird bei der aus der Figur ersichtlichen Ausführungsform dieses Misch­ kopfes 10 eine Bohrung 26 in dem Zuführstutzen 14 vorgesehen, die aus zwei diskreten Bereichen besteht, nämlich einem ersten Bereich 26a mit einem größeren Durchmesser, beispielsweise von etwa 10 mm, und einem zweiten Bereich 26b mit einem kleineren Durchmesser, beispielsweise von etwa 5 mm, der sich an den er­ sten Bereich 26a anschließt und bis zur Einmündung der Bohrung 26 in die Mischkammer M erstreckt. Die Länge dieses zweiten Bereiches 26b mit verringertem Durchmesser sollte mindestens 10 mm betragen und liegt bei der dargestellten Ausführungsform bei etwa 15 mm.

In dem zweiten Bereich 26b mit verringertem Durchmesser wird das Gemisch Luft/scharfkantiges Granulat stark beschleunigt und tritt deshalb mit entsprechend hoher Geschwindigkeit und damit hohem Impuls in die Mischkammer M ein, wo es auf das zerstäubte Wasser trifft und diesem die gewünschte Drall-Kom­ ponente gibt, um den rotierenden Reinigungskegel zu erzeugen.

Bei den Mischkopf 10 nach der Figur ist in der rotationssymme­ trischen Mischkammer 16 eine rohrförmige Hülse 30 aus einem ver­ schleißfesten Material, insbesondere einem keramischen Werk­ stoff, angeordnet, deren Innenraum die Mischkammer M bildet.

Bei der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die Hül­ se 30 von dem Düsenstück 18 zum Düsenkörper 20, wird also zwischen diesen beiden Teilen gehalten.

Als Alternative hierzu ist es auch möglich, die Innenwand der rotationssymmetrischen Mischkammer 16 nit einem umlaufenden, ringförmigen Steg zu versehen, der als Anschlag und damit als Fixierung für die Hülse 30 dient.

Die gemäß der Darstellung in der Figur linke Stirnfläche des Düsenkörpers 20 liegt an der rechten, ringförmigen Stirn­ fläche der rotationssymmetrischen Mischkammer 16 an; die Verbin­ dung zwischen diesen beiden Teilen wird durch eine Überwurf­ mutter 32 hergestellt, die die Ränder der beiden Teile über­ greift. Die Ränder sind mit entsprechenden Gewinden versehen, so daß die Mischkammer 16 und der Düsenkörper 20 mittels der Überwurfmutter 32 miteinander verschraubt werden können.

Die der Mischkammer 16 zugewandte Mündung des Düsenkörpers 20 ist mit einer umlaufenden ringförmigen Nut versehen, in der ein Verschleißring 34 aus einem verschleißfesten Material, insbesondere einem keramischen Werkstoff, zum Beispiel Sin­ terkeramik, angeordnet ist.

Durch Abschrauben der Überwurfmutter 32 kann also der Düsen­ körper 20 von der rotationssymmetrischen Mischkammer 16 getrennt und dann die Hülse 30 bzw. der Ring 34 ausgetauscht werden.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Reinigen von Oberflächen

• a) mit einer rotationssymmetrischen Mischkammer (16, M)
• b) mit einem ersten Einlaß (12) für die Zuführung von Wasser in Achsrichtung der Mischkammer (16, M)
• c) mit einer auf der Achse (24) der Mischkammer (16, M) liegenden Zerstäubungsdüse (19) für das zugeführte Wasser,
• d) mit einem zweiten, winklig in die Mischkammer (16, M) einmündenden Einlaß (14) für die Zuführung von mit scharfkantigem Granulat versetzter Luft in die Mischkammer (16, M),
• e) mit einem sich an die Mischkammer (16, M) anschließenden, sich konisch verjüngenden Düsenkörper (20), und
• f) mit einer sich nach außen konisch erweiternden Auslaßdüse (22) in dem Düsenkörper,

dadurch gekennzeichnet, daß

• g) der freie Strömungsquerschnitt des zweiten Einlasses (14) im Bereich (26b) seiner Einmündung in die Mischkammer (16, M) einen verringerten Durchmesser hat,
• h) die der Mischkammer (16, M) zugewandte Einmündung des Düsenkörpers (20) in dem Bereich, in welchem das Luft/- Granulatgemisch auf die Wand des Düsenkörpers (20) auf­ trifft, mit einem Verschleißring (34) aus einem verschließfesten Material, insbesondere aus einem keramischen Werkstoff versehen ist, der in einer Ringnut im Düsenkörper (20) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (26b) mit verringertem Durchmesser des zweiten Einlasses (14) eine Länge von 5 mm bis 18 mm aufweist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Bereiches (26b) mit verringertem Durchmesser des zweiten Einlasses (14) etwa halb so groß wie der normale Durchmesser des freien Strömungsquerschnittes des zweiten Einlasses (14) ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Bereiches (26b) mit verringertem Durchmesser des zweiten Einlasses (14) im Bereich von 2,5 bis 7,5 mm, insbesondere bei etwa 5 mm, liegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischkammer (16, M) eine rohrförmige Hülse (30) aus einem verschleißfesten Material, insbesondere aus einem keramischen Werkstoff, angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (20) über eine Schraubverbindung (32) an der Mischkammer (16) angebracht ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswechslung des Verschleißringes (34) die Ringnut in der Mischkammer (16, M) zugewandten Mündung des Düsenkörpers (20) angeordnet ist, so daß der Verschleißring (34) auf einer Seite durch die Stirnwand der Mischkammer (16) fixiert ist.