專利名稱：借助于干冰霜射束清潔、致動(dòng)或預(yù)處理工件的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種借助于干冰霜射束清潔、致動(dòng)或預(yù)處理工件的裝置和 方法，干冰霜射束由受壓的C02流體和至少一種載運(yùn)壓縮氣體產(chǎn)生且通過(guò)排出噴嘴加速，其中由二氧化碳?xì)怏w和二氧化碳顆粒組成的兩相二氧化碳混合 物在聚結(jié)室中通過(guò)聚結(jié)和壓縮干冰霜晶體產(chǎn)生并與載運(yùn)氣體混合。
背景技術(shù)：
多年來(lái)，現(xiàn)有技術(shù)中已存在用于清潔、致動(dòng)以及預(yù)處理表面的噴射方 法和噴射裝置。不過(guò)，由于環(huán)境保護(hù)法擴(kuò)大化和競(jìng)爭(zhēng)較激烈，近些年來(lái)，在 工具、模子、機(jī)器、設(shè)備以及構(gòu)件的工業(yè)清潔方面， 一直尋求新型的、對(duì)環(huán) 境無(wú)害的以及低廉的清潔技術(shù)。關(guān)于利用不同形式的二氧化碳進(jìn)行表面處理的發(fā)明，已有超過(guò)三十年的歷史。在此其間，不同形式二氧化碳(co2)的射束已在一些行業(yè)中得到應(yīng)用。文獻(xiàn)US-A4962891描述了一種由C02顆粒和含液態(tài)C02的C02氣體組成 的混合物的產(chǎn)生裝置，混合物以高速加速通過(guò)窄的縫隙式噴嘴，以除去基材 如光學(xué)裝置或晶片上的污染物。當(dāng)然，在此類應(yīng)用中，只要用較小的能量密 度對(duì)要清潔的表面進(jìn)行加載。專利文獻(xiàn)US-A-5616067描述了一種用較小的能量對(duì)壓力靈敏表面進(jìn)行 清潔的方法和裝置，其中，液態(tài)C02是在中央氣流(對(duì)于特定目的為氮流) 中計(jì)量且按照噴射原理加速的。很小尺寸的磨損的C02顆粒的轉(zhuǎn)化是在氣流 中自動(dòng)進(jìn)行的，文獻(xiàn)中沒有公開使干冰霜成形的膨化室或聚結(jié)室。提出的噴
嘴按照已知會(huì)聚-發(fā)散橫截面形狀的類型在縱向(軸向)上具有可變的橢圓 或有角的排出橫截面。C(V沿切向進(jìn)入發(fā)散的排出橫截面中。文獻(xiàn)US-A-5405283描述了一種方法和裝置，較小壓力的壓縮空氣借助 于氮冷卻，且合成的氣體與膨化的C02液體共同導(dǎo)入腔室中。通過(guò)具有以超 聲速度傳送、混合以及加速C02顆粒的會(huì)聚和發(fā)散部分的噴射噴嘴，用于清 潔的氣體混合物對(duì)準(zhǔn)粘牢有污染物的基體。WO03/022525描述了一種清潔表面的噴射方法和噴射裝置。 一種附加個(gè)適配器計(jì)量。該配置實(shí)現(xiàn)較高的噴射效率和/或射束進(jìn)一步的扇形化。文獻(xiàn)WO00/74897Al描述了一種噴射工具以利用第一噴嘴和第二噴嘴 產(chǎn)生由干冰霜組成的射束，第二噴嘴產(chǎn)生包圍第一射束的支持射束。液態(tài) C02的相位轉(zhuǎn)化是在第一噴嘴的噴嘴出口進(jìn)行的。文獻(xiàn)WO2004/033154A1描述了 一種清潔表面的噴射方法和噴射裝置。 相對(duì)于同心地在管中輸送的載運(yùn)氣體，受壓的C02氣體在膨化室中轉(zhuǎn)化成干 霜或液態(tài)C02、部分地轉(zhuǎn)化成干冰顆粒、并且以最大角導(dǎo)向噴射管。在此， 載運(yùn)氣流用作噴射器。載運(yùn)氣體體積或液態(tài)C02可通過(guò)節(jié)流閥計(jì)量；射束混 合物隨后優(yōu)選利用超聲速度經(jīng)由拉伐爾(Laval)噴嘴對(duì)準(zhǔn)要清潔的基體。 清潔作用通過(guò)要輸送的水滴和/或冰粒提高。到目前為止的利用不同相的C02進(jìn)行噴射的方法和裝置迄今因?yàn)楦杀３杀靖?、自?dòng)化程度小、聲壓電平高以及氣體和要處理的工件的邏輯結(jié)構(gòu) 費(fèi)用大而沒有在工業(yè)上付諸實(shí)施。通常，實(shí)現(xiàn)的噴射效率過(guò)小，因?yàn)槭褂玫?顆粒直徑過(guò)小或顆粒不固定和/或顆粒速度過(guò)小。反之，在用C02粒子噴射時(shí)， 過(guò)大的顆粒直徑會(huì)對(duì)處理的基體表面造成損害。此外，從經(jīng)濟(jì)應(yīng)用的角度看， 投資和操作成本都太高。

發(fā)明內(nèi)容
從最后提及的現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提出 一種借助于干冰霜射束進(jìn)行清潔的方法和裝置，在投資和操作成本低且對(duì)處 理的基體表面無(wú)損害的情況下，在對(duì)表面進(jìn)行清潔/預(yù)處理/致動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)較高 的噴射效率，盡可能在每一時(shí)間單位平整地作用。此外，工藝規(guī)程在連續(xù)工 作中以較少的邏輯費(fèi)用自動(dòng)化地進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明，該問(wèn)題是通過(guò)權(quán)利要求1和16的特征解決的。本發(fā)明的改 進(jìn)在從屬權(quán)利要求中闡述。第一方案包括借助于干冰霜射束清潔、致動(dòng)或預(yù)處理工件的方法，干 冰霜射束由受壓的C02流體和至少一種載運(yùn)壓縮氣體產(chǎn)生且通過(guò)排出噴嘴 加速，其中由二氧化碳?xì)怏w和二氧化碳顆粒組成的兩相二氧化碳混合物在聚 結(jié)室中通過(guò)聚結(jié)和壓縮干冰霜晶體產(chǎn)生并與載運(yùn)氣體混合，其中，通過(guò)混合 室的計(jì)量口，由載運(yùn)壓縮氣體組成的中央氣流流入混合室中，氣流被輸送、 徑向從外面計(jì)量、渦流混合、隨混合的渦流氣體在排出噴嘴中加速并導(dǎo)向工 件?；旌蟽?yōu)選是在三級(jí)的混合室中進(jìn)行的，其中，兩相二氧化碳混合物在 混合室的第一區(qū)域中均勻地繞著伸入混合室中的噴射管繞流，在混合室的第 二區(qū)域中輸送到自噴射管流入混合室中的氣流，且在混合室的第三區(qū)域中渦 流混合。為此，根據(jù)本發(fā)明，可借助于混合室內(nèi)壁有針對(duì)性預(yù)定的幾何結(jié)構(gòu)，在中部或后部區(qū)域內(nèi)，通過(guò)將ccv混合物導(dǎo)向噴射管的氣流中的方式幫助形成渦流。通常，該方法利用在進(jìn)入混合室中時(shí)調(diào)節(jié)到10至40攝氏度的溫度的氣流進(jìn)行，這在產(chǎn)生壓縮氣體時(shí)可簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)。不過(guò)，根據(jù)本發(fā)明，在方法中，氣流在進(jìn)入混合室中時(shí)調(diào)節(jié)到大于50攝氏度的溫度，例如通過(guò)噴射管上加熱 裝置的配置調(diào)節(jié)溫度。因此，既不容易在排出噴嘴也不容易在要處理的工件上受到冷凝水的侵蝕影響。由于載運(yùn)氣體與C02混合物之間產(chǎn)生的平均溫度 或溫度擴(kuò)張(Temperaturspreizung)較高，工件上的清潔量較大。嘗試改進(jìn) 了清潔效果。根據(jù)本發(fā)明，如果要混合的成分通過(guò)相應(yīng)的安裝配件在裝置中渦旋/螺 旋形旋轉(zhuǎn)，對(duì)氣體的混合效應(yīng)和氣流的穩(wěn)定性起到有利的作用。根據(jù)本發(fā)明，該方法將液滴優(yōu)選水滴輸送到氣流或混合室。根據(jù)本發(fā)明，在某些情況下(按照要處理的表面或噴射的污染物或涂 層的類型)，將固定的噴射劑顆粒引入氣流中，優(yōu)選是包括粉末、木材、塑 料在內(nèi)的有機(jī)顆?；虬ㄓ晒杌螓}組成的精細(xì)碾磨的固體在內(nèi)的無(wú)機(jī)顆粒， 可進(jìn)一步改進(jìn)清潔效果。因此，該方法或裝置功能自身不但不受阻礙，反倒 是清潔效果得到改進(jìn)了。在C02聚結(jié)時(shí)，該方法在聚結(jié)室中在計(jì)量口之前從外面優(yōu)選利用液氮冷 卻由二氧化碳?xì)怏w和二氧化碳顆粒組成的兩相二氧化碳混合物是有利的。此外，由二氧化碳?xì)怏w和二氧化碳顆粒組成的兩相二氧化碳混合物可在計(jì)量口 之前出于相似的目的與惰性的液氮混合。第二方案包括借助于干冰霜射束進(jìn)行清潔、致動(dòng)或預(yù)處理的裝置，尤 其是實(shí)施所描述的方法，包括一個(gè)噴射裝置，其具有可調(diào)控的載運(yùn)氣體和二 氧化碳流體的輸送裝置和壓力源， 一個(gè)聚結(jié)室，用于產(chǎn)生干冰霜晶體， 一個(gè) 載運(yùn)氣體和二氧化碳的混合裝置以及安置在其后的排出噴嘴，其中，載運(yùn)氣 體的輸送裝置構(gòu)造為伸入混合裝置中的噴射管，用于在兩相二氧化碳混合物 中聚結(jié)和壓縮干冰霜晶體的聚結(jié)室具有計(jì)量口，該計(jì)量口通向環(huán)形室，混合 裝置構(gòu)造為多部分的混合室，在一端具有環(huán)形室而在另一端具有通向排出噴 嘴的排出口。根據(jù)本發(fā)明，混合室可在后部的部分區(qū)域中具有縮頸件(Einschntirung) 或安裝配件，以加強(qiáng)氣流的渦流。
在一實(shí)施方式中，聚結(jié)室可優(yōu)選構(gòu)造為具有內(nèi)部肋條的管子，其中聚 結(jié)室的內(nèi)部肋條在二氧化碳C02的流動(dòng)方向(箭頭所示)上直線延展，或以 螺旋的形式排列在管子的內(nèi)部圓周。因此，可強(qiáng)化干冰霜的形成。
排出噴嘴在大部分情況下為拉伐爾(Laval)噴嘴，但根據(jù)本發(fā)明也可使用具有扁平橫截面或圓形或環(huán)形排出口的其它形狀，且其應(yīng)用相應(yīng)于工件 的要求提供，視是否要清潔大的平面或孔、肋條、溝槽或類似物的情況而定。 根據(jù)目前實(shí)際存在的嘗試方案而合理使用的實(shí)現(xiàn)良好效果的噴嘴在從屬權(quán) 利要求中作了限定。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，研究表明，在常規(guī)的朝載運(yùn)氣流計(jì)量噴射劑的過(guò) 程中，產(chǎn)生較大的功率損耗。通過(guò)使用本發(fā)明的三級(jí)混合室，兩相二氧化碳 混合物能均勻分配而不用顯著地由二氧化碳顆粒升華以及渦流混勻氣流地 輸送。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，二氧化碳顆粒在聚結(jié)室中由干冰霜晶體通過(guò)聚結(jié) 和壓縮過(guò)程產(chǎn)生。廣泛的研究表明，較之現(xiàn)有技術(shù)，這種產(chǎn)生二氧化碳顆粒 的方式在對(duì)表面進(jìn)行清潔、預(yù)處理以及致動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)了明顯較高的噴射效率。 就構(gòu)件、工具、模子、機(jī)器以及設(shè)備的清潔和預(yù)處理來(lái)說(shuō)，節(jié)省了投資和操 作成本。通過(guò)使用干冰霜晶體，工藝規(guī)程可在連續(xù)工作中以較少的邏輯費(fèi)用 自動(dòng)化地進(jìn)行。對(duì)根據(jù)本發(fā)明處理的塑料和金屬表面所作的材料分析表明， 不對(duì)處理的基體表面產(chǎn)生損害。在聚結(jié)室、混合室以及噴嘴的區(qū)域內(nèi)使用最 佳的溫度、流動(dòng)以及壓力比時(shí)，可在提高清潔質(zhì)量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)較高的噴射效 率。為了自動(dòng)化地實(shí)施本發(fā)明的方法，計(jì)算機(jī)借助于傳感器感知并檢測(cè)所用 流體有關(guān)壓力、體積流量和/或溫度的參數(shù)，并且在與預(yù)定的或計(jì)算的額定 值作比較之后加以控制。此外，在本發(fā)明的改進(jìn)中，還可借助于計(jì)算機(jī)調(diào)控 排出噴嘴相對(duì)于要處理的工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此按照位置和定向感知隨意的 工件并且利用噴射裝置對(duì)要處理的表面進(jìn)行涂抹。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，使用一 控制計(jì)算機(jī)，其通過(guò)電子調(diào)整件對(duì)氣動(dòng)控制進(jìn)行訪問(wèn)。過(guò)程和調(diào)節(jié)參數(shù)借助 于測(cè)量敏感元件加以檢測(cè)并作為電子信號(hào)輸送給控制計(jì)算機(jī)。干冰霜射束或 裝置的主控制是純氣動(dòng)地進(jìn)行的，于是處理過(guò)程中可不采用電子端子。此外， 氣動(dòng)部件較之電子部件明顯不容易收到干擾和維護(hù)的影響。在手動(dòng)使用本發(fā) 明的情況下，邏輯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因?yàn)闊o(wú)需進(jìn)行電力饋給。前述本發(fā)明的裝置在本發(fā)明方法中的應(yīng)用實(shí)例實(shí)例l用于干冰霜射束的清潔和預(yù)處理方法可在工業(yè)上應(yīng)用，以在上漆過(guò)程 中對(duì)塑料構(gòu)件進(jìn)行自動(dòng)化清潔。目的在于，在涂漆之前要完全清潔塑料表面， 也即尤其是去除表面上的油脂、油、分型劑、手指印、灰塵顆粒以及磨屑。 無(wú)顆粒、無(wú)油以及無(wú)水的壓縮空氣用作載運(yùn)氣體，壓縮空氣是利用螺旋壓縮機(jī)產(chǎn)生且隨后加以處理的。涉及的調(diào)節(jié)參數(shù)有體積流量為2mVmin-6mS/min 時(shí)，壓縮空氣的噴射壓力為2-6巴，二氧化碳的壓力為18-22巴。根據(jù)要清潔 的塑料構(gòu)件表面的大小和幾何結(jié)構(gòu)以及要求的節(jié)拍時(shí)間而使用圓形或扁平 的噴嘴。噴嘴借助于六軸的工業(yè)機(jī)器人引導(dǎo)通過(guò)要清潔的機(jī)器人。通過(guò)計(jì)算機(jī)，調(diào)控設(shè)備參數(shù)，在此即調(diào)控壓縮空氣和C02的壓力和體積流量以及噴射裝置相對(duì)于要處理的工件表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度及其位置。二氧化碳的消耗量取決于所使用的噴嘴和塑料表面的污染物量或附著 力，并且位于0，2kg/min和1.0kg/min之間。為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)輸送的清潔要求，噴 射噴嘴的進(jìn)給速度為200mm/s-600mm/s。如果使用噴射寬度為80mm的扁平 噴嘴，就可清潔lm"min-3m々min的表面。在清潔之后對(duì)表面清潔度的分析是 利用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行的且作了刮水試驗(yàn)。此外，實(shí)施了一些直接以端子安裝 的涂漆系統(tǒng)的分析。 結(jié)果較之常規(guī)的洗滌方法、手動(dòng)清潔以及利用現(xiàn)有技術(shù)的儀器進(jìn)行的C02 噴射，漆層附著和漆層穩(wěn)定性的質(zhì)量均有所提高。 實(shí)例2:
如果清潔較大的具有11112至81112表面的注塑模，必須從工具表面上除去 燃燒的、牢牢附著的分型劑殘留物。為此，通過(guò)螺旋壓縮機(jī)產(chǎn)生噴射壓力為8-10巴、體積流量為6-8mVmin的壓縮空氣。二氧化碳是借助于虹吸管瓶饋給 的，優(yōu)選按瓶束排列。二氧化碳的壓力為40-60巴。清潔裝置是手動(dòng)地通過(guò) 要清潔的工具表面導(dǎo)向的。根據(jù)模子表面上污染物的附著力和數(shù)量，清潔功 率定為0.2mVmin-1.0m々min。使用噴射直徑為20mm的圓形噴嘴時(shí)的二氧化 碳消耗量為lkg/min。 一方面，噴射能量通過(guò)有針對(duì)性地將水滴引入混合室 中改變。另一方面，事實(shí)證明，將噴射速度控制在100m/s-300m/s是有利的。 結(jié)果通過(guò)用干冰霜射束清潔模子，可明顯地縮短機(jī)器停機(jī)時(shí)間、避免由一 般用于清潔的銅絲刷造成的機(jī)械損害以及降低成本。分型劑殘留物利用落下 的氣流洗掉。此外，改善了模子表面的清潔度，乃至提高了在模子中注塑的 工件表面的質(zhì)量。


下面結(jié)合示意性的附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。其中 圖l本發(fā)明用于進(jìn)行干冰霜噴射的裝置，其中在一幅圖中共同示出了 多個(gè)裝置的實(shí)施方式；圖2圖1裝置排出噴嘴的不同實(shí)施方式A、 B、 C、 D。
具體實(shí)施方式
圖l示出了用于進(jìn)行干冰霜噴射的裝置。氣流2通過(guò)氣體輸送管3和伸入 混合室l中的噴射管4導(dǎo)入混合室1中。氣流在此為由壓縮機(jī)5產(chǎn)生的經(jīng)過(guò)凈化 處理的空氣。在食品工業(yè)或光學(xué)工業(yè)的特定情況下，也可改用惰性氣體，例如從壓 力罐6中抽取的氮。
與噴射管4和混合室1成橫向地布置有一個(gè)干冰霜顆粒的聚結(jié)室8，它在 其排出側(cè)包圍噴射管4。通過(guò)一個(gè)未示出的閥，液態(tài)形式的C02 (箭頭方向)自一個(gè)未示出的罐導(dǎo)入聚結(jié)室8中并在那里膨化。通過(guò)混合室1圓周上的計(jì)量 口7，將由二氧化碳?xì)怏w和二氧化碳顆粒組成的兩相二氧化碳混合物9輸送到混合室l。在混合室1的第一區(qū)域10中，兩相二氧化碳混合物繞著氣體輸送管3伸 入混合室1中的噴射管4繞流，而在混合室l的第二區(qū)域ll中，氣流2被徑向計(jì) 量。在混合室1的第三區(qū)域12中，由二氧化碳?xì)怏w和二氧化碳顆粒組成的兩 相二氧化碳混合物9與氣流2渦流混合?；旌蠚饬麟S二氧化碳顆粒自混合室1的排出口13流到排出噴嘴14中并 在那里加速。從噴嘴口15產(chǎn)生干冰霜射束，其可用于清潔、預(yù)處理或致動(dòng)工 件表面17。下面描述了用于進(jìn)行干冰霜噴射的裝置的其它實(shí)施方式，其中，附加 的構(gòu)件或措施可提高方法的自動(dòng)化程度，或?qū)崿F(xiàn)處理任務(wù)的精細(xì)控制和配合o計(jì)算機(jī)的控制在此未詳盡闡述；優(yōu)選采取氣動(dòng)控制，其中傳感器和調(diào) 整件都會(huì)在下面詳細(xì)地針對(duì)配備的功能單元作闡述。機(jī)器人同樣適用，它例 如根據(jù)應(yīng)用實(shí)例與所描述的裝置實(shí)施方式之一和氣體容器相配?；蛘?，可將裝置至少構(gòu)造為小面積應(yīng)用的基本儀器，也可構(gòu)造為手動(dòng) 應(yīng)用的可載運(yùn)"旅行背包式儀器"。實(shí)施方式2:為了加大混合室1第三區(qū)域12中的渦流混合乃至提高噴射效率，在氣體 輸送管3和域伸入混合室1中的管件4的內(nèi)部圓周上設(shè)有機(jī)械安裝配件18，其 使氣流2處于螺旋形的旋轉(zhuǎn)/渦旋狀態(tài)，乃至使氣流穩(wěn)定化。實(shí)施方式3:
為了提高氣流2的溫度乃至提高噴射效率以及減少工件表面17的液體冷凝，在氣體輸送管3中的伸入混合室1中的管件4之前，加熱裝置19與溫度傳感器成為一體。實(shí)施方式4/5:為了提高噴射效率和/或在清潔、預(yù)處理和/或致動(dòng)之后實(shí)現(xiàn)表面的某些性質(zhì)，在氣體輸送管3中的伸入混合室1中的管件4之前，通過(guò)噴射劑計(jì)量系 統(tǒng)20計(jì)量固定的噴射劑顆粒和/或通過(guò)液體計(jì)量系統(tǒng)21計(jì)量水滴和/或阻蝕劑 優(yōu)選是磷酸鹽。 實(shí)施方式6:為了提高噴射效率和/或在清潔、預(yù)處理和/或致動(dòng)之后實(shí)現(xiàn)表面的某些性質(zhì)，通過(guò)輸送系統(tǒng)22直接將水滴和/或阻蝕劑優(yōu)選是磷酸鹽和/或固定的噴 射劑顆粒引入混合室中，優(yōu)選是引入混合室1的第一區(qū)域10或第二區(qū)域11中。 實(shí)施方式7:為了改善混合室l中的計(jì)量和渦流混合情況，在混合室1圓周的計(jì)量口7 的內(nèi)部圓周上設(shè)有機(jī)械安裝配件23 ，其使由二氧化碳?xì)怏w8和二氧化碳顆粒9 組成的兩相二氧化碳混合物處于螺旋形的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。實(shí)施方式8:為了擴(kuò)大二氧化碳顆粒9、提升二氧化碳顆粒的物料流量乃至提高噴射 效率，在通過(guò)計(jì)量口7輸送到混合室1中之前，由二氧化碳?xì)怏w和二氧化碳顆 粒9組成的兩相二氧化碳混合物從外面由具有溫度傳感器的冷卻系統(tǒng)24用來(lái) 自容器25的液氮加以冷卻。實(shí)施方式9:另一冷卻方案是這樣的，即，在通過(guò)計(jì)量口7輸送到混合室1中之前， 通過(guò)氮計(jì)量系統(tǒng)26將液氮直接計(jì)量到由二氧化碳?xì)怏w和二氧化碳顆粒9組成 的兩相二氧化碳混合物中。實(shí)施方式10/11:
另一通過(guò)擴(kuò)大和壓縮二氧化碳顆粒9而提高噴射效率的方案是這樣的， 即，在通過(guò)計(jì)量口7將兩相二氧化碳混合物輸送到混合室1中之前，使用內(nèi)部肋條27。內(nèi)部肋條27在聚結(jié)室8中起到有助于增強(qiáng)霜形成的作用并導(dǎo)致干冰 霜晶體組合成較大較密的二氧化碳顆粒9。構(gòu)造為肋條管的腔室內(nèi)部肋條沿 著自一個(gè)源體液態(tài)流入(當(dāng)然是在所有裝置的實(shí)施方式中通過(guò)具有可預(yù)定或 可調(diào)節(jié)的橫截面的未示出的噴嘴)的C02的流動(dòng)方向(箭頭所示)直線延展。此外，如果將內(nèi)部肋條管的內(nèi)部肋條27以螺旋的形式構(gòu)造在聚結(jié)室8的 內(nèi)部圓周上，還能提高噴射效率。圖2示出了噴嘴14的一些實(shí)施方式A、 B、 C、 D，干冰霜射束16從噴嘴 14的噴嘴口15中噴出并用于清潔、預(yù)處理以及致動(dòng)工件表面17。圖2A:噴嘴14可采用拉伐爾噴嘴28，其具有會(huì)聚部分29、圓柱部分30 以及發(fā)散部分31。出口橫截面的幾何形狀與圓形32相對(duì)應(yīng)。圖2B:用于進(jìn)行干冰霜噴射的裝置提供了這樣的可行方案，即，采用 與應(yīng)用有關(guān)的圓形噴嘴33，其具有圓形34幾何形狀的出口橫截面。圖2C/2D:采用的是扁平噴嘴35，其具有矩形36或橢圓形37幾何形狀的 出口橫截面，但也可采用具有流動(dòng)配件39和圓環(huán)40幾何形狀的出口橫截面的 環(huán)形噴嘴38。
權(quán)利要求
1、 一種借助于干冰霜射束清潔、致動(dòng)或預(yù)處理工件的方法，干冰霜射 束由受壓的C02流體和至少一種載運(yùn)壓縮氣體產(chǎn)生且通過(guò)排出噴嘴加速，其中由二氧化碳?xì)怏w和二氧化碳顆粒組成的兩相二氧化碳混合物在一聚結(jié)室 中通過(guò)聚結(jié)和壓縮干冰霜晶體產(chǎn)生并與載運(yùn)氣體混合，其特征在于，通過(guò)混合室(1)的計(jì)量口 (7)，由載運(yùn)壓縮氣體組成的中央氣流(2)流入混合 室(1)中，氣流(2)被輸送、徑向從外面計(jì)量、渦流混合、隨混合的渦流 氣體在排出噴嘴(14)中加速并導(dǎo)向工件(17)。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，混合是在三級(jí)的混合室(1) 中進(jìn)行的，其中，在混合室的第一區(qū)域(10)中，兩相二氧化碳混合物(9) 繞著伸入混合室(1)中的噴射管(4)均勻地繞流，在混合室(1)的第二 區(qū)域(11)中，輸送到自噴射管(4)流入混合室(1)中的氣流(2)且在 混合室(1)的第三區(qū)域(12)中渦流混合。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，計(jì)算機(jī)借助于傳感器感 知并檢測(cè)方法中所用流體的有關(guān)壓力、體積流量和/或溫度的參數(shù)，并且在 與預(yù)定的或計(jì)算的額定值作比較之后加以控制。
4、 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，除了流體的參數(shù)外， 還借助于計(jì)算機(jī)調(diào)控排出噴嘴(14)相對(duì)于要處理的工件(17)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
5、 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，氣流(2)為來(lái)自 壓力空氣源(5)的空氣或來(lái)自壓力罐(6)的氮。
6、 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，氣流(2)在進(jìn)入 混合室(1)中時(shí)調(diào)節(jié)到10-40攝氏度的溫度。
7、 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，氣流(2)在進(jìn)入 混合室(1)中時(shí)調(diào)節(jié)到大于50攝氏度的溫度。
8、 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，氣流(2)在進(jìn)入混合室(1)中之前處于渦旋旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
9、 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，由二氧化碳?xì)怏w和 二氧化碳顆粒組成的兩相二氧化碳混合物(9)在計(jì)量口 (7)之前處于渦旋 旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
10、 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，氣流(2)中加有 液滴優(yōu)選是水滴。
11、 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，將液滴優(yōu)選是水滴輸送 到混合室(1)中。
12、 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，將固定的噴射劑 顆粒引入氣流(2)中。
13、 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，優(yōu)選將包括粉末、木材、 塑料在內(nèi)的有機(jī)顆粒或包括由硅、鹽組成的精細(xì)碾磨的固體在內(nèi)的無(wú)機(jī)顆粒 用作固定的噴射劑顆粒。
14、 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，由二氧化碳?xì)怏w 和二氧化碳顆粒組成的兩相二氧化碳混合物(9)在聚結(jié)室(8)中在計(jì)量口(7)之前從外面優(yōu)選利用液氮冷卻。
15、 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在計(jì)量口 (7)之 前將液氮混合到由二氧化碳?xì)怏w和二氧化碳顆粒組成的兩相二氧化碳混合 物(9)中。
16、 一種尤其是用于實(shí)施如前述權(quán)利要求之一所述的方法、借助于干 冰霜射束清潔、致動(dòng)或預(yù)處理工件的裝置，包括一個(gè)噴射裝置，其具有可調(diào) 控的載運(yùn)氣體和二氧化碳流體的輸送裝置和壓力源， 一個(gè)聚結(jié)室，用于產(chǎn)生 干冰霜晶體， 一個(gè)載運(yùn)氣體和二氧化碳的混合裝置以及安置在其后的排出噴嘴，其特征在于，載運(yùn)氣體的輸送裝置(3)構(gòu)造為伸入混合裝置(1)中的噴射管(4)，用于在兩相二氧化碳混合物中聚結(jié)和壓縮干冰霜晶體的聚結(jié)室(8)具有計(jì)量口 (7)，該計(jì)量口 (7)通向環(huán)形室(10)，混合裝置(1)構(gòu)造為多部分的混合室(10、 11、 12)，在一端具有環(huán) 形室(10)而在另一端具有通向排出噴嘴(14)的排出口 (13)。
17、 如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，混合室(1)為三級(jí)混合 室，其中混合室的第一區(qū)域(10)被構(gòu)造成使兩相二氧化碳混合物(9)繞 著伸入混合室(1)中的噴射管(4)均勻地繞流，混合室(1)的第二區(qū)域(11)被構(gòu)造成將兩相混合物輸送到來(lái)自噴射管(4)的氣流(2)，混合室 (1)的第三區(qū)域(12)被構(gòu)造成讓二氧化碳(C02;9)和載運(yùn)氣體(2;5;6) 渦流混合。
18、 如權(quán)利要求16或17所述的裝置，其特征在于，聚結(jié)室(8)被構(gòu)造 為具有內(nèi)部肋條(27)的管子。
19、 如權(quán)利要求16至18之一所述的裝置，其特征在于，聚結(jié)室(8)的 內(nèi)部肋條(27)在二氧化碳C02的流動(dòng)方向(箭頭所示)上直線延展。
20、 如權(quán)利要求16至18之一所述的裝置，其特征在于，聚結(jié)室(8)的 內(nèi)部肋條以螺旋的形式排列在管子的內(nèi)部圓周上。
21、 如權(quán)利要求16至20之一所述的裝置，其特征在于，混合室(1)在 后部的部分區(qū)域(11或12)中具有縮頸件或安裝配件，以加強(qiáng)氣流的渦流。
22、 如權(quán)利要求16至21之一所述的裝置，其特征在于，排出噴嘴(14) 為拉伐爾噴嘴。
23、 如權(quán)利要求16至21之一所述的裝置，其特征在于，排出噴嘴(14) 為具有圓形橫截面(32,34)、扁平橫截面(36，37)或環(huán)形橫截面(40)的 噴嘴。
24、 如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，扁平噴嘴具有一排出口 (36,37)，其寬度為20mm-120mm，高度為lmm-4mm。
25、 如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，圓形噴嘴具有一排出口 (32,34)，其直徑為2mm-20mm。
26、 如前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，計(jì)算機(jī)借助于傳 感器感知、檢測(cè)方法中所用流體的有關(guān)壓力、體積流量和/或溫度的參數(shù)以 及將之與預(yù)定的或計(jì)算的額定值作比較，從而控制這些參數(shù)。
27、 如前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，除了流體的參數(shù) 外，計(jì)算機(jī)還適于調(diào)控排出噴嘴(14)相對(duì)于要處理的工件(17)的相對(duì)運(yùn) 動(dòng)。
28、 如前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，具有一自動(dòng)化裝 置，其中的控制計(jì)算機(jī)可通過(guò)電子調(diào)整件對(duì)整個(gè)裝置的氣動(dòng)控制進(jìn)行訪問(wèn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種借助于干冰霜射束清潔、致動(dòng)或預(yù)處理工件的裝置和方法，干冰霜射束由受壓的CO₂流體和至少一種載運(yùn)壓縮氣體產(chǎn)生且通過(guò)排出噴嘴(14)加速，其中，由二氧化碳?xì)怏w和二氧化碳顆粒組成的兩相二氧化碳混合物在一聚結(jié)室(8)中通過(guò)聚結(jié)和壓縮干冰霜晶體產(chǎn)生并在具有輸送載運(yùn)氣體的中央繞流噴射管的多級(jí)混合室(10，11，12)中與載運(yùn)氣體徑向混合，以便獲得高能渦流氣流來(lái)處理工件。
文檔編號(hào)B24C1/00GK101124065SQ200580047768
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2005年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月5日
發(fā)明者克納克施泰特·馬克, 埃爾賓·費(fèi)利克斯, 羅特施泰因·拉斐爾 申請(qǐng)人:凱羅斯諾合資公司