EP2961569A1 - Device and method for particle blasting by means of frozen gas particles - Google Patents
Device and method for particle blasting by means of frozen gas particlesInfo
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- EP2961569A1 EP2961569A1 EP14713389.6A EP14713389A EP2961569A1 EP 2961569 A1 EP2961569 A1 EP 2961569A1 EP 14713389 A EP14713389 A EP 14713389A EP 2961569 A1 EP2961569 A1 EP 2961569A1
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B24C11/005—Selection of abrasive materials or additives for abrasive blasts of additives, e.g. anti-corrosive or disinfecting agents in solid, liquid or gaseous form
Definitions
- a device for particle blasting with frozen particles which holds the blasting medium in liquid form and thus belongs to the group of snow blasters.
- the device has a nozzle housing which includes an outer and an inner cavity.
- the inner cavity thereby constitutes an expansion or agglomeration space, which has an inlet connected to the liquefied gas supply for introducing a liquefied gas at its inlet upstream longitudinal end, and has an orifice at its downstream longitudinal end.
- the mouth opening has a substantially larger cross-section than the inlet.
- This inner cavity is surrounded at least in the region of its mouth opening by an outer cavity, which is connected to at least one carrier gas supply.
- An initially tapered acceleration nozzle adjoins the mouth opening of the expansion chamber and the outer cavity in the flow direction, which has a carrier gas inlet located laterally, in particular on all sides of the mouth, as an outlet of the outer cavity.
- the cross section of the carrier gas inlet is variably adjustable.
- the metering device may have an inner diameter which is significantly less than an inner diameter of the expansion space, so that the liquefied gas leaving the metering device may expand abruptly, whereby a mixture of frozen gas particles and gas may form.
- the particle beam device has several relaxation chambers, each having a metering device. A slow flow velocity in the expansion space has an advantageous effect on the amount of the resulting agglomerated frozen gas particles. Increasing the amount of liquefied gas supplied while maintaining the size of the expansion space would increase the flow rate and destroy a higher proportion of gas particles.
- the agglomeration wheel is arranged adjacent to the connection channel between the expansion space and the flow channel.
- the agglomeration wheel may be located adjacent to the connection channel and define one side of the connection channel.
- the Agglomerationsrad can also be arranged in the connecting channel between the expansion space and the flow channel.
- the agglomeration wheel is arranged with a second agglomeration wheel in the connecting channel between the expansion space and the flow channel.
- the connection channel can be understood in this case as a connection of the expansion space to the flow channel and on the one hand, the area between the Agglomerationszumn, as well as a flexible hose, which is intended to transport the agglomerated frozen and compressed gas particles to the flow channel.
- the outlet has an acceleration nozzle.
- the acceleration nozzle may, for example, be designed as a broad jet nozzle and be designed to accelerate the mixture jet, comprising the agglomerated frozen gas particles and the carrier gas.
- the relaxation space and the accumulation and compression roller are in this case arranged in a generating device, which is connected via a flexible hose to the accelerating nozzle of the hand-held device.
- the agglomerated frozen gas particles can be transported solely by the gas fraction formed during the expansion of the liquefied gas, and on the other hand, the transport of the agglomerated frozen gas particles to the accelerating nozzle can be sucked in with a Venturi nozzle in the immediate vicinity of the acceleration nozzle.
- a liquefied gas for example C0 2 gas
- C0 2 gas a liquefied gas
- the metering devices 5 can each be set individually, so that a part of the metering devices 5 can be opened, for example, and a part can be closed.
- all inlets 4 open into the same reservoir with liquefied gas.
- each inlet 4 may be connected to a separate liquefied gas reservoir (not shown).
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Abstract
The invention relates to a particle blasting device (11, 11') and a method for generating a mixed jet composed of frozen particles, in particular CO2 particles, and a carrier gas and for pressure blasting by means of the mixed jet composed of frozen gas particles and the carrier gas. The particle blasting device (11, 11') has a flow duct (3), an expansion space (2), a rotatable agglomeration wheel (6), a connecting duct (12) between the expansion space (2) and the flow duct (3), and an outlet (8). The flow duct (3) has an inlet (10) for introducing a carrier gas. The expansion space (2) serves to generate agglomerated frozen gas particles from a liquefied gas and has an inlet (4) for introducing the liquefied gas. The rotatable agglomeration wheel (6) serves to agglomerate gas particles and is connected downstream of the expansion space (2) and arranged between the expansion space (2) and the flow duct (3). The expansion space (2) is connected to the flow duct (3) via the connecting duct (12). The outlet (8) is arranged at a distal end (13) of the flow duct (3) and configured to accelerate a mixed jet comprising the gas particles and the carrier gas.
Description
Vorrichtung und Verfahren zum Partikelstrahlen mittels gefrorener Gaspartikel Apparatus and method for particle blasting using frozen gas particles
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Gemischstrahls aus gefrorenen Partikeln, insbesondere C02 Partikeln, und einem Trägergas und zum Druckstrahlen mittels des Gemischstrahls aus gefrorenen Gaspartikeln und dem Trägergas. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum C02-Schneestrahlen mittels eines Gemischstrahls aus gefrorenen C02-Gaspartikeln und einem Trägergas. Gefrorene Gaspartikel bzw. Gaspartikel sind Partikel eines Stoffes, der bei gewöhnlicher Umgebungstemperatur und gewöhnlichem Umgebungsdruck gasförmig ist. Gewöhnliche Umgebungstemperaturen liegen im Bereich zwischen -50° C und 65° C. Gewöhnliche Umgebungsdrücke liegen im Bereich zwischen 300 hPa und 1 100 hPa. Die Gaspartikel entstehen durch Agglomeration von Gasteilchen und bilden temporär, d.h. bis zu einer Sublimation des Gaspartikels, einen Feststoff. The invention relates to an apparatus and a method for producing a mixture jet of frozen particles, in particular C0 2 particles, and a carrier gas and for pressure blasting by means of the mixture jet of frozen gas particles and the carrier gas. In particular, the invention relates to an apparatus and a method for C0 2 -snowing jet by means of a mixture jet of frozen C0 2 gas particles and a carrier gas. Frozen gas particles are particles of a substance which is gaseous at ordinary ambient temperature and pressure. Normal ambient temperatures are in the range between -50 ° C and 65 ° C. Normal ambient pressures are in the range between 300 hPa and 1 100 hPa. The gas particles are formed by agglomeration of gas particles and form a temporary, ie until a sublimation of the gas particle, a solid.
Das Strahlen mit festem Kohlendioxid konnte sich in den letzten Jahren in den unterschiedlichsten Anwendungsfeldern etablieren. Sobald sensible Oberflächen entschichtet bzw. gereinigt werden müssen oder eine Sekundärverunreinigung durch Strahlmittel unerwünscht ist, kann diese Technologie ihre Vorteile zur Geltung bringen. Die niedrige Härte von festem Kohlendioxid ermöglicht die beschädigungsfreie Bearbeitung eines großen Werkstoffspektrums und durch die Sublimation des Strahlmittels muss lediglich die entfernte, sortenreine Beschichtung oder Verschmutzung entsorgt werden.
Beim Strahlen mittels gefrorener Gaspartikel wird das Strahlmittel pneumatisch beschleunigt und auf die zu bearbeitende Oberfläche aufgebracht. Im Gegensatz zur rein mechanischen Wirkung anderer Strahlmittel beruht das Strahlen mit gefrorenen Gaspartikeln auf drei unterschiedlichen Wirkmechanismen. Durch die geringe Temperatur des Strahlmittels kommt es zur thermischen Spannung zwischen Beschichtung und Verunreinigung des Substrats. Des Weiteren führt die kinetische Energie der gefrorenen Gaspartikel zu einer mechanischen Abtrennung, die durch den dritten Effekt, den Druckstoß aufgrund der schlagartigen Sublimation der gefrorenen Gaspartikel, unterstützt wird. The blasting with solid carbon dioxide has been able to establish itself in the most diverse fields of application in recent years. As soon as sensitive surfaces have to be stripped or cleaned or secondary contamination by blasting media is undesirable, this technology can bring its advantages to advantage. The low hardness of solid carbon dioxide makes it possible to process a wide range of materials without damage, and the sublimation of the blasting medium requires only disposal of the removed, unmixed coating or contamination. When blasting by means of frozen gas particles, the blasting agent is pneumatically accelerated and applied to the surface to be processed. In contrast to the purely mechanical effect of other blasting agents, blasting with frozen gas particles is based on three different mechanisms of action. The low temperature of the blasting medium causes the thermal stress between coating and contamination of the substrate. Furthermore, the kinetic energy of the frozen gas particles leads to a mechanical separation, which is supported by the third effect, the pressure surge due to the sudden sublimation of the frozen gas particles.
Derartige Vorrichtungen und Verfahren sind grundsätzlich bekannt und es existieren eine Vielzahl von unterschiedlichen Bauarten, welche dem Gemischstrahl aus gefrorenen Gaspartikeln und dem Trägergas unterschiedliche Eigenschaften in Bezug auf zum Beispiel Geschwindigkeit, Volumenstrom, Größe, Anzahl und Ausprägung der gefrorenen Gaspartikel verleihen, so dass während des Betriebs eine gewünschte Wirkung auf dem Werkstück bzw. der Oberfläche erzielt werden kann. Dabei unterscheidet man vor allem zwei unterschiedliche Grundprinzipien in der Bauart. Die erste Bauart, auch als Trockeneisstrahler bezeichnet, unterscheidet sich von der zweiten Bauart, welche auch als Schneestrahler bezeichnet wird, dadurch, dass erste aus der festen Phase und zweite aus der flüssigen Phase die Gemischstrahlen erzeugen. Für das Trockeneisstrahlen wird das Strahlmittel in einem separaten Prozess in Form von Pellets oder Blöcken hergestellt und anschließend in einer Strahlanlage dem Druckluftstrom zudosiert. Such devices and methods are basically known and there are a variety of different types, which give the mixed jet of frozen gas particles and the carrier gas different properties in relation to, for example, speed, volume flow, size, number and expression of the frozen gas particles, so that during the Operation, a desired effect on the workpiece or the surface can be achieved. In particular, two different basic principles are distinguished in design. The first type, also referred to as a dry ice blaster, differs from the second type, which is also referred to as a snow blaster, in that first of the solid phase and second of the liquid phase produce the blended streams. For dry ice blasting, the blasting agent is produced in a separate process in the form of pellets or blocks and then added to the compressed air stream in a blasting system.
Das Funktionsprinzip der vorliegenden Erfindung basiert auf der Verwendung von verflüssigtem Gas, somit bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zum Druckstrahlen mittels eines Gemischstrahls aus gefrorenen Gaspartikeln und einem Trägergas gemäß der zweiten Bauart. The operating principle of the present invention is based on the use of liquefied gas, thus the present invention relates to a device for pressure blasting by means of a mixture jet of frozen gas particles and a carrier gas according to the second type.
Dementsprechend wird bei den hier beschriebenen Vorrichtungen das Strahlmittel, insbesondere C02, in flüssiger Form unter Druck vorgehalten. Accordingly, in the devices described here, the blasting agent, in particular C0 2 , held in liquid form under pressure.
Auch bei dieser, auch als Schneestrahler bezeichneten Bauart, sind verschiedene Bauvarianten bekannt. Also in this, also referred to as a snow blaster design, various construction variants are known.
Eine Vorrichtung nach dem Prinzip der Zweistoffringdüse wird in DE 199 26 1 19 C2 beschrieben. Bei der Zweistoffringdüse wird das flüssige Gas am Düsenaustritt auf Umgebungsdruck entspannt. Die entstehenden Schneepartikel werden durch einen Mantelstrahl aus überschallschneller Druckluft gebündelt und beschleunigt.
In einer Druckstrahlvorrichtung mit Agglomerationskammer wird das verflüssigte Gas zusammen mit dem Trägergasstrom in eine Agglomerationskammer eingeleitet und entspannt. Im Vergleich zu der Zweistoffringdüse entstehen dabei größere Schneepartikel, die mit der Druckluft in einer nachfolgenden Düse beschleunigt, zu einer deutlich höheren Abrasivität führen. Solch ein Verfahren und eine derartige Vorrichtung werden in der DE 102 43 693 B3 beschrieben. A device according to the principle of Zweistoffringdüse is described in DE 199 26 1 19 C2. In the Zweistoffringdüse the liquid gas is released at the nozzle outlet to ambient pressure. The resulting snow particles are bundled and accelerated by a sheath jet of super-fast compressed air. In a pressure jet device with agglomeration chamber, the liquefied gas is introduced together with the carrier gas stream into an agglomeration chamber and expanded. Compared to the two-nozzle nozzle, larger snow particles are generated, which accelerate with the compressed air in a subsequent nozzle, resulting in a significantly higher abrasiveness. Such a method and device are described in DE 102 43 693 B3.
Während die erste Bauvariante mit Zweistoffringdüse den Nachteil aufweist, eine geringe Abrasivität zu besitzen, weist die zweite Bauvariante der Druckstrahlvorrichtung mit Agglomerationskammer die Nachteile auf, dass im Betriebsfall ein hoher Druckluftverbrauch zu verzeichnen ist. Darüber hinaus lagern sich im Inneren der Agglomerationskammer gefrorene Gaspartikel an den Außenwänden ab und lösen sich in unregelmäßigen Abständen und in Undefinierter Größe von den Außenwänden ab. Dadurch kommt es zu impulsartigen höheren Abtragsleistungen und somit zu einem inhomogenen Strahlbild. While the first construction variant with two-nozzle nozzle has the disadvantage of having a low abrasiveness, the second construction variant of the pressure-jet apparatus with agglomeration chamber has the disadvantages that a high compressed-air consumption can be recorded during operation. In addition, inside the agglomeration chamber, frozen gas particles deposit on the outer walls and separate from the outer walls at irregular intervals and in an undefined size. This results in impulsive higher removal rates and thus in an inhomogeneous spray pattern.
Aus DE 202 14 063 U1 ist eine C02-Kaltgasdüse zum Druckstrahlen mittels eines Gemischstrahles aus C02-Partikeln und Druckluft bekannt. Dabei wird ein dichtes Fluid durch ein inneres Rohr eingeleitet, welches von einer Gasleitung umgeben wird. In einer sich in Strahlrichtung verjüngenden Düse vereinigen sich die Ströme des Gases und des dichten Fluids. Das innere Rohr ist dabei so ausgebildet, dass sein vom Einlass abgewandtes Ende in eine Kammer zurückgezogen werden kann, welche im Vergleich zum konstanten Querschnitt des inneren Rohres einen größeren Querschnitt aufweist. From DE 202 14 063 U1 a C0 2 -Kaltgasdüse for pressure blasting by means of a mixture jet of C0 2 particles and compressed air is known. In this case, a dense fluid is introduced through an inner tube, which is surrounded by a gas line. In a jet-tapered nozzle, the streams of the gas and the dense fluid combine. The inner tube is designed so that its end facing away from the inlet can be withdrawn into a chamber, which has a larger cross section compared to the constant cross section of the inner tube.
Das Dokument US 5,725,154 zeigt eine Sprühkanone zum Reinigen unter Verwendung eines dichten Fluids wie C02. Dabei wird ein dichtes Fluid durch ein inneres Rohr eingeleitet, welches von einer Gasleitung umgeben wird. In einer sich in Strahlrichtung verjüngenden Düse vereinigen sich die Ströme des Gases und des dichten Fluids. Das innere Rohr ist dabei so ausgebildet, dass sein vom Einlass abgewandtes Ende in eine Kammer zurückgezogen werden kann, welche im Vergleich zum konstanten Querschnitt des inneren Rohres einen größeren Querschnitt aufweist. Document US 5,725,154 shows a spray gun for cleaning using a dense fluid such as C0 2 . In this case, a dense fluid is introduced through an inner tube, which is surrounded by a gas line. In a jet-tapered nozzle, the streams of the gas and the dense fluid combine. The inner tube is designed so that its end facing away from the inlet can be withdrawn into a chamber, which has a larger cross section compared to the constant cross section of the inner tube.
Aus DE 10 2007 018 338 A1 ist eine Vorrichtung zum Partikelstrahlen mit gefrorenen Partikeln bekannt, welche das Strahlmedium in flüssiger Form vorhält und damit zur Gruppe der Schneestrahler gehört. Die Vorrichtung verfügt über ein Düsengehäuse, das einen äußeren und einen inneren Hohlraum einschließt. Der innere Hohlraum stellt dabei einen Entspannungs- bzw. Agglomerationsraum dar, welcher über einen mit der Zuführung für verflüssigtes Gas verbundenen Einlass zum Einleiten eines verflüssigten Gases an seinem
stromaufwärts gelegenen Längsende, sowie über eine Mündungsöffnung an seinem stromabwärts gelegenen Längsende verfügt. Die Mündungsöffnung weist dabei einen wesentlich größeren Querschnitt auf als der Einlass. Dieser innere Hohlraum ist zumindest im Bereich seiner Mündungsöffnung von einem äußeren Hohlraum umgeben, der mit wenigstens einer Trägergaszuführung verbunden ist. An die Mündungsöffnung des Entspannungsraums und an den äußeren Hohlraum schließt sich in Strömungsrichtung eine sich zunächst verjüngende Beschleunigungsdüse an, welche einen seitlich insbesondere allseits der Mündungsöffnung befindlichen Trägergaseinlass als Auslass des äußeren Hohlraums aufweist. Der Querschnitt des Trägergaseinlasses ist veränderlich einstellbar. From DE 10 2007 018 338 A1, a device for particle blasting with frozen particles is known, which holds the blasting medium in liquid form and thus belongs to the group of snow blasters. The device has a nozzle housing which includes an outer and an inner cavity. The inner cavity thereby constitutes an expansion or agglomeration space, which has an inlet connected to the liquefied gas supply for introducing a liquefied gas at its inlet upstream longitudinal end, and has an orifice at its downstream longitudinal end. The mouth opening has a substantially larger cross-section than the inlet. This inner cavity is surrounded at least in the region of its mouth opening by an outer cavity, which is connected to at least one carrier gas supply. An initially tapered acceleration nozzle adjoins the mouth opening of the expansion chamber and the outer cavity in the flow direction, which has a carrier gas inlet located laterally, in particular on all sides of the mouth, as an outlet of the outer cavity. The cross section of the carrier gas inlet is variably adjustable.
Während der Strömung des Gemisches aus gefrorenen Gaspartikeln und Gas durch den Entspannungsraum agglomerieren einzelne Partikel miteinander, so dass es stromabwärts im Entspannungs- oder auch Agglomerationsraum zu einer Vergrößerung der Partikel kommt. Der Durchmesser des Entspannungsraumes ist so gestaltet, dass sich der Querschnitt des Entspannungsraumes stromabwärts stetig vergrößert. Diese Querschnittserweiterung des Entspannungsraumes in Richtung Düsenaustritt sorgt für eine kontinuierliche Strömung und somit für einen sicheren Abtransport der entstehenden Schneepartikel. Bei einem gleichbleibenden Querschnitt kommt es unmittelbar nach der Eindüsung des verflüssigten Gases aufgrund von strömungstechnischen Toträumen zu Anlagerungen und Ansammlungen von festen Gaspartikeln in den Toträumen. Diese Anlagerungen lösen sich in unregelmäßigen Abständen, so dass es zu einem inhomogenen und pulsierenden Strahlbild der Düse kommt, welches man in der Praxis auch als„Husten" bezeichnet. Die vergleichsweise großen Partikelagglomerationen haben eine höhere kinetische Energie und wirken dementsprechend stärker auf die bestrahlte Oberfläche ein. Für den reproduzierbaren Einsatz der Schneestrahltechnik ist dieser Effekt negativ zu bewerten. Weiterhin kann die Ansammlung gefrorener Gaspartikel zu einer Verstopfung der Strahldüse führen. During the flow of the mixture of frozen gas particles and gas through the expansion space, individual particles agglomerate with one another, so that an increase in the size of the particles occurs downstream in the expansion or agglomeration space. The diameter of the expansion space is designed so that the cross-section of the expansion space increases steadily downstream. This cross-sectional widening of the expansion space in the direction of the nozzle outlet ensures a continuous flow and thus a safe removal of the resulting snow particles. With a constant cross-section, immediately after the injection of the liquefied gas due to fluidic dead spaces, deposits and accumulations of solid gas particles in the dead spaces occur. These deposits dissolve at irregular intervals, resulting in an inhomogeneous and pulsating spray pattern of the nozzle, which in practice is also called "coughing." The comparatively large particle agglomerations have a higher kinetic energy and accordingly act more strongly on the irradiated surface For the reproducible use of the snow-blasting technique, this effect is to be evaluated negatively. Furthermore, the accumulation of frozen gas particles can lead to a blockage of the blasting nozzle.
Allen Bauvarianten der sogenannten Schneestrahler ist die geringe Abrasivität im Vergleich zum Trockeneistrahlen gemeinsam. Dies liegt vor allem daran, dass sich die Partikel aus gefrorenem Gas frei bilden und während ihrer Agglomeration keine Verdichtung erfahren. All construction variants of the so-called snow blaster is the low abrasiveness in comparison to dry ice blasting together. This is mainly due to the fact that the particles of frozen gas form freely and undergo no compression during their agglomeration.
Ziel der Erfindung ist es ein verbessertes Schneestrahlverfahren und eine verbesserte Partikelstrahlvorrichtung zur Verfügung zu stellen. The aim of the invention is to provide an improved snow blasting method and an improved particle blasting device.
Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch eine Partikelstrahlvorrichtung die einen Strömungskanal, einen Entspannungsraum, ein drehbares Agglomerationsrad, einen Verbindungskanal zwischen dem Entspannungsraum und dem Strömungskanal und einen
Auslass aufweist. Der Strömungskanal weist einen Einlass zum Einführen eines Trägergases auf. Der Entspannungsraum weist einen Einlass zum Einführen eines verflüssigten Gases auf und ist ausgebildet agglomerierte gefrorene Gaspartikel aus dem verflüssigten Gas zu Erzeugen. Das drehbare Agglomerationsrad ist ausgebildet gefrorene Gaspartikel zu agglomerieren. Das Agglomerationsrad ist dem Entspannungsraum nachgeschaltet und zwischen dem Entspannungsraum und dem Strömungskanal angeordnet. Der Entspannungsraum ist mit dem Strömungskanal über den Verbindungskanal verbunden. Der Auslass ist an einem distalen Ende des Strömungskanals angeordnet und ausgebildet einen Gemischstrahl, umfassend die Gaspartikel und das Trägergas, zu beschleunigen. This is achieved according to the invention by means of a particle-jet device which has a flow channel, a relaxation space, a rotatable agglomeration wheel, a connection channel between the expansion space and the flow channel and a Has outlet. The flow channel has an inlet for introducing a carrier gas. The expansion space has an inlet for introducing a liquefied gas, and is configured to generate agglomerated frozen gas particles from the liquefied gas. The rotatable agglomerating wheel is configured to agglomerate frozen gas particles. The Agglomerationsrad is connected downstream of the relaxation space and disposed between the expansion space and the flow channel. The expansion space is connected to the flow channel via the connection channel. The outlet is located at a distal end of the flow channel and configured to accelerate a mixture jet comprising the gas particles and the carrier gas.
Der Entspannungsraum kann mit dem Strömungskanal in einem Gehäuse angeordnet sein, so dass agglomerierte gefrorene Gaspartikel beispielsweise innerhalb eines Handgeräts der Partikelstrahlvorrichtung erzeugt und ausgegeben werden können. Alternativ kann der Entspannungsraum zur Erzeugung der agglomerierten gefrorenen Gaspartikel auch in einem zusätzlichen von dem Strömungskanal getrennten Erzeugungsgehäuse angeordnet sein. In diesem Fall dient das Erzeugungsgehäuse zum Erzeugen und Verdichten der agglomerierten gefrorenen Gaspartikel. Die Gaspartikel können von dem Erzeugungsgehäuse über den Verbindungskanal zum Strömungskanal übertragen werden. Der Verbindungskanal kann hierfür als flexibler Schlauch ausgebildet sein. Die Gaspartikel können im Verbindungskanal angesaugt oder mit Druck in Richtung des Strömungskanals beschleunigt werden. Ein Ansaugen ist beispielsweise mit Hilfe einer Venturi-Düse möglich. Der Auslass kann zum Beschleunigen des Gemischstrahls eine Beschleunigungsdüse, beispielsweise eine Laval-Düse oder eine andere Beschleunigungsdüse aufweisen oder von einer solchen gebildet werden. The expansion space can be arranged with the flow channel in a housing, so that agglomerated frozen gas particles can be generated and output, for example, within a handheld device of the particle beam device. Alternatively, the expansion space for producing the agglomerated frozen gas particles may also be arranged in an additional generation housing separate from the flow channel. In this case, the generating case serves to generate and compact the agglomerated frozen gas particles. The gas particles can be transferred from the generating housing via the connecting channel to the flow channel. The connecting channel can be designed for this purpose as a flexible hose. The gas particles can be sucked in the connecting channel or accelerated with pressure in the direction of the flow channel. Suction is possible, for example, with the aid of a Venturi nozzle. The outlet may include or may be formed by an accelerating nozzle such as a Laval nozzle or other accelerating nozzle for accelerating the mixture jet.
Weiterhin wird dies erreicht durch ein Verfahren zum Erzeugen eines Gemischstrahls aus gefrorenen Partikeln, insbesondere C02 Partikeln, und einem Trägergas. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Einleitens eines verflüssigten Gases in einen Entspannungsraum zum Erzeugen eines Gaspartikelstroms aus Gas und agglomerierten gefrorenen Gaspartikeln. Des Weiteren umfasst das Verfahren einen Schritt des Zuführens des Gaspartikelstroms aus dem Entspannungsraum zu einem drehbaren Agglomerationsrad derart, dass die agglomerierten gefrorenen Gaspartikel auf der Oberfläche des Agglomerationsrads anhaften und verdichtet werden. Weiterhin umfasst das Verfahren ein Zuführen der agglomerierten gefrorenen Gaspartikel zu einem Trägergasstrom durch Drehen des Agglomerationsrads, so dass die Gaspartikel an der Oberfläche des Agglomerationsrads in den Trägergasstrom übertragen werden und ein Gemischstrahl aus agglomerierten gefro-
renen Gaspartikeln und Trägergas gebildet wird. Schließlich umfasst das Verfahren einen Schritt des Zuführens des Gemischstrahls zu einem Auslass. Furthermore, this is achieved by a method for producing a mixture jet of frozen particles, in particular C0 2 particles, and a carrier gas. The method includes a step of introducing a liquefied gas into a flash room to generate a gas particle stream of gas and agglomerated frozen gas particles. Further, the method includes a step of supplying the gas particle stream from the expansion space to a rotatable agglomeration wheel so that the agglomerated frozen gas particles adhere and compact on the surface of the agglomeration wheel. Furthermore, the method comprises supplying the agglomerated frozen gas particles to a carrier gas stream by rotating the Agglomerationsrads so that the gas particles are transferred to the surface of the Agglomerationsrads in the carrier gas stream and a mixture jet of agglomerated frozen Rene gas particles and carrier gas is formed. Finally, the method includes a step of supplying the mixture jet to an outlet.
Zur Lösung der Aufgabe wird weiterhin der folgende Lösungsansatz vorgeschlagen: Einleiten eines verflüssigten Gases in einen Entspannungsraum zum Erzeugen eines Stromes aus Gas und agglomerierten gefrorenen Partikeln aus dem verflüssigten Gas und Zuführen des Stromes agglomerierter Partikel auf einen bewegten Körper, an dessen Oberfläche die agglomerierten Partikel anhaften und sich verdichten und Relativbewegung des Körpers, so dass die agglomerierten Partikel an seiner Oberfläche in einen Strom eines Trägergases transportiert werden und Zuleitung des Gemischstrahls aus den gefrorenen Partikeln und dem Trägergas zu einer Beschleunigungsdüse. In order to achieve the object, the following approach is also proposed: introducing a liquefied gas into an expansion space for generating a flow of gas and agglomerated frozen particles from the liquefied gas and supplying the flow of agglomerated particles to a moving body adhering to the surface of the agglomerated particles and compressing and relative movement of the body so that the agglomerated particles are transported on its surface into a flow of a carrier gas and supplying the mixture jet of the frozen particles and the carrier gas to an accelerating nozzle.
Der bewegte Körper kann beispielsweise ein Agglomerationsrad sein. Die Bewegung des Körpers kann beispielsweise eine Drehung sein. The moving body may, for example, be an agglomeration wheel. The movement of the body may be, for example, a rotation.
Ein Aspekt der Erfindung ist, das größere und/oder fester gefrorene Gaspartikel erzeugt werden, wodurch eine höhere Abrasivität erreicht werden kann. Ein weiterer Aspekt einer Ausgestaltung der Erfindung unter Verwendung einer Breitstrahldüse ist, dass ein breiter Gemischstrahl auf einer kurzen Strecke erzeugt werden kann. Im Gegensatz zu langen Beschleunigungsdüsen, bei denen gefrorene Gaspartikel durch turbulente Strömungen zerstört werden, kann in der vorliegenden Erfindung eine kurze Breitstrahldüse verwendet werden und eine hohe Abrasivität erhalten bleiben. Die Verwendung einer Breitstrahldüse kann die Flächenleistung des Gemischstrahls erhöhen. One aspect of the invention is that larger and / or more solid frozen gas particles are generated, whereby a higher abrasiveness can be achieved. Another aspect of an embodiment of the invention using a broad jet nozzle is that a wide mixture jet can be generated over a short distance. In contrast to long acceleration nozzles, in which frozen gas particles are destroyed by turbulent flows, in the present invention a short wide jet nozzle can be used and high abrasiveness can be maintained. The use of a broad jet nozzle can increase the area efficiency of the mixture jet.
In einer Ausgestaltung der Partikelstrahlvorrichtung weist der Einlass des Entspannungsraums eine Dosiervorrichtung auf. Die Dosiervorrichtung kann ausgebildet sein eine Zufuhr von verflüssigtem Gas und/oder Fluid einzustellen. Hierfür ist die Dosiervorrichtung beispielsweise als Entspannungsdüse, Nadeldüse oder andere Dosiervorrichtung ausgebildet. Die Dosiervorrichtung kann einen variabel einstellbaren Innendurchmesser zum Einstellen der Zufuhr von verflüssigtem Gas und/oder Fluid aufweisen. Die Dosiervorrichtung kann verschiedene Einstellung aufweisen, zum Beispiel offen, geschlossen oder teilweise geöffnet, so dass eine Dosierung der Menge an zugeführtem verflüssigtem Gas oder Fluid möglich ist. Die Dosiervorrichtung kann einen Innendurchmesser aufweisen, der signifikant geringer als ein Innendurchmesser des Entspannungsraums ist, so dass das aus der Dosiervorrichtung austretende verflüssigte Gas schlagartig expandieren kann, wodurch sich ein Gemisch aus gefrorenen Gaspartikeln und Gas bilden kann.
In einer Ausgestaltung der Partikelstrahlvorrichtung weist die Partikelstrahlvorrichtung mehrere Entspannungsräume auf, die jeweils eine Dosiervorrichtung aufweisen. Eine langsame Strömungsgeschwindigkeit im Entspannungsraum wirkt sich vorteilhaft auf die Menge der entstehenden agglomerierten gefrorenen Gaspartikel aus. Eine Erhöhung der zugeführten Menge an verflüssigtem Gas bei gleichbleibender Größe des Entspannungsraums würde zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und zu einer Zerstörung eines höheren Anteils an Gaspartikeln führen. Über die Dosiervorrichtungen kann eine optimale Menge an zugeführtem verflüssigtem Gas und/oder Fluid eingestellt werden, die es ermöglicht eine maximale Ausbeute an agglomerierten gefrorenen Gaspartikeln zu erzeugen. Insbesondere können über die Dosiervorrichtungen in Abhängigkeit der zugeführten Menge an verflüssigtem Gas eingestellt werden, wie viele der Entspannungsräume mit dem verflüssigtem Gas versorgt werden, um so eine optimale Strömungsgeschwindigkeit einzustellen, die es ermöglicht eine maximalen Ausbeute an erzeugten agglomerierten gefrorenen Gaspartikeln zu erzeugen. In one embodiment of the particle beam device, the inlet of the expansion chamber has a metering device. The metering device may be configured to adjust a supply of liquefied gas and / or fluid. For this purpose, the metering device is designed for example as a decompression nozzle, needle nozzle or other metering device. The metering device may have a variably adjustable inner diameter for adjusting the supply of liquefied gas and / or fluid. The metering device may have different settings, for example open, closed or partially open, so that a metering of the amount of supplied liquefied gas or fluid is possible. The metering device may have an inner diameter which is significantly less than an inner diameter of the expansion space, so that the liquefied gas leaving the metering device may expand abruptly, whereby a mixture of frozen gas particles and gas may form. In one embodiment of the particle beam device, the particle beam device has several relaxation chambers, each having a metering device. A slow flow velocity in the expansion space has an advantageous effect on the amount of the resulting agglomerated frozen gas particles. Increasing the amount of liquefied gas supplied while maintaining the size of the expansion space would increase the flow rate and destroy a higher proportion of gas particles. Through the metering devices, an optimum amount of supplied liquefied gas and / or fluid can be adjusted, which makes it possible to produce a maximum yield of agglomerated frozen gas particles. In particular, via the metering devices, depending on the supplied amount of liquefied gas, it is possible to set how many of the expansion chambers are supplied with the liquefied gas so as to set an optimum flow rate, which makes it possible to produce a maximum yield of agglomerated frozen gas particles produced.
Der Entspannungsraum kann eine Längsachse aufweisen. Die Längsachse ist entlang der größten Ausdehnung des Entspannungsraums angeordnet, die wenigstens doppelt so groß wie in eine andere Richtung des Entspannungsraums ist. In einer Ausgestaltung ist der Entspannungsraum als eine zylindrische Röhre ausgestaltet. Im Falle einer zylindrischen Form des Entspannungsraums entspricht die Zylinderachse der Längsachse. Der Entspannungsraum kann auch beispielsweise quaderförmig oder zylinderringförmig ausgestaltet sein oder eine andere geometrische Form aufweisen. Der Entspannungsraum kann einen sich entlang seiner Längsachse vergrößernden Querschnitt aufweisen, beispielsweise indem der Entspannungsraum als kegelförmige oder kegelstumpfförmige Röhre ausgestaltet ist. Der Entspannungsraum kann auch pyramidenförmig oder pyrami- denstumpfförmig sein oder eine andere geometrische Form aufweisen, die einen sich entlang seiner Längsachse vergrößernden Querschnitt aufweist. The relaxation space may have a longitudinal axis. The longitudinal axis is arranged along the largest dimension of the expansion space, which is at least twice as large as in another direction of the expansion space. In one embodiment, the relaxation space is designed as a cylindrical tube. In the case of a cylindrical shape of the relaxation space, the cylinder axis corresponds to the longitudinal axis. The relaxation space can also be designed, for example, cuboid or cylindrical or have a different geometric shape. The expansion space can have a cross-section which increases along its longitudinal axis, for example in that the expansion space is designed as a conical or frustoconical tube. The relaxation space can also be pyramidal or pyramidal truncated or have another geometric shape that has a cross-section that increases along its longitudinal axis.
In einer Ausgestaltung ist das Agglomerationsrad angrenzend an den Verbindungskanal zwischen dem Entspannungsraum und dem Strömungskanal angeordnet. Das Agglomerationsrad kann benachbart zu dem Verbindungskanal angeordnet sein und eine Seite des Verbindungskanals begrenzen. Das Agglomerationsrad kann auch in dem Verbindungskanal zwischen dem Entspannungsraum und dem Strömungskanal angeordnet sein. In einer Ausgestaltung ist das Agglomerationsrad mit einem zweiten Agglomerationsrad im Verbindungskanal zwischen Entspannungsraum und Strömungskanal angeordnet. Der Verbindungskanal kann in diesem Fall als Verbindung des Entspannungsraum zum Strömungskanal verstanden werden und einerseits den Bereich zwischen den
Agglomerationsrädern, sowie einen flexiblen Schlauch umfassen, der dafür vorgesehen ist die agglomerierten gefrorenen und verdichteten Gaspartikel zum Strömungskanal zu transportieren. In one embodiment, the agglomeration wheel is arranged adjacent to the connection channel between the expansion space and the flow channel. The agglomeration wheel may be located adjacent to the connection channel and define one side of the connection channel. The Agglomerationsrad can also be arranged in the connecting channel between the expansion space and the flow channel. In one embodiment, the agglomeration wheel is arranged with a second agglomeration wheel in the connecting channel between the expansion space and the flow channel. The connection channel can be understood in this case as a connection of the expansion space to the flow channel and on the one hand, the area between the Agglomerationsrädern, as well as a flexible hose, which is intended to transport the agglomerated frozen and compressed gas particles to the flow channel.
Das Agglomerationsrad kann beispielsweise eine drehbare Walze, eine drehbare Scheibe oder ein drehbares Zahnrad sein. Im Falle der drehbaren Scheibe können sich agglomerierte gefrorene Gaspartikel auf der Scheibenoberfläche sammeln, die durch Drehung der Scheibe in den Trägergasstrom überführt werden können. Im Falle des Zahnrads können sich gefrorene Gaspartikel zwischen den Zahnflanken sammeln. In diesem Fall kann durch die Wahl des Verzahnungsmaßes (Modul) das Volumen und/oder die Größe der agglomerierten gefrorenen Gaspartikel festgelegt werden. Das Agglomerationsrad ist dazu ausgebildet gefrorene Gaspartikel auf seiner Oberfläche aufzunehmen, zu agglomerieren und zu verdichten. Das Agglomerationsrad kann mit einem Antrieb, beispielsweise einem elektrischen Antrieb verbunden sein, der dazu ausgebildet ist eine Bewegung des Agglomerationsrads, beispielsweise eine Drehung, zu ermöglichen. Die Bewegung und/oder Drehung des Agglomerationsrads kann auch durch den Aufprall von Gaspartikeln auf die Oberfläche des Agglomerationsrads bewirkt werden oder durch den an der Oberfläche des Agglomerationsrads entlangströmenden Trägergasstrom. In einer Ausgestaltung weist die Partikelstrahlvorrichtung zwei ineinander kämmende Zahnräder auf, die ausgebildet sind die gefrorenen agglomerierten Gaspartikel zwischen den Zahnrädern zu pressen und somit zusätzlich zu verdichten. Die ineinander kämmenden Zahnräder können einen variablen Abstand voneinander aufweisen. Über den Abstand kann die Dichte der agglomerierten gefrorenen Gaspartikel eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Agglomerationsrad einen oder mehrere umlaufende Fördergurte und/oder Förderriemen aufweisen oder von diesen gebildet werden. The agglomeration wheel may be, for example, a rotatable roller, a rotatable disc or a rotatable gear. In the case of the rotatable disc agglomerated frozen gas particles can collect on the disc surface, which can be converted by rotation of the disc in the carrier gas stream. In the case of the gear, frozen gas particles can collect between the tooth flanks. In this case, by choosing the gearing (modulus), the volume and / or the size of the agglomerated frozen gas particles can be determined. The Agglomerationsrad is adapted to receive frozen gas particles on its surface to agglomerate and compact. The agglomeration wheel may be connected to a drive, for example an electric drive, which is designed to allow a movement of the agglomeration wheel, for example a rotation. The movement and / or rotation of the agglomeration wheel can also be caused by the impact of gas particles on the surface of the agglomeration wheel or by the carrier gas flow flowing along the surface of the agglomeration wheel. In one embodiment, the particle beam device has two intermeshing toothed wheels which are designed to press the frozen agglomerated gas particles between the toothed wheels and thus additionally to compact them. The intermeshing gears may have a variable distance from each other. The distance allows the density of the agglomerated frozen gas particles to be adjusted. Alternatively or additionally, the agglomeration wheel may comprise or be formed by one or more circulating conveyor belts and / or conveyor belts.
In einer Ausgestaltung weist das Agglomerationsrad eine strukturierte Oberfläche auf. Die strukturierte Oberfläche ist ausgebildet das Agglomerieren der gefrorenen Gaspartikel zu fördern. Die strukturierte Oberfläche kann beispielsweise Vertiefungen aufweisen, in denen sich Gaspartikel sammeln können. Die Vertiefungen können regelmäßig oder unregelmäßig auf der Oberfläche angeordnet sein. In einer Ausgestaltung sind die Vertiefungen zylinderförmig. Die Vertiefungen können auch quaderförmig, wellenförmig oder dergleichen sein oder eine andere funktionale Form haben. In den Vertiefungen können sich die an einem distalen Ende des Entspannungsraums austretenden gefrorenen Gaspartikel sammeln und zu größeren Partikeln agglomerieren, die die zylindrische oder andere funktionale Form der Vertiefungen in der Oberfläche des Agglomerationsrads annehmen. Damit die in den Vertiefungen agglomerierten Gaspartikel in den Trägergasstrom abgege-
ben werden können, kann ein Boden der Vertiefungen beweglich ausgeführt sein. Der Boden ist in diesem Fall derart ausgeführt, dass durch Drehung des Agglomerationsrads vom distalen Ende des Entspannungsraums in den Trägergasstrom das Volumen der Vertiefungen verringert wird. Die in den Vertiefungen befindlichen agglomerierten gefrorenen Gaspartikel können so aus den Vertiefungen herausgeschoben und in den Trägergasstrom ausgestoßen werden. In one embodiment, the agglomeration wheel has a structured surface. The structured surface is configured to promote agglomeration of the frozen gas particles. The structured surface may, for example, have depressions in which gas particles can collect. The depressions may be arranged regularly or irregularly on the surface. In one embodiment, the depressions are cylindrical. The recesses may also be cuboid, wavy or the like or have a different functional shape. In the wells, the frozen gas particles exiting at a distal end of the flash room may collect and agglomerate into larger particles that assume the cylindrical or other functional shape of the wells in the surface of the agglomeration wheel. So that the gas particles agglomerated in the depressions are discharged into the carrier gas stream. ben, a bottom of the wells can be designed to be movable. The bottom in this case is designed in such a way that the volume of the depressions is reduced by rotation of the agglomeration wheel from the distal end of the expansion space into the carrier gas flow. The agglomerated frozen gas particles in the wells can thus be pushed out of the wells and expelled into the carrier gas stream.
Die Partikelstrahlvorrichtung kann ein in unmittelbarer Nähe zu dem Agglomerationsrad angeordnetes Partikelentfernungselement zum Ablösen von Gaspartikeln vom Agglomerationsrad aufweisen. Das Partikelentfernungselement kann auch an dem Agglomerationsrad angeordnet sein. Das Partikelentfernungselement kann beispielsweise als Schaber ausgebildet sein, der gefrorene Gaspartikel während einer Drehung des Agglomerationsrads abtrennt, indem er die Gaspartikel mechanisch von der Oberfläche des Agglomerationsrads abschabt. The particle beam device may have a particle removal element arranged in the immediate vicinity of the agglomeration wheel for detaching gas particles from the agglomeration wheel. The particle removal element can also be arranged on the agglomeration wheel. For example, the particle removal member may be formed as a scraper that separates frozen gas particles during rotation of the agglomeration wheel by mechanically scraping off the gas particles from the surface of the agglomeration wheel.
In einer Ausgestaltung weist die Partikelstrahlvorrichtung wenigstens zwei Agglomerationsräder auf. Die Agglomerationsräder können benachbart zueinander angeordnet sein. Eines oder mehrere Agglomerationsräder können mit einem Antrieb, beispielsweise einem Druckantrieb, verbunden sein. Der Antrieb kann die Entfernung und/oder einen Anpressdruck zwischen den Agglomerationsrädern einstellen. Dies fördert das Agglomerieren und Verdichten der auf den Oberflächen der Agglomerationsräder anhaftenden Gaspartikel. Der Anpressdruck kann auch über die Entfernung der Agglomerationsräder zueinander eingestellt werden. In one embodiment, the particle beam device has at least two agglomeration wheels. The agglomeration wheels may be arranged adjacent to each other. One or more agglomerating wheels may be connected to a drive, for example a pressure drive. The drive can adjust the distance and / or a contact pressure between the agglomeration wheels. This promotes agglomeration and densification of the gas particles adhering to the surfaces of the agglomerating wheels. The contact pressure can also be adjusted by the distance of the agglomerating wheels to each other.
In einer Ausgestaltung bewirkt eine dem Agglomerationsrad gegenüberliegende Wand oder Anpressrolle einen Anpressdruck, um die Agglomeration und Verdichtung der Gaspartikel zu fördern. Die Anpressrolle kann eine glatte oder strukturierte Oberfläche aufweisen. Die strukturierte Oberfläche kann ausgebildet sein die Form der gefrorenen Gaspartikel zu definieren oder zu beeinflussen. In one embodiment, a wall or pressure roller opposite the agglomeration wheel causes a contact pressure in order to promote the agglomeration and compression of the gas particles. The pressure roller may have a smooth or textured surface. The structured surface may be configured to define or influence the shape of the frozen gas particles.
Das Agglomerationsrad kann auch von einer Rückwand und einem auf der Rückwand angeordneten Lochscheibe gebildet sein. Agglomerierte gefrorene Gaspartikel haften in diesem Fall in einem Loch der Lochscheibe an der Rückwand an. Durch Drehen der Lochscheibe werden gefrorene Gaspartikel auf der Rückwand mechanisch in Drehrichtung verschoben und können so von dem Entspannungsraum in den Trägergasstrom des Strömungskanals übertragen werden, der diese mitreißen kann. Auch ein Heraussaugen
der Gaspartikeln aus den Löchern ist denkbar, beispielsweise mit Hilfe einer von einer Venturi-Düse oder dergleichen erzeugten Saugkraft. The agglomeration wheel can also be formed by a rear wall and a perforated disk arranged on the rear wall. In this case, agglomerated frozen gas particles adhere to a hole in the perforated disc on the rear wall. By rotating the perforated disk, frozen gas particles on the rear wall are mechanically displaced in the direction of rotation and can thus be transferred from the expansion space into the carrier gas flow of the flow channel, which can entrain them. Also a suck out The gas particles from the holes is conceivable, for example with the aid of a suction force generated by a Venturi nozzle or the like.
In einer Ausgestaltung weist der Strömungskanal eine Venturi-Düse auf. Die Venturi- Düse kann angrenzend zum oder am Verbindungskanal zwischen dem Entspannungsraum und dem Strömungskanal angeordnet sein und dazu dienen eine Saugkraft zu erzeugen, die die Gaspartikel aus dem Entspannungsraum in Richtung des Strömungskanals saugt. Hierbei wird durch den Trägergasstrom ein Unterdruck erzeugt, der die agglomerierten gefrorenen Gaspartikel in den Trägergasstrom saugt. In one embodiment, the flow channel has a Venturi nozzle. The Venturi nozzle may be disposed adjacent to or on the communication passage between the expansion space and the flow channel and serve to generate a suction force that draws the gas particles from the expansion space in the direction of the flow passage. In this case, a negative pressure is generated by the carrier gas stream, which sucks the agglomerated frozen gas particles in the carrier gas stream.
In einer Ausgestaltung der Partikelstrahlvorrichtung weist der Auslass eine Beschleunigungsdüse auf. Die Beschleunigungsdüse kann beispielsweise als Breitstrahldüse ausgestaltet sein und dazu ausgebildet sein den Gemischstrahl, umfassend die agglomerierten gefrorenen Gaspartikel und das Trägergas, zu beschleunigen. In one embodiment of the particle beam device, the outlet has an acceleration nozzle. The acceleration nozzle may, for example, be designed as a broad jet nozzle and be designed to accelerate the mixture jet, comprising the agglomerated frozen gas particles and the carrier gas.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können agglomerierte gefrorene Gaspartikel mit Hilfe einer Saugkraft von der Oberfläche des Agglomerationsrads abgetrennt werden. In one embodiment of the method according to the invention, agglomerated frozen gas particles can be separated from the surface of the agglomeration wheel with the aid of a suction force.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird die erfindungsgemäße Partikelstrahlvorrichtung verwendet um wenigstens einen Teil der Verfahrensschritte, bevorzugt alle Verfahrensschritte, durchzuführen. In one embodiment of the method, the particle beam device according to the invention is used to carry out at least part of the method steps, preferably all method steps.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Partikelstrahlvorrichtung näher erläutert. The operation of the particle beam device will be explained in more detail below.
Die Partikelstrahlvorrichtung hat im Folgenden einen Grundkörper, in dem der Strömungskanal, der Entspannungsraum, das drehbare Agglomerationsrad, der Verbindungskanal zwischen dem Entspannungsraum und dem Strömungskanal und der Auslass angeordnet sind. In the following, the particle beam device has a base body in which the flow channel, the expansion chamber, the rotatable agglomeration wheel, the connection channel between the expansion space and the flow channel and the outlet are arranged.
In einem Übergangsbereich zwischen der Zuführung für verflüssigtes Gas und dem Entspannungsraum befindet sich eine Dosiervorrichtung, die den Einlass des Entspannungsraums darstellt und vorzugsweise als Entspannungs- oder Nadeldüse mit bevorzugt einem variabel einstellbaren Innendurchmesser ausgebildet ist. In Strömungsrichtung hinter der Dosiervorrichtung weitet sich der Strömungsdurchmesser von dem Innendurchmesser der Dosiervorrichtung sprunghaft auf den Innendurchmesser des Entspannungsraumes.
Dadurch entspannt sich das verflüssigte Gas im Entspannungsraum, wodurch sich ein Gemisch aus gefrorenen Gaspartikeln und Gas bildet. In a transition region between the feed for liquefied gas and the expansion space is a metering device, which is the inlet of the expansion space and is preferably designed as a relaxation or needle nozzle preferably with a variably adjustable inner diameter. In the flow direction behind the metering device, the flow diameter of the inner diameter of the metering device expands suddenly to the inner diameter of the expansion space. As a result, the liquefied gas relaxes in the expansion space, forming a mixture of frozen gas particles and gas.
Während der Strömung des Gemisches aus gefrorenen Gaspartikeln und Gas durch den Entspannungsraum agglomerieren einzelne Partikel miteinander, sodass es stromabwärts im Entspannungs- oder auch Agglomerationsraum zu einer Vergrößerung der Partikel kommt. Am Austrittsende des Entspannungsraumes ist ein bewegter Körper, beispielsweise in Form eines Agglomerationrads, positioniert an dessen Oberfläche die agglomerierten gefrorenen Gaspartikel anhaften und sich durch den Aufprall verdichten. Der bewegte Körper kann beispielsweise als drehbare Walze ausgeführt werden, so dass die agglomerierten gefrorenen Gaspartikel an seiner Umfangsfläche anhaften. During the flow of the mixture of frozen gas particles and gas through the expansion space, individual particles agglomerate with each other, so that an increase in the size of the particles takes place downstream in the expansion or agglomeration space. At the exit end of the expansion space, a moving body, for example in the form of an agglomeration wheel, is positioned on the surface of which the agglomerated frozen gas particles adhere and condense due to the impact. For example, the moving body may be configured as a rotatable roller so that the agglomerated frozen gas particles adhere to its peripheral surface.
Die Relativbewegung des bewegten Körpers, beispielsweise die Drehung des Agglomerationsrads, erfolgt vom Austritt des Entspannungsraumes hin zum Strömungskanal des Trägergases. Durch die Strömung des Trägergases werden die gefrorenen Partikel von der Oberfläche des bewegten Körpers bzw. Agglomerationsrads abgelöst. Das Ablösen der Partikel kann durch einen Schaber unterstützt werden. The relative movement of the moving body, for example the rotation of the agglomeration wheel, takes place from the exit of the expansion space towards the flow channel of the carrier gas. Due to the flow of the carrier gas, the frozen particles are detached from the surface of the moving body or Agglomerationsrads. The detachment of the particles can be assisted by a scraper.
Die Zuführung der gefrorenen Gaspartikel zum Strom des Trägergases erfolgt bevorzugt am Übergang des Strömungskanales zu einer im Auslass angeordneten Beschleunigungsdüse. The feeding of the frozen gas particles to the flow of the carrier gas preferably takes place at the transition of the flow channel to an outlet nozzle arranged in the acceleration.
Zur Unterstützung der Anhaftung und Verdichtung der gefrorenen Gaspartikel auf der Oberfläche des bewegten Körpers kann die Oberfläche des bewegten Körpers mit einer Textur bzw. Struktur beispielsweise in Form regelmäßiger oder unregelmäßiger Vertiefungen versehen werden. In order to promote the adhesion and compaction of the frozen gas particles on the surface of the moving body, the surface of the moving body may be provided with a texture, for example, in the form of regular or irregular pits.
Zur Erhöhung der Verdichtung der an der Oberfläche des bewegten Körpers anhaftenden gefrorenen Gaspartikel kann zusätzlich eine Anpressrolle optional mit einstellbarem Anpressdruck oder einstellbarem Abstand vorgesehen werden. Die Anpressrolle kann an Ihrer Oberfläche glatt ausgeführt sein oder eine Oberflächenstruktur- bzw. Textur aufweisen, durch die die Form der nachfolgend abgelösten gefrorenen Gaspartikel beeinflusst werden kann. To increase the compression of adhering to the surface of the moving body frozen gas particles, a pressure roller can be optionally provided with adjustable contact pressure or adjustable distance. The pressure roller may be made smooth on its surface, or may have a texture that can affect the shape of the subsequently detached frozen gas particles.
Eine alternative Form des bewegten Körpers weist an seiner Oberfläche Vertiefungen auf, die beispielsweise zylindrisch sein können. In diesen Vertiefungen sammeln sich die am Austrittsende des Entspannungsraumes austretenden gefrorenen Gaspartikeln und agglo-
merieren zu größeren Partikeln, die die Form der Vertiefungen in der Oberfläche des bewegten Körpers annehmen. Damit die in den Vertiefungen agglomerierten Partikel in den Trägergasstrom abgegeben werden, kann der Boden der Vertiefungen beweglich ausgeführt werden. Somit verringert sich das Volumen der Vertiefungen während der Bewegung des bewegten Körpers vom Austritt des Entspannungsraumes zum Strömungskanal des Trägergases. Die in den Vertiefungen befindlichen gefrorenen Gaspartikel werden so zwangsweise in den Trägergasstrom ausgestoßen. An alternative form of the moving body has on its surface depressions, which may be cylindrical, for example. In these depressions, the frozen gas particles emerging from the discharge end of the expansion space collect and agglomerate. merge into larger particles that take on the shape of the depressions in the surface of the moving body. So that the particles agglomerated in the depressions are discharged into the carrier gas flow, the bottom of the depressions can be made movable. Thus, the volume of the recesses during the movement of the moving body from the outlet of the expansion space reduces to the flow channel of the carrier gas. The frozen gas particles in the wells are thus forcibly ejected into the carrier gas flow.
Eine weitere mögliche Form des bewegten Körpers ist eine Lochscheibe. Am Austritt des Entspannungsraumes sammeln sich die gefrorenen Gaspartikel in den Löchern der Lochscheibe. Durch Drehen der Lochscheibe werden die mit gefrorenen Gaspartikeln gefüllten Löcher in den Strom des Trägergases bewegt. Die gefrorenen Gaspartikel werden durch das Trägergas aus den Löchern ausgeblasen. Another possible form of the moving body is a perforated disc. At the outlet of the relaxation room, the frozen gas particles collect in the holes of the perforated disc. By turning the perforated disk, the holes filled with frozen gas particles are moved into the flow of the carrier gas. The frozen gas particles are blown out of the holes by the carrier gas.
Weitere mögliche Ausführungsformen des bewegten Körpers: Other possible embodiments of the moving body:
- Zahnrad: Die gefrorenen Partikel sammeln sich zwischen den Zahnflanken. Durch die Wahl des Verzahnungsmaßes (Modul) kann die Größe der agglomerierten gefrorenen Gaspartikel festgelegt werden. - Gear: The frozen particles accumulate between the tooth flanks. By selecting the gearing dimension (modulus), the size of the agglomerated frozen gas particles can be determined.
- Zwei ineinander kämmende Zahnräder: Die gefrorenen agglomerierten Gaspartikel werden zwischen den Zahnrädern gepresst und somit zusätzlich verdichtet. - Two intermeshing gears: The frozen agglomerated gas particles are pressed between the gears and thus additionally compressed.
- Zwei ineinander kämmende Zahnräder mit variablem Abstand. Hierdurch kann die Dichte der gefrorenen agglomerierten Gaspartikel eingestellt werden. - Two intermeshing gears with variable spacing. Thereby, the density of the frozen agglomerated gas particles can be adjusted.
- Umlaufender Fördergurt bzw. Förderriemen. - Circulating conveyor belt or conveyor belt.
- Drehbare Scheibe: Die gefrorenen Partikel sammeln sich auf der Scheibenoberfläche. Durch Drehen der Scheibe werden die mit gefrorenen Gaspartikeln in den Strom des Trägergases bewegt. - Rotatable disc: The frozen particles collect on the disc surface. By turning the disc, the frozen gas particles are moved into the flow of the carrier gas.
Der Gemischstrahl aus gefrorenen Gaspartikeln und Trägergas wird einer Beschleunigungsdüse zugeführt. Um die Zuführung der gefrorenen Gaspartikel zum Trägergas zu unterstützen, kann der Übergang vom Strömungskanal des Trägergases zur Beschleunigungsdüse als Venturi-Düse ausgeführt werden. Durch den durch das Trägergas erzeugten Unterdruck werden die gefrorenen Gaspartikel in den Trägergasstrom gesaugt.
Weiterhin kann eine Erzeugungsvorrichtung für die agglomerierten gefrorenen Gaspartikel auch von einem Handgerät für das Druckstrahlen mittels des Gemischstrahls aus gefrorenen Gaspartikeln und dem Trägergas getrennt angeordnet sein. Hierbei erfolgt eine bauliche Trennung der Gaspartikelerzeugung und Verdichtung von der Zudosierung und Beschleunigung. Das Handgerät kann beispielsweise eine handgeführte Strahlpistole sein. Dies kann vorteilhaft sein, wenn das Gewicht des elektrischen Antriebs hoch ist und/oder der elektrische Antrieb zu viel Volumen verbrauchen würde, so dass das Handgerät unhandlich werden würde. Der Entspannungsraum und die Anlagerungs- und Verdichtungswalze sind in diesem Fall in einer Erzeugungsvorrichtung angeordnet, die über einen flexiblen Schlauch mit der Beschleunigungsdüse des Handgeräts verbunden ist. Die agglomerierten gefrorenen Gaspartikel können zum einen allein durch den bei der Entspannung des verflüssigten Gases entstehenden Gasanteil transportiert werden, zum anderen kann der Transport der agglomerierten gefrorenen Gaspartikel zur Beschleunigungsdüse mit einer Venturi-Düse in unmittelbarer Nähe zur Beschleunigungsdüse angesaugt werden. The mixture jet of frozen gas particles and carrier gas is fed to an acceleration nozzle. In order to support the supply of the frozen gas particles to the carrier gas, the transition from the flow channel of the carrier gas to the acceleration nozzle can be carried out as a Venturi nozzle. Due to the negative pressure generated by the carrier gas, the frozen gas particles are sucked into the carrier gas stream. Furthermore, a generating device for the agglomerated frozen gas particles may also be arranged separately from a hand-held device for pressure blasting by means of the mixture jet of frozen gas particles and the carrier gas. Here, a structural separation of the gas particle production and compression of the metering and acceleration takes place. The handset may be, for example, a hand-held blasting gun. This may be advantageous if the weight of the electric drive is high and / or the electric drive would consume too much volume, so that the handset would become unwieldy. The relaxation space and the accumulation and compression roller are in this case arranged in a generating device, which is connected via a flexible hose to the accelerating nozzle of the hand-held device. On the one hand, the agglomerated frozen gas particles can be transported solely by the gas fraction formed during the expansion of the liquefied gas, and on the other hand, the transport of the agglomerated frozen gas particles to the accelerating nozzle can be sucked in with a Venturi nozzle in the immediate vicinity of the acceleration nozzle.
Der Entspannungsraum kann verschiedene Ausgestaltungen, beispielsweise Formen, haben. Eine langsame Strömungsgeschwindigkeit im Entspannungsraum wirkt sich vorteilhaft auf die Menge der entstehenden agglomerierten gefrorenen Gaspartikel aus. Eine Erhöhung der zugeführten Menge an verflüssigtem Gas bei gleichbleibender Größe des Entspannungsraums führt zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und zu einer Zerstörung eines höheren Anteils der Gaspartikel. Für einen geometrisch festgelegten Entspannungsraum existiert ein Optimum hinsichtlich der zugeführten Menge von verflüssigtem Gas und der daraus resultierenden Menge von agglomerierten gefrorenen Partikeln. Um in einem Strahlgerät eine Veränderbarkeit der Gaspartikelmenge zu erreichen, kann die Partikelstrahlvorrichtung und/oder die Erzeugungsvorrichtung mehrere Entspannungsräume aufweisen. Zur Mengenänderung der hinzu geführten Menge an verflüssigtem Gas können Zuführungen des verflüssigten Gases, beispielsweise Dosiervorrichtungen, zu jedem Entspannungsraum geöffnet oder geschlossen werden. The relaxation room can have various configurations, for example forms. A slow flow velocity in the expansion space has an advantageous effect on the amount of the resulting agglomerated frozen gas particles. An increase in the amount of liquefied gas supplied while maintaining the size of the expansion space leads to an increase in the flow rate and to a destruction of a higher proportion of the gas particles. For a geometrically determined expansion space, there is an optimum in terms of the amount of liquified gas supplied and the resulting amount of agglomerated frozen particles. In order to achieve a variability of the gas particle quantity in a blasting device, the particle beam device and / or the generating device can have a plurality of expansion chambers. To change the amount of liquefied gas added, feeds of the liquefied gas, for example metering devices, may be opened or closed to each flash room.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Further features and advantages of the present invention are described below with reference to the accompanying drawings.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Partikelstrahlvorrichtung in einer Querschnittsdarstellung;
Figur 2 a zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für einen partikelerzeugenden Teil einer Partikelstrahlvorrichtung; Figure 1 shows an embodiment of a particle beam device in a cross-sectional view; FIG. 2 a shows a second exemplary embodiment of a particle-producing part of a particle-jet device;
Figur 2 b zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für einen partikelerzeugenden Teil einer Partikelstrahlvorrichtung in einer zweiten Darstellung; FIG. 2 b shows a second exemplary embodiment of a particle-generating part of a particle-beam device in a second representation;
Figur 3 a zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Partikelstrahlvorrichtung mit einer Breitstrahldüse; Figure 3a shows a third embodiment of a particle beam device with a broad jet nozzle;
Figur 3 b zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Partikelstrahlvorrichtung mit einer Breitstrahldüse in einer zweiten Darstellung; FIG. 3 b shows a third exemplary embodiment of a particle beam device with a broad-jet nozzle in a second representation;
Figur 4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Erzeugen eines Gemischstrahls aus gefrorenen Partikeln und einem Trägergas. FIG. 4 shows a schematic block diagram of an embodiment of a method for producing a mixture jet of frozen particles and a carrier gas.
Figur 5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Erzeugen eines Gemischstrahls aus gefrorenen Partikeln und einem Trägergas. FIG. 5 shows a schematic block diagram of a further exemplary embodiment of a method for producing a mixture jet of frozen particles and a carrier gas.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Partikelstrahlvorrichtung 1 1 . Die Partikelstrahlvorrichtung 1 1 besitzt einen Grundkörper 1 , der einen Entspannungsraum 2 und einen Strömungskanal für das Trägergas 3 einschließt. Das Trägergas wird über den Einlass 10 dem Strömungskanal für das Trägergas 3 zugeführt. Der Entspannungsraum 2 ist an seinem einen Längsende, dem proximalen Ende 15, durch einen Einlass 4 für das verflüssigte Gas begrenzt. Der Übergang von Einlass 4 zum Entspannungsraum 2 wird durch eine Dosiervorrichtung 5 gebildet. Die Dosiervorrichtung 5 ist in der dargestellten Ausführungsvariante als Lochblende ausgebildet und besitzt vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 0,1 und 2 mm. Alternativ kann die Dosiervorrichtung 5 beispielsweise auch als Nadelventil ausgeführt werden, wodurch eine Einstellung des Volumenstromes des verflüssigten Gases ermöglicht wird. Fig. 1 shows a first embodiment of a particle beam device 1 1. The particle beam device 1 1 has a main body 1, which includes a relaxation space 2 and a flow channel for the carrier gas 3. The carrier gas is supplied via the inlet 10 to the flow channel for the carrier gas 3. The relaxation space 2 is delimited at its one longitudinal end, the proximal end 15, by an inlet 4 for the liquefied gas. The transition from inlet 4 to the expansion space 2 is formed by a metering device 5. The metering device 5 is formed in the illustrated embodiment as a pinhole and preferably has a diameter between 0.1 and 2 mm. Alternatively, the metering device 5, for example, be designed as a needle valve, whereby an adjustment of the volume flow of the liquefied gas is made possible.
Infolge des Durchmessersprungs direkt hinter der Dosiervorrichtung 5 verdampft das verflüssigte Gas beim Eintritt in den Entspannungsraum 2 unter der Erzeugung von Kälte schlagartig, und ein Teil des verflüssigten Gases gefriert zu kleinen Partikeln. Es entsteht eine Strömung eines Gemisches aus Gas und gefrorenen Gaspartikeln in Richtung des Agglomerationsrads bzw. bewegten Körpers, der in der dargestellten Ausführungsform als um ihre Achse rotierende zylindrische Scheibe 6 ausgeführt ist. Die gefrorenen Gaspartikel
lagern sich an der Mantelfläche der zylindrischen Scheibe 6 an. Durch die Drehung der zylindrischen Scheibe 6 werden die gefrorenen Gaspartikel an der Mantelfläche der zylindrischen Scheibe 6 von der Austrittsöffnung bzw. dem distalen Ende 16 des Entspannungsraumes 2 über den Verbindungskanal 12 in Richtung des Strömungskanals für das Trägergas 3 transportiert. Im Übergangsbereich 7 vom Strömungskanal für das Trägergas 3 und der Beschleunigungsdüse 8 werden die gefrorenen Gaspartikel von der Mantelfläche der zylindrischen Scheibe 6 durch den Strom des Trägergases abgelöst. Dies kann durch den Einsatz eines Schabers 9 unterstützt werden. As a result of the diameter jump directly behind the metering device 5, the liquefied gas evaporates abruptly on entry into the expansion chamber 2 with the generation of cold, and a part of the liquefied gas freezes to small particles. The result is a flow of a mixture of gas and frozen gas particles in the direction of the Agglomerationsrads or moving body, which is designed in the illustrated embodiment as rotating about its axis cylindrical disk 6. The frozen gas particles are deposited on the lateral surface of the cylindrical disc 6. By the rotation of the cylindrical disc 6, the frozen gas particles are transported on the lateral surface of the cylindrical disc 6 from the outlet opening or the distal end 16 of the expansion space 2 via the connecting channel 12 in the direction of the flow channel for the carrier gas 3. In the transition region 7 from the flow channel for the carrier gas 3 and the acceleration nozzle 8, the frozen gas particles are detached from the lateral surface of the cylindrical disc 6 by the flow of the carrier gas. This can be supported by the use of a scraper 9.
Durch die Beschleunigungsdüse 8, die den Auslass der Vorrichtung bildet, tritt der Gemischstrahl aus den gefrorenen Partikeln und dem Trägergas aus. Die Beschleunigungsdüse 8 kann beispielsweise als Laval-Düse ausgeführt werden, um eine hohe Austrittsgeschwindigkeit des Gemischstrahls zu erreichen. Through the accelerating nozzle 8, which forms the outlet of the device, the mixture jet emerges from the frozen particles and the carrier gas. The acceleration nozzle 8 can be designed, for example, as a Laval nozzle, in order to achieve a high outlet velocity of the mixture jet.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Teils einer Partikelstrahlvorrichtung in zwei Darstellungen Fig. 2a und Fig. 2b gezeigt. Der von der Partikelstrahlvorrichtung gezeigte Teil entspricht einer Erzeugungsvorrichtung, die dazu dient agglomerierte Gaspartikel zu erzeugen und zu verdichten. FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a part of a particle beam device in two illustrations, FIGS. 2a and 2b. The part shown by the particle beam device corresponds to a generating device which serves to generate and densify agglomerated gas particles.
An den Einlässen 4 wird ein verflüssigtes Gas, beispielsweise C02-Gas mit Hilfe von Dosiervorrichtungen 5 in die Entspannungsräume 2 eingeführt (s. Fig. 2b). Die Dosiervorrichtungen 5 können jeweils individuell eingestellt werden, so dass ein Teil der Dosiervorrichtungen 5 beispielsweise geöffnet und ein Teil geschlossen sein kann. In diesem Ausführungsbeispiel münden alle Einlässe 4 in dasselbe Reservoir mit verflüssigtem Gas. Alternativ kann auch jeder Einlass 4 an einen eigenes Reservoir mit verflüssigtem Gas angeschlossen sein (nicht gezeigt). At the inlets 4, a liquefied gas, for example C0 2 gas, is introduced into the expansion chambers 2 with the aid of metering devices 5 (see Fig. 2b). The metering devices 5 can each be set individually, so that a part of the metering devices 5 can be opened, for example, and a part can be closed. In this embodiment, all inlets 4 open into the same reservoir with liquefied gas. Alternatively, each inlet 4 may be connected to a separate liquefied gas reservoir (not shown).
Die Entspannungsräume 2 weisen einen sich vom proximalen Ende 15 zum distalen Ende 16 des Entspannungsraums 2 vergrößernden Querschnitt des Entspannungsraums 2 auf. Die Querschnittserweiterung des Entspannungsraumes 2 in Richtung des distalen Endes 16 sorgt für eine kontinuierliche Strömung und somit für einen sicheren Abtransport der entstehenden agglomerierten gefrorenen Gaspartikel. The relaxation rooms 2 have a cross-section of the expansion space 2 which enlarges from the proximal end 15 to the distal end 16 of the expansion space 2. The cross-sectional widening of the expansion space 2 in the direction of the distal end 16 ensures a continuous flow and thus a safe removal of the resulting agglomerated frozen gas particles.
An das distale Ende 16 schließen sich zwei sich gegenüberliegende Agglomerationsräder in Form von zwei zylindrischen Scheiben 6, 6' an die Entspannungsräume 2 an. Ein Abstand 17 der zylindrischen Scheiben 6, 6' kann mit Hilfe eines Andruckantriebs 14 eingestellt werden. Des Weiteren kann auch ein Anpressdruck zwischen den zylindrischen Scheiben 6, 6' über den Andruckantrieb 14 eingestellt werden. Die aus den Ent-
spannungsräumen 2 austretenden agglomerierten gefrorenen Gaspartikel treffen auf die zylindrischen Scheiben 6, 6' und sammeln sich auf deren Mantelflächen. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel treffen die Gaspartikel hauptsächlich auf die zylindrische Scheibe 6', die als Agglomerationsscheibe dient. Die zylindrische Scheibe 6 dient in diesem Ausführungsbeispiel hauptsächlich als Verdichtungsscheibe, indem sie während der Drehung der Scheiben 6 und 6' mit Druck auf die an der Mantelfläche der Agglomerationsscheibe 6' anhaftenden Gaspartikel drückt und diese weiter verdichtet. Alternativ können Gaspartikel auch auf beiden Scheiben 6 und 6' anhaften und beide Scheiben können sowohl als Agglomerations- und Verdichtungsscheiben dienen. Während einer Drehung werden dann die an den Scheiben 6 und 6' anhaftenden Gaspartikel zwischen den zylindrischen Scheiben 6 und 6' gepresst und hierdurch zusätzlich verdichtet. Durch eine Drehung der zylindrischen Scheiben 6, 6' können die gefrorenen Gaspartikel einer Partikelaufnahme 18 zugeführt werden, die in den Verbindungskanal 12 mündet. An der Partikelaufnahme 18 kann ein Schaber angeordnet sein, der dazu dient Gaspartikel von den zylindrischen Scheiben 6 und 6' abzutrennen (nicht gezeigt). At the distal end 16, two opposite agglomeration wheels in the form of two cylindrical disks 6, 6 'adjoin the expansion chambers 2. A distance 17 of the cylindrical discs 6, 6 'can be adjusted by means of a pressing drive 14. Furthermore, a contact pressure between the cylindrical disks 6, 6 'can also be set via the pressure drive 14. Those from the Stress spaces 2 exiting agglomerated frozen gas particles meet the cylindrical discs 6, 6 'and collect on the lateral surfaces. In the exemplary embodiment shown here, the gas particles mainly strike the cylindrical disk 6 ', which serves as an agglomeration disk. The cylindrical disk 6 serves in this embodiment mainly as a compression disk by pressing during the rotation of the disks 6 and 6 'with pressure on the on the lateral surface of the agglomeration disk 6' adhering gas particles and further compressed. Alternatively, gas particles may also adhere to both disks 6 and 6 'and both disks may serve as both agglomeration and compression disks. During a rotation, the gas particles adhering to the disks 6 and 6 'are then pressed between the cylindrical disks 6 and 6' and thereby additionally compressed. By a rotation of the cylindrical disks 6, 6 ', the frozen gas particles can be fed to a particle receiver 18, which opens into the connecting channel 12. At the particle receptacle 18, a scraper can be arranged which serves to separate gas particles from the cylindrical disks 6 and 6 '(not shown).
Der Verbindungskanal 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein flexibler Schlauch, der mit einem Handgerät (nicht gezeigt) verbunden ist, in dem sich der Strömungskanal für das Trägergas 3 und die Beschleunigungsdüse 8 befinden. Die Gaspartikel werden in diesem Ausführungsbeispiel mit Hilfe von einer Saugkraft in das Handgerät gesaugt. Die Saugkraft wird von einer Venturi-Düse (nicht gezeigt) erzeugt, durch die der Trägergasstrom fließt. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann auch ein Trägergasstrom durch den Verbindungskanal 12 geleitet werden, der die Gaspartikel in Richtung der Beschleunigungsdüse 8 transportieren kann. The connecting channel 12 in this embodiment is a flexible hose which is connected to a hand-held device (not shown) in which the flow channel for the carrier gas 3 and the accelerating nozzle 8 are located. The gas particles are sucked in this embodiment by means of a suction force in the handset. The suction force is generated by a venturi (not shown) through which the carrier gas stream flows. In an alternative embodiment, a carrier gas stream may also be passed through the connection channel 12, which can transport the gas particles in the direction of the acceleration nozzle 8.
In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer Partikelstrahlvorrichtung 1 1 ' mit einer Breitstrahldüse 19 in zwei Darstellungen Fig. 3a und Fig. 3b dargestellt. FIG. 3 shows a third exemplary embodiment of a particle beam device 11 'with a broad-jet nozzle 19 in two illustrations, FIGS. 3a and 3b.
Der Aufbau der Partikelstrahlvorrichtung 1 1 ' ist ähnlich zum Aufbau der in Fig. 1 gezeigten Partikelstrahlvorrichtung 1 1 . Im Unterschied zur der in Fig. 1 gezeigten Partikelstrahlvorrichtung 1 1 hat die Partikelstrahlvorrichtung 1 1 ' drei parallel verlaufende Entspannungsräume 2, die an der zylindrische Scheibe 6 bzw. dem Verbindungskanal 12 enden. The structure of the particle beam device 11 'is similar to the structure of the particle beam device 11 shown in FIG. In contrast to the particle beam device 11 shown in FIG. 1, the particle beam device 1 1 'has three expansion chambers 2 extending in parallel and ending at the cylindrical disk 6 or the connecting channel 12.
Durch Drehen der zylindrischen Scheibe 6 werden die an der Mantelfläche der zylindrischen Scheibe 6 angelagerten agglomerierten gefrorenen Gaspartikel über den Verbindungskanal 12 in den Strömungskanal 3 (siehe Fig. 3b) übertragen. Im Strömungskanal 3 reißt der Trägergasstrom die Gaspartikel von der Mantelfläche der zylindrischen Scheibe 6 und trägt die Gaspartikel als Gemischstrahl durch die Breitstrahldüse 19 aus der Parti-
kelstrahlvorrichtung 1 1 ', so dass ein Druckstrahlen mit dem Gemischstrahl mit einem breiten Strahl ermöglicht wird. By rotating the cylindrical disk 6, the agglomerated frozen gas particles deposited on the lateral surface of the cylindrical disk 6 are transferred via the connecting channel 12 into the flow channel 3 (see FIG. 3b). In the flow channel 3 of the carrier gas stream tears the gas particles from the lateral surface of the cylindrical disc 6 and carries the gas particles as a mixture jet through the jet nozzle 19 from the particulate Kelstrahlvorrichtung 1 1 ', so that a pressure blasting with the mixture beam is made possible with a wide beam.
Durch die mehreren parallel verlaufenden Entspannungsräume 2 kann eine kurze Breitstrahldüse 19 verwendet werden, da ein zusätzliches Aufweiten des Strahls in diesem Fall nicht notwendig ist. Es kann auch eine alternative Düse, beispielsweise eine Beschleunigungsdüse 8 in Form einer Laval-Düse oder dergleichen verwendet werden. Auch kann nur ein Teil der Entspannungsräume 2 verwendet werden, indem beispielsweise eine oder mehrere Dosiervorrichtungen 5 geschlossen werden. Hierdurch kann eine Strahlbreite und/oder Strahlkraft beeinflusst werden, indem eine höhere oder geringere Menge an Gaspartikeln eingestellt wird. Due to the plurality of parallel expansion chambers 2, a short wide-jet nozzle 19 can be used, since an additional expansion of the beam in this case is not necessary. An alternative nozzle such as an accelerating nozzle 8 in the form of a Laval nozzle or the like may also be used. Also, only a part of the relaxation rooms 2 can be used, for example, by one or more metering devices 5 are closed. As a result, a beam width and / or jet force can be influenced by adjusting a higher or lower amount of gas particles.
In Fig. 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Erzeugen eines Gemischstrahls aus gefrorenen Partikeln, insbesondere C02 Partikeln, und einem Trägergas dargestellt. Das Verfahren umfasst die Verfahrensschritte: FIG. 4 shows a first exemplary embodiment of a method for producing a mixture jet of frozen particles, in particular C0 2 particles, and a carrier gas. The method comprises the method steps:
100 Einleiten eines verflüssigten Gases in einen Entspannungsraum 2 zum Erzeugen eines Gaspartikelstroms aus Gas und agglomerierten gefrorenen Gaspartikeln, 100 introducing a liquefied gas into a flash chamber 2 for generating a gas particle stream of gas and agglomerated frozen gas particles,
120 Zuführen des Gaspartikelstroms aus dem Entspannungsraum 2 zu einem drehbaren Agglomerationsrad derart, dass die agglomerierten gefrorenen Gaspartikel auf der Oberfläche des Agglomerationsrads anhaften und verdichtet werden, 120 supplying the gas particle stream from the expansion space 2 to a rotatable agglomeration wheel such that the agglomerated frozen gas particles adhere and compact on the surface of the agglomeration wheel,
140 Zuführen der agglomerierten gefrorenen Gaspartikel zu einem Trägergasstrom durch Drehen des Agglomerationsrads, so dass die Gaspartikel an der Oberfläche des Agglomerationsrads in den Trägergasstrom übertragen werden und ein Gemischstrahl aus agglomerierten gefrorenen Gaspartikeln und Trägergas gebildet wird und 140 supplying the agglomerated frozen gas particles to a carrier gas stream by rotating the Agglomerationsrads so that the gas particles are transferred to the surface of the Agglomerationsrads in the carrier gas stream and a mixed jet of agglomerated frozen gas particles and carrier gas is formed and
160 Zuführen des Gemischstrahls zu einem Auslass. 160 supplying the mixture jet to an outlet.
Die agglomerierten gefrorenen Gaspartikel an der Oberfläche des Agglomerationsrads können bei dem Verfahren mit Hilfe von einer Saugkraft von der Oberfläche abgetrennt werden. Die in Fig. 1 bis 3 dargestellten Partikelstrahlvorrichtungen 1 1 und 1 1 ' können mit dem in Fig. 4 dargestellten Verfahren verwendet werden. The agglomerated frozen gas particles on the surface of the agglomeration wheel can be separated from the surface by suction in the process. The particle beam devices 1 1 and 1 1 'shown in FIGS. 1 to 3 can be used with the method shown in FIG. 4.
Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Partikelstrahlvorrichtungen 1 1 und 1 1 ' können auch verwendet werden, um ein in Fig. 5 dargestelltes Verfahren zum Erzeugen eines Ge-
mischstrahls aus gefrorenen Partikeln, insbesondere C02 Partikeln, und einem Trägergas mit den Verfahrensschritten : The particle beam devices 1 1 and 1 1 'shown in FIGS. 1 to 3 can also be used to produce a method for producing a device shown in FIG. 5. Mixed jet of frozen particles, in particular C0 2 particles, and a carrier gas with the method steps:
200 Einleiten eines verflüssigten Gases in einen Entspannungsraum 2 zum Erzeugen eines Stromes aus Gas und agglomerierten gefrorenen Partikeln aus dem verflüssig- ten Gas und 200 introducing a liquefied gas into a flash room 2 for generating a flow of gas and agglomerated frozen particles from the liquefied gas and
220 Zuführen des Stromes agglomerierter Partikel auf einen bewegten Körper, an dessen Oberfläche die agglomerierten Partikel anhaften und sich verdichten und 220 supplying the flow of agglomerated particles to a moving body, on the surface of which the agglomerated particles adhere and compact and
240 Relativbewegung des Körpers, so dass die agglomerierten Partikel an seiner Oberfläche in einen Strom eines Trägergases transportiertwerden und 260 Zuleitung des Gemischstrahls aus den gefrorenen Partikeln und dem Trägergas zu einer Beschleunigungsdüse, durchzuführen.
240 relative movement of the body, so that the agglomerated particles are transported on its surface in a stream of a carrier gas and 260 supply the mixture jet of the frozen particles and the carrier gas to an accelerating nozzle perform.
Bezuaszeichenliste Bezuaszeichenliste
1 Grundkörper 1 main body
2 Entspannungsraum 2 relaxation room
3 Strömungskanal für das Trägergas 3 flow channel for the carrier gas
4 Einlass 4 inlet
5 Dosiervorrichtung 5 metering device
6 zylindrische Scheibe 6 cylindrical disc
7 Übergangsbereich 7 transition area
8 Beschleunigungsdüse 8 acceleration nozzle
9 Schaber 9 scrapers
10 Einlass 10 inlet
1 1 Partikelstrahlvorrichtung 1 1 particle beam device
12 Verbindungskanal 12 connecting channel
13 distales Ende des Strömungskanals 13 distal end of the flow channel
14 Druckantrieb 14 pressure drive
15 proximales Ende des Entspannungsraums 15 proximal end of the relaxation room
16 distales Ende des Entspannungsraums 16 distal end of the relaxation room
17 Abstand zwischen den zylindrischen Scheiben 17 Distance between the cylindrical discs
18 Partikelaufnahme 18 particle intake
19 Breitstrahldüse
19 wide jet nozzle
Claims
1 . Partikelstrahlvorrichtung (1 1 , 1 1 ') umfassend einen Strömungskanal (3) mit einem Einlass (10) zum Einführen eines Trägergases, einen Entspannungsraum (2) zum Erzeugen von agglomerierten gefrorenen Gaspartikeln aus einem verflüssigten Gas mit einem Einlass (4) zum Einführen eines verflüssigten Gases, ein drehbares Agglomerationsrad (6) zum Agglomerieren von Gaspartikeln, einen Verbindungskanal (12) zwischen dem Entspannungsraum (2) und dem Strömungskanal (3) und einen Auslass (8), wobei das Agglomerationsrad (6) dem Entspannungsraum (2) nachgeschaltet und zwischen dem Entspannungsraum (2) und dem Strömungskanal (3) angeordnet ist, wobei der Entspannungsraum (2) mit dem Strömungskanal (3) über den Verbindungskanal (12) verbunden ist und wobei der Auslass (8) an einem distalen Ende (13) des Strömungskanals (3) angeordnet ist und ausgebildet ist einen Gemischstrahl, umfassend die Gaspartikel und das Trägergas, zu beschleunigen. 1 . A particle beam device (11, 11 ') comprising a flow channel (3) having an inlet (10) for introducing a carrier gas, a relaxation space (2) for producing agglomerated frozen gas particles from a liquefied gas having an inlet (4) for introducing a liquefied gas, a rotatable Agglomerationsrad (6) for agglomerating gas particles, a connecting channel (12) between the expansion space (2) and the flow channel (3) and an outlet (8), wherein the Agglomerationsrad (6) downstream of the expansion space (2) and between the expansion chamber (2) and the flow channel (3), wherein the expansion chamber (2) is connected to the flow channel (3) via the connection channel (12) and wherein the outlet (8) at a distal end (13) the flow channel (3) is arranged and is designed to accelerate a mixture jet, comprising the gas particles and the carrier gas.
2. Partikelstrahlvorrichtung (1 1 , 1 1 ') gemäß Anspruch 1 , wobei der Einlass (4) des Entspannungsraums eine Dosiervorrichtung (5) aufweist, die ausgebildet ist eine Zufuhr von verflüssigtem Gas einzustellen. Second particle beam device (1 1, 1 1 ') according to claim 1, wherein the inlet (4) of the expansion space comprises a metering device (5) which is adapted to adjust a supply of liquefied gas.
3. Partikelstrahlvorrichtung (1 1 , 1 1 ') gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Entspannungsraum (2) einen sich entlang seiner größten Ausdehnung vergrößernden Querschnitt aufweist.
3. particle beam device (1 1, 1 1 ') according to claim 1 or 2, wherein the expansion space (2) has a magnifying along its largest dimension cross-section.
4. Partikelstrahlvorrichtung (1 1 , 1 1 ') gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Agglomerationsrad (6) angrenzend an oder in dem Verbindungskanal (12) zwischen dem Entspannungsraum (2) und dem Strömungskanal (3) angeordnet ist. 4. particle beam device (1 1, 1 1 ') according to at least one of claims 1 to 3, wherein the Agglomerationsrad (6) adjacent to or in the connecting channel (12) between the expansion chamber (2) and the flow channel (3) is arranged.
5. Partikelstrahlvorrichtung (1 1 , 1 1 ') gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Agglomerationsrad (6) eine drehbare Walze, eine drehbare Scheibe o- der ein drehbares Zahnrad ist, das ausgebildet ist gefrorene Gaspartikel auf einer Oberfläche zu agglomerieren. The particle beam device (11, 11 ') according to at least one of claims 1 to 4, wherein the agglomeration wheel (6) is a rotatable roller, a rotatable disc or a rotatable gear formed with frozen gas particles on a surface agglomerate.
6. Partikelstrahlvorrichtung (1 1 , 1 1 ') gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Partikelstrahlvorrichtung (1 1 , 1 1 ') ein in unmittelbarer Nähe zu und/oder an dem Agglomerationsrad (6) angeordnetes Partikelentfernungselement (9) zum Ablösen von Gaspartikeln vom Agglomerationsrad (6) aufweist. 6. particle beam device (1 1, 1 1 ') according to at least one of claims 1 to 5, wherein the particle beam device (1 1, 1 1') in the immediate vicinity of and / or on the Agglomerationsrad (6) arranged particle removal element (9) for detaching gas particles from the agglomeration wheel (6).
7. Partikelstrahlvorrichtung (1 1 , 1 1 ') gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Agglomerationsrad (6) eine strukturierte Oberfläche aufweist, die aus- gebildet ist das Agglomerieren der Gaspartikel zu fördern. 7. particle beam device (1 1, 1 1 ') according to at least one of claims 1 to 6, wherein the Agglomerationsrad (6) has a structured surface which is formed to promote the agglomeration of the gas particles.
8. Partikelstrahlvorrichtung (1 1 , 1 1 ') gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Partikelstrahlvorrichtung (1 1 , 1 1 ') wenigstens zwei Agglomerationsräder (6, 6') aufweist, von denen wenigstens eines ausgebildet ist einen Anpressdruck zwischen beiden Agglomerationsrädern (6, 6') zu erzeugen, um das Agglomerieren der Gaspartikel zu fördern. 8. particle beam device (1 1, 1 1 ') according to at least one of claims 1 to 7, wherein the particle beam device (1 1, 1 1') at least two agglomerating wheels (6, 6 '), of which at least one is formed a contact pressure between two agglomeration wheels (6, 6 ') to promote the agglomeration of the gas particles.
9. Partikelstrahlvorrichtung (1 1 , 1 1 ') gemäß Anspruch 8, wobei der Anpressdruck über einen Abstand der Agglomerationsräder (6, 6') und/oder einen Druckantrieb (14) einstellbar ist. 9. particle beam device (1 1, 1 1 ') according to claim 8, wherein the contact pressure over a distance of the Agglomerationsräder (6, 6') and / or a pressure drive (14) is adjustable.
10. Partikelstrahlvorrichtung (1 1 , 1 1 ') gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Agglomerationsrad (6) von einer Rückwand und einer drehbare Lochscheibe gebildet ist und wobei die Lochscheibe ausgebildet ist durch Drehen Gaspartikel vom Entspannungsraum (2) in den Strömungskanal (3) zu übertragen. 10. particle beam device (1 1, 1 1 ') according to at least one of claims 1 to 9, wherein the Agglomerationsrad (6) is formed by a rear wall and a rotatable perforated disc and wherein the perforated disc is formed by rotating gas particles from the expansion space (2) to transmit the flow channel (3).
1 1 . Partikelstrahlvorrichtung (1 1 , 1 1 ') gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Strömungskanal (2) eine Venturi-Düse aufweist und wobei die Ven-
turi-Düse angrenzend zum oder am Verbindungkanal (12) zwischen dem Entspannungsraum (2) und dem Strömungskanal (3) angeordnet ist. 1 1. Particle-jet device (1 1, 1 1 ') according to at least one of claims 1 to 10, wherein the flow channel (2) has a Venturi nozzle and wherein the Ven- Turi nozzle adjacent to or at the connection channel (12) between the expansion space (2) and the flow channel (3) is arranged.
12. Partikelstrahlvorrichtung (1 1 , 1 1 ') gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , wobei der Auslass (8) eine Breitstrahldüse zum Beschleunigen des Gemisch- strahl, umfassend die Gaspartikel und das Trägergas, aufweist. 12. The particle beam device (1 1, 1 1 ') according to at least one of claims 1 to 1 1, wherein the outlet (8) has a broad jet nozzle for accelerating the mixture jet, comprising the gas particles and the carrier gas.
13. Verfahren zum Erzeugen eines Gemischstrahls aus gefrorenen Partikeln, insbesondere C02 Partikeln, und einem Trägergas umfassend die Verfahrensschritte: 13. A method for producing a mixture jet of frozen particles, in particular C0 2 particles, and a carrier gas comprising the process steps:
Einleiten eines verflüssigten Gases in einen Entspannungsraum (2) zum Erzeugen eines Gaspartikelstroms aus Gas und agglomerierten gefrorenen Gaspartikeln, Introducing a liquefied gas into a flash chamber (2) for generating a gas particle stream of gas and agglomerated frozen gas particles,
Zuführen des Gaspartikelstroms aus dem Entspannungsraum (2) zu einem drehbaren Agglomerationsrad (6) derart, dass die agglomerierten gefrorenen Gaspartikel auf der Oberfläche des Agglomerationsrads (6) anhaften und verdichtet werden, - Zuführen der agglomerierten gefrorenen Gaspartikel zu einem Trägergasstrom durch Drehen des Agglomerationsrads (6), so dass die Gaspartikel an der Oberfläche des Agglomerationsrads (6) in den Trägergasstrom übertragen werden und ein Gemischstrahl aus agglomerierten gefrorenen Gaspartikeln und Trägergas gebildet wird und - Zuführen des Gemischstrahls zu einem Auslass (8). Supplying the gas particle stream from the expansion space (2) to a rotatable agglomeration wheel (6) such that the agglomerated frozen gas particles adhere and compact on the surface of the agglomeration wheel (6), supplying the agglomerated frozen gas particles to a carrier gas stream by rotating the agglomeration wheel ( 6) so that the gas particles on the surface of the agglomeration wheel (6) are transferred into the carrier gas stream and a mixture jet of agglomerated frozen gas particles and carrier gas is formed, and - supplying the mixture jet to an outlet (8).
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die agglomerierten gefrorenen Gaspartikel an der Oberfläche des Agglomerationsrads (6) mit Hilfe von einer Saugkraft von der Oberfläche abgetrennt werden. A method according to claim 13, wherein the agglomerated frozen gas particles on the surface of the agglomeration wheel (6) are separated from the surface by means of a suction force.
15. Verwendung einer Partikelstrahlvorrichtung (1 1 , 1 1 ') gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, um ein Verfahren gemäß wenigstens einem der Ansprüche 13 oder 14 durchzuführen.
15. Use of a particle beam device (1 1, 1 1 ') according to at least one of claims 1 to 12, to perform a method according to at least one of claims 13 or 14.
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