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Patent Searching and Data


Title:
CO2 CLEANING LANCE WITH SWIVEL NOZZLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2007/115728
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a CO2 cleaning lance for dry supercleaning of hollow bodies using a CO2 nozzle which is accommodated on a lance in a swivelling manner and produces a jet of CO2 snow which is preferably accelerated by a compressed gas jet. The invention also relates to a method for dry supercleaning of hollow bodies by means of a CO2 snow jet.

Inventors:
ZORN CHRISTOF (DE)
GRIMME RALF (DE)
Application Number:
PCT/EP2007/002960
Publication Date:
October 18, 2007
Filing Date:
April 02, 2007
Export Citation:
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Assignee:
FRAUNHOFER GES FORSCHUNG (DE)
ZORN CHRISTOF (DE)
GRIMME RALF (DE)
International Classes:
B24C1/00; B24C3/02; B24C3/32
Domestic Patent References:
WO1996039277A21996-12-12
WO1991018712A21991-12-12
Foreign References:
GB2335154A1999-09-15
DE19926119A12000-12-21
DE10356141A12005-07-07
US4704826A1987-11-10
DE20014677U12002-01-10
Attorney, Agent or Firm:
PFENNING, MEINIG & PARTNER GBR (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Strahlwerkzeug zur Erzeugung eines Strahls aus CO 2 -Schnee mit einer Lanze (11) , mindestens einer CO 2 -Düse (13) , einer an die mindestens eine CO 2 -Düse (13) angeschlossenen Leitung (34) für CO 2 , welche entlang der Lanze (11) verläuft, wo- bei die mindestens eine CO 2 -Düse (13) an oder in einem Ende (12) der Lanze so angeordnet ist, dass sie um mindestens eine nicht mit der Strahlrichtung der mindestens einen CO 2 -Düse (13) zusammenfallende und sich durch die mindes- tens eine CO 2 -Düse erstreckende Achse (39) schwenkbar ist.

2. Strahlwerkzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze stabför- mig ist.

3. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze einen runden und/oder ovalen und/oder viereckigen und/oder vieleckigen Querschnitt aufweist.

4. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze mit einer Antriebs- und/oder Versorgungseinheit verbunden ist und/oder dass eine Antriebs- und/oder Versorgungseinheit Bestandteil der Lan- ze ist.

5. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung für CO 2 im Inneren der Lanze verläuft.

6. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung für CO 2 über einen Teil ihrer Länge oder die gesamte Länge ein Rohr und/oder ein Schlauch ist.

7. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung für CO 2 über einen Teil ihrer Länge oder die gesamte Länge eine Kapillare ist.

8. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung für CO 2 spiralförmig um eine durch eine Schwenkachse der mindestens einen CO 2 -Düse definierte Gerade angeordnet ist .

9. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine CO 2 -Düse in einer Ebene frei schwenkbar ist.

10. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine CO 2 -Düse in einem definierten Winkelbereich in einer Ebene schwenkbar ist.

11. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze mindestens ein Gelenk aufweist.

12. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze schlauchförmig ist.

13. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die min-

destens eine CO 2 -Düse über einen Seilzug (61) , welcher im Inneren und/oder entlang der Lanze verläuft, schwenkbar ist und/oder dass die mindestens eine CO 2 -Düse über einen Antrieb schwenkbar ist, der am die mindestens eine CO 2 -

Düse aufweisenden Ende der Lanze angeordnet ist bzw. direkt mit der mindestens einen CO 2 -Düse verbunden ist.

14. Strahlwerkzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Seilzug über die Antriebs- oder Versorgungseinheit (18) steuerbar ist.

15. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die min- destens eine CO 2 -Düse über einen Antrieb am die mindestens eine CO 2 -Düse aufweisenden Ende der Lanze steuerbar ist.

16. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Lanze abgetragenes Material über mindestens einen Absaugkanal (37) absaugbar ist.

17. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze um ihre Achse rotierbar ist.

18. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Zuleitung für CO 2 superkritisches CO 2 und/oder flüssiges CO 2 und/oder gasförmiges CO 2 und/oder CO 2 -Pellets zur mindestens einen CO 2 -Düse gelei- tet werden.

19. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufüh-

rung von flüssigem CO 2 und/oder gasförmigen CO 2 und/oder CO 2 -Pellets unter Druck, vorzugsweise unter einem Druck zwischen 10 bar und 100 bar, vorzugsweise zwischen 50 bar und 100 bar, vor- zugsweise zwischen 50 und 200 bar, vorzugsweise zwischen 50 und 400 bar, bezogen auf die Zuleitung erfolgt .

20. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze eine DruckgasZuführung (35) aufweist.

21. Strahlwerkzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Bereich der Druckluftzuführung und dem Bereich des Absaugens und/oder mindestens einem Absaugkanal mindestens eine definierte Leckage besteht.

22. Strahlwerkzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Leckagen entlang von Flächen, die bei der Bewegung der Lanze und/oder der mindestens einen CO 2 -Düse relativ zueinander bewegbar sind, und/oder entlang von

Dichtungen eingerichtet sind.

23. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine CO 2 -Düse als konische Erweiterung der CO 2 -Zuleitung ausgebildet ist.

24. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine CO 2 -Düse in einer Düsennadel untergebracht ist, die von einem Düsenkopf umgeben ist.

25. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die min-

destens eine CO 2 -Düse von einer mit der Druckgaszuführung verbundenen Stützdüse (32) zur Erzeugung eines Stützstrahls umgeben ist.

26. StrahlWerkzeug nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der

Stützdüse ein überschallstrahl erzeugbar ist.

27. Strahlwerkzeug nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützdüse eine Lavaldüse ist .

28. Strahlwerkzeug nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützdüse die mindestens eine CO 2 -Düse konzentrisch umschließt.

29. Strahlwerkzeug nach einem der vier vorhergehen- den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die

Stützdüse als Zwischenraum zwischen der Düsennadel und dem Düsenkopf ausgebildet ist.

30. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze Edelstahl, andere Metalle, Kunststoffe und/oder

Keramiken aufweist oder daraus besteht.

31. Strahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze zusätzli- che Absaugöffnungen aufweist, welche mit mindestens einem Absaugkanal verbunden sind.

32. Verwendung eines Strahlwerkzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Reinigen von Hohlräumen .

33. Verfahren zur Reinigung von Hohlräumen, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum mittels min-

destens einer schwenkbaren CO 2 -Düse gereinigt wird.

34. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strahlwerkzeug nach einem der Ansprüche

1 bis 31 verwendet wird.

Description:

CO 2 -Reinigungslanze mit Schwenkdüse

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur trockenen Feinstreini- gung von Hohlkörpern.

Aus dem Stand der Technik sind einige Feinstreini- gungsmethoden zur trockenen Reinigung von Hohlkörpern bekannt. Zum einen können die zu reinigenden Oberflä- chen durch Wischen oder Bürsten gereinigt werden. Hierbei berühren Wischelemente die zu reinigende Oberfläche und werden zusätzlich über die zu reinigende Oberfläche geführt. Größere Partikel werden von der Oberfläche entfernt oder vom Wischmaterial aufge- nommen. Nachteile dieses Vorgehens sind, dass der Verschleiß des Wischmaterials zu Verschmutzungen führt, dass Verschmutzungen verschleppt werden können, dass bestimmte Bereiche von Hohlkörpern, wie z.B. Ecken, nur schwer erreicht werden können und dass kleine Partikel nur schlecht entfernbar sind.

Darüber hinaus sind unter Umständen zusätzliche Lösungsmittel, wie z.B. Wasser, nötig. Das Verfahren ist außerdem nur für glatte Innenkonturen geeignet. Auch müssen die verwendeten Werkzeuge an die Hohlkör- pergeometrie angepasst sein.

Eine andere Möglichkeit ist, die zu reinigende Oberfläche mit einem unter Druck befindlichen Gas (Luft) anzublasen. Hierbei werden große Partikel und dicke ölfilme von der Oberfläche entfernt, allerdings ist die ReinigungsWirkung bei Partikeln kleiner als 1 μm schlecht und filmische Verunreinigungen können nur grob entfernt werden.

Eine andere Reinigungsmethode sieht vor, in einem

Hochspannungsfeld Gase zu ionisieren und die hierbei entstehenden Ionen und reaktiven Gasbestandteile auf die zu reinigende Oberfläche zu leiten. Die Reinigung beschränkt sich hierbei allerdings auf sehr dünne filmartige Schichten, während Partikel nicht entfernt werden können.

Ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ist die Reinigung mittels CO 2 -Schnee, welcher durch Entspan- nung von CO 2 in einer einfachen Lochdüse erzeugt und auf die zu reinigende Oberfläche gestrahlt wird. Auch hier ist jedoch keine Abreinigung von kleinen Partikeln möglich und Schichtreinigung ist aufgrund des schlechten Impulses schwierig.

Aus der DE 199 26 119 C2 ist darüber hinaus die Reinigung mit durch eine Zweistoffdüse erzeugtem CO 2 -Schnee bekannt. Hierbei wird flüssiges CO 2 unter Druck durch eine Kapillare gepresst. Am Austritt der Kapillare entstehen aus dem flüssigen CO 2 aufgrund der starken Druckabnahme CO 2 -Schneekristalle . Diese

werden mit Hilfe eines die Kapillare umgebenden Mantelstrahls bis nahe an die Schallgeschwindigkeit beschleunigt und auf die zu reinigende Oberfläche gestrahlt. Diese Düse lässt aber aufgrund ihrer Baugrö- ße nur die Reinigung von Rohren mit Durchmessern von mehr als 200 mm zu. Darüberhinaus ist die Düse, wenn sie an einer Lanze befestigt wird, nicht mehr beweglich, so dass nicht alle Stellen in einem Hohlkörper erreicht und gereinigt werden können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit welcher Hohlkörper vollflächig, trocken, oberflächen- und formunabhängig feinstgereinigt werden können und welche in der Lage ist, sowohl Partikel als auch filmartige Verschmutzungen von der zu reinigenden Oberfläche zu entfernen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin, die Reinigungsvorrichtung so zu gestalten, dass sie selbst keine Kontaminatio- nen an ihre Umgebung abgibt, so dass die durch die

Reinigung erzielte hohe Oberflächenreinheit nicht beeinträchtigt wird.

Die Aufgabe wird durch das Strahlwerkzeug nach An- spruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 33 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens finden sich in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen.

Das erfindungsgemäße Strahlwerkzeug weist eine Lanze, mindestens eine CO 2 -Düse und eine an die mindestens eine CO 2 -DUSe angeschlossene Leitung für CO 2 auf. Die Leitung für CO 2 ist an die mindestens eine CO 2 -Düse angeschlossen, so dass durch die Leitung CO 2 zur Düse leitbar ist. Die Düse befindet sich an oder in einem Ende der Lanze und ist dort so angeordnet, dass sie

um mindestens eine nicht mit der Strahlrichtung der Düse zusammenfallende und sich durch die Düse erstreckende Achse schwenkbar ist.

Die Lanze kann als fester Stab oder flexibel in Form eines Schlauches ausgeführt sein. Ihr Querschnitt ist vorzugsweise rund, kann aber auch oval, viereckig, vieleckig oder von anderer Form sein. Insbesondere ist es denkbar, die Lanze in einer Form auszuführen, die einer speziellen Geometrie des zu reinigenden

Körpers angepasst ist. Die Lanze hat vorzugsweise eine glatte Oberfläche und ist zumindest an ihrer Oberfläche ganz oder teilweise aus Edelstahl und/oder anderen Metallen und/oder Kunststoff und/oder Keramik gefertigt.

Erfindungsgemäß kann die Lanze ein oder mehrere Gelenke aufweisen, so dass sie an den Gelenken in einer oder mehreren Ebenen flexibel, drehbar und/oder knickbar ist. Zwischen den Gelenken ist sie vorzugsweise stabförmig ausgebildet.

Für die am Ende der Lanze untergebrachte Düse eignet sich grundsätzlich jede Druckgas- oder CO 2 -Düse. Vor- zugsweise wird jedoch eine Düse verwendet, welche

CO 2 -Schnee erzeugt. Besonders bevorzugt ist hierbei eine Düse, welche zusätzlich zur CO 2 -Düse eine Düse zur Erzeugung eines Stützstrahls aufweist. Vorzugsweise wird eine Düse verwendet, welche eines oder mehrere der in DE 199 26 119 C2 beschriebenen Merkmale für ein Strahlwerkzeug aufweist. Dabei wird die Düse durch eine hohe Integrationsdichte der Funktionselemente so gestaltet, dass Hohlkörper bis zu einem Mindestdurchmesser von 35 mm gereinigt werden können. Die Düse kann als konische Erweiterung der CO 2 -Zuleitung ausgebildet sein. Wird eine Stützdüse

zur Erzeugung eines Stützstrahls mit einem Druckgas verwendet, so sind diese Stützdüse und die CO 2 -Düse vorteilhafterweise so angeordnet, dass die Stützdüse die CO 2 -Düse konzentrisch umgibt.

Vorteilhafterweise kann die Düse am Ende der Lanze in deren Innerem untergebracht sein. Das Ende oder der Kopf der Lanze umschließen hierbei die Düse, die gesamte Mechanik zum Schwenken sowie die Gaszuleitungen vollständig, so dass nur die Austrittsöffnung der Düse freigelassen wird. Vorzugsweise ist also im Kopf der Lanze in deren Wandung eine öffnung untergebracht, durch welche die Düse hindurchstrahlen kann. Diese öffnung im Kopf der Lanze kann beispielsweise als Schlitz ausgebildet sein, welcher eine Breite hat, die der Austrittsöffnung der Düse entspricht und welcher in seiner Länge den Schwenkbereich der Düse überstreckt . Vorzugsweise ist die Düse hinter dem Schlitz so untergebracht, dass keine Verunreinigungen an der Düse vorbei durch den Schlitz gelangen können.

Dadurch, dass die Düse schwenkbar ist, ist die Richtung des CO 2 -Strahls veränderbar, während gleichzeitig die Lanze unbewegt bleibt. Ist die Düse im Inne- ren des Lanzenkopfes untergebracht, so ist vorzugsweise auch die Mechanik zum Schwenken der Düse im Inneren der Lanze angeordnet . Die Schwenkmechanik kann so gestaltet sein, dass die Düse bei unbewegter Lanze in nur einer Ebene schwenkbar ist, sie kann aber auch so gestaltet sein, dass die Düse bei unbewegter Lanze in mehreren Ebenen schwenkbar ist. Die Freiheitsgrade zur Schwenkung der Düse können aber auch anders als durch Ebenen eingeschränkt werden, wenn dies für die konkrete Geometrie eines zu reinigenden Objektes vor- teilhaft ist. Denkbar ist z.B. auch ein kegelförmiger oder wellenförmiger Schwenkbereich. Vorteilhafterwei-

se ist die Düse jedoch um eine oder mehrere Achsen schwenkbar, in welchen sie z.B. in einem Kugellager gelagert sein kann. Die Achsen können grundsätzlich beliebig angeordnet sein, vorteilhafterweise durch- stechen sie jedoch den Kopf der Lanze. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schwenkachse der Düse senkrecht zur Längsrichtung der Lanze steht . Der Schwenkbereich der Düse in Richtung eines Freiheitsgrades sollte so groß wie möglich gestaltet sein. Wird je- doch die Düse für einen bestimmten Zweck hergestellt, so können sich durch diesen Zweck auch Einschränkungen der Schwenkbarkeit ergeben. Erfindungsgemäß können auch zwei oder mehr Düsen am Ende der Lanze untergebracht sein. Diese können gemeinsam oder einzeln schwenkbar sein und mit gemeinsamen Zuleitungen oder Zuleitungen für jede einzelne Düse verbunden sein. Es können mehrere Düsen entlang eines gemeinsamen Freiheitsgrades schwenkbar sein oder jede Düse entlang eines anderen Freiheitsgrades .

Vorteilhafterweise ist die Lanze an jenem Ende, an welchem nicht die Düse angeordnet ist, mit einer Antriebs- und/oder Versorgungseinheit verbunden. Die Antriebs- und/oder Versorgungseinheit kann aber auch Bestandteil der Lanze und/oder des Düsenkopfes sein. Die Einheit kann beispielsweise eine Vorrichtung zum Drehen der Lanze aufweisen. Hierbei kann die Drehung manuell oder mit Hilfe eines Motors erfolgen. Darü- berhinaus kann über eine solche Antriebs- und/oder Versorgungseinheit die Schwenkung der Düse gesteuert werden. Hierzu ist die Düse beispielsweise über einen Seilzug, welcher im Inneren der Lanze verläuft, mit der Antriebseinheit verbunden. Zur Verbindung des Seilzugs mit der Düse gibt es verschiedene Möglich- keiten. Zum einen kann der Seilzug um eine mit der

Düse verbundene Rolle gelegt sein, durch deren Mitte

die Schwenkachse der Düse verläuft. Die Düse kann dann durch Ziehen an einem der beiden Enden des Seil- zugs in die eine oder andere Richtung geschwenkt werden. Es ist aber auch möglich, zwei Seilzüge an mit der Düse verbundenen Hebeln, welche nicht auf der

Schwenkachse der Düse liegen, so zu befestigen, dass durch Ziehen des einen Seilzugs die Düse in einer Richtung geschwenkt wird und durch Ziehen am anderen Seilzug die Düse in die andere Richtung geschwenkt wird. Vorstellbar ist auch, einen Seilzug an einem mit der Düse verbundenen Hebel zu verbinden, so dass durch Ziehen des Seils einerseits die Düse in eine Richtung ausgelenkt wird und andererseits eine Feder gespannt wird, welche beim Nachlassen der Spannung die Düse in eine andere Richtung dreht.

Die an die Düse angeschlossene Leitung für CO 2 ist vorzugsweise im Inneren der Lanze angeordnet. Sie verläuft dann von dem nicht die Düse aufweisenden En- de der Lanze bis zur Düse und versorgt diese mit CO 2 .

Am nicht an die Düse angeschlossenen Ende kann diese Zuleitung mit einer Versorgungseinheit verbunden sein, durch welche CO 2 unter Druck durch die Leitung zur Düse geleitet wird. Vorteilhafterweise ist die CO 2 -Leitung so angeordnet, dass sie Spannungen, welche beim Schwenken der Düse entstehen, aufnehmen kann, ohne abgeknickt zu werden oder zu zerbrechen. Hierzu kann die Leitung z.B. im Kopf der Lanze spiralförmig um eine Schwenkachse der Düse verlaufen, so dass sich die Spirale beim Schwenken der Düse etwas zusammenzieht oder erweitert. Die Leitung kann als Rohr, Schlauch und/oder Kapillare ausgebildet sein. Je nach Anforderung kann die Leitung auch abschnittsweise als Rohr, Schlauch und/oder Kapillare gestaltet sein.

Das Kohlendioxid kann der Düse als Gas, superkritisches CO 2 oder flüssiges CO 2 oder in Form von CO 2 -Pellets zugeleitet werden. Die Düse und die Zuleitung müssen entsprechend gestaltet sein. Für den Fall, dass gasförmiges, flüssiges oder superkritisches bzw. überkritisches CO 2 verwendet wird, ist die Zuleitung vorteilhafterweise innerhalb der Lanze als Rohr oder Schlauch ausgeführt und wird kurz vor dem Lanzenkopf oder im Lanzenkopf zu einer Kapillaren, welche vorteilhafterweise an der Düse so verengt ist, dass das CO 2 unter Druck zugeleitet werden kann und hinter der Verengung expandiert, sodass sich CO 2 - Schnee bildet. Das CO 2 kann mit Drücken im Bereich von 10 bar bis 70 bar, von 50 bar bis 60 bar, 50 bar bis 100 bar, 50 bis 200 bar, 50 bis 400 bar jeweils gemessen in der Zuleitung zugeführt werden.

Erfindungsgemäß kann die Lanze in ihrem Inneren einen oder mehrere Absaugkanäle aufweisen. Diese können als Rohrleitung und/oder als Hohlraum in der Lanze ausgebildet sein. Sie sollten dabei eine gasdurchlässige Verbindung vom Kopf der Lanze bis zu ihrem anderen Ende oder bis zur Antriebs- und/oder Versorgungseinheit bilden. Vorzugsweise sind diese Absaugkanäle am nicht die Düse aufweisenden Ende der Lanze oder an der Antriebs- und/oder Versorgungseinheit mit einer Absaugvorrichtung verbunden oder an eine solche anschließbar. Die Absaugkanäle können ganz oder teilweise außerhalb der Lanze entlang der Lanze verlau- fen, vorteilhafterweise sind sie jedoch vollständig im Inneren der Lanze untergebracht .

Erfindungsgemäß kann die Lanze eine Zuführung für Druckgas aufweisen. Durch diese Zuführung kann Druck- gas, wie z.B. Luft, vom nicht die Düse aufweisenden Ende der Lanze entlang der Lanze zur Düse geleitet

werden. Die Druckluft kann hier die Stützdüse versorgen oder dem Abtransport von Verschmutzungen dienen. Soll die Druckluft zum Abtransport von Verschmutzungen verwendet werden, so ist es besonders vorteil- haft, wenn im Inneren der Lanze an geeigneten Stellen definierte Leckagen bestehen. Solche Leckagen können z.B. zwischen der Druckluftzufuhr oder einem oder mehreren Absaugkanälen angeordnet werden. Sie können entlang von Flächen bestehen, welche bei Bewegung der Düse aneinander reiben oder sich gegeneinander bewegen. In diesem Falle streicht die Luft von der Druckluftzufuhr an den entsprechenden Flächen vorbei in einen Absaugkanal und transportiert dabei eventuelle Verschmutzungen auf den überstrichenen Stellen ab. Die Breite der Leckagen wird so eingestellt, dass ein hinreichender Druck zur Erzeugung eines Stützstrahls erhalten bleibt und andererseits aber der Abtransport von Verschmutzungen hinreichend effektiv ist.

Die Druckgasdüse ist vorteilhafterweise so angeordnet, dass sie die CO 2 -Düse konzentrisch umgibt. Der Druck kann so eingestellt werden, dass das aus der Düse strömende Gas des Stützstrahls annähernd Schallgeschwindigkeit erreicht oder überschallgeschwindig- keit hat. Die Druckgasdüse kann dann z.B. eine Laval- düse sein.

Das erfindungsgemäße Strahlwerkzeug kann, wie in einem der im Folgenden geschilderten Beispiele ausge- führt sein. Gleiche Bezugszeichen in verschiedenen

Figuren stehen hierbei für gleiche oder ähnliche Komponenten.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Strahlwerk- zeug, dessen Lanze stabförmig ausgebildet ist.

Figur 2 zeigt eine Ausschnittsvergrößerung des Lanzenkopfes mit einer darin untergebrachten Düse .

Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch den Kopf eines erfindungsgemäßen Strahlwerkzeuges.

Figur 4 zeigt den Schnitt durch ein erfindungsge- mäßes Strahlwerkzeug, in welchem der

Fluss des Druckgases gekennzeichnet ist.

Figur 5 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungs- gemäßes Strahlwerkzeug, in welchem Druck- luft gekennzeichnet ist, welche durch definierte Leckagen strömt.

Figur 6 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Dü- senschwenkmechanismusses .

Figur 7 zeigt, wie das erfindungsgemäße Strahl-

Werkzeug zum Reinigen von Hohlräumen verwendet werden kann.

Figur 8 zeigt ein Strahlwerkzeug, welches zusätzliche Absaugöffnungen aufweist.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Strahlwerkzeug mit einer stabförmigen Lanze 11, an deren einen Ende im Lanzenkopf 12 die CO 2 -Strahldüse 13 angeordnet ist. Am anderen Ende der Lanze 11 befindet sich eine Antriebseinheit 18 und eine Versorgungseinheit 14 mit einer Zuführung für CO 2 -GaS 16, einer Zuführung für Druckgas 17 sowie einem Absaugstutzen 15.

Figur 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Lanzenendes 12 mit einer Düse 13, welche in einer schlitzförmigen öffnung 21 schwenkbar ist. Der Düsenkopf 12 ist hierbei so ausgeführt, dass er die gesam- te Mechanik zur Versorgung und Bewegung der Düse 13 verdeckt und nur den Schwenkbereich der Düse 13 frei- lässt, so dass die Düse 13 CO 2 -Schnee und/oder Druckgas nach außen strahlen kann. Diese öffnung 21 bildet hierbei einen Schlitz 21, der im gezeigten Fall einen Winkel zwischen 120° und 180° um die Schwenkachse der Düse umfasst, sich grundsätzlich aber über jeden Winkelbereich erstrecken kann.

Figur 3 zeigt den Schnitt durch den Kopf 12 eines er- findungsgemäßen Strahlwerkzeugs. Die Düse 13, welche im Inneren des Kopfes 12 untergebracht ist, weist im gezeigten Fall eine CO 2 -Schneedüse 31 sowie eine diese umgebende Druckgasdüse 32 auf. Das gasförmige, flüssige und/oder superkritische CO 2 wird der Düse 31 über ein Rohr und/oder eine Kapillare 34 zugeleitet. Die Zuleitungskapillare 34 weist an ihrem Ende eine Verengung 38 auf, vor welcher im CO 2 ein Druck aufgebaut werden kann. Das durch das Rohr und die Kapillare 34 zugeleitete CO 2 durchströmt die Verengung 38 und expandiert so in die CO 2 -Schneedüse 31, dass sich C0 2 -Schnee bildet. Die Stützstrahldüse 32 wird über eine in der Lanze verlaufende Druckgasleitung 35 mit Druckgas, wie z.B. Luft, unter hohem Druck versorgt. Die Druckluftdüse 32 erzeugt, da sie die CO 2 -Düse 31 konzentrisch umschließt, einen Stützstrahl, welcher den CO 2 -Strahl leitet und zusätzlich beschleunigt. Vorzugsweise ist die Stützdüse 32 als Lavaldüse ausgebildet, aus welcher das Druckgas mit überschallgeschwindigkeit austritt. Die Düse 13 ist im vorliegen- den Beispiel um die Achse 39 schwenkbar. Um den

Durchlass des CO 2 -Schnees und der Druckluft in allen

Richtungen zu gewährleisten, ist die öffnung 21 im Düsenkopf 12 schlitzförmig gestaltet. Beim Schwenken der Düse 13 um die Achse 39 ist die Zuleitung 34 für CO 2 Belastungen durch Verformen ausgesetzt. Um diese Verformungen aufnehmen zu können, ist die Kapillare und/oder das Rohr und/oder der Schlauch 34 in einem Teil ihrer bzw. seiner Länge 33 spiralförmig um die Schwenkachse 39 der Düse angeordnet. Im vorliegenden Beispiel umfasst die Spirale 33 fünf Windungen, je nach Bedarf können aber auch mehr oder weniger Windungen verwendet werden.

Figur 4 zeigt den Schnitt durch den Lanzenkopf 12 eines erfindungsgemäßen Strahlwerkzeugs, in welchem die Zuführung des Druckgases 41, 42, 43 durch die Druck- gaszuführung 35 zur Lavaldüse 32 mit Pfeilen 41, 42, 43 gekennzeichnet ist. Das Druckgas strömt zunächst, wie durch den Pfeil 41 gekennzeichnet, durch die im Inneren der Lanze verlaufende DruckgasZuführung 35. Sie wird dann entsprechend Pfeil 42 durch die Aufhängung der schwenkbaren Düse 13 geleitet und strömt anschließend, wie durch Pfeil 43 gekennzeichnet, an der CO 2 -Düse 31 vorbei in die Druckgasdüse 32.

Ein Teil des durch die Druckluftzuführung 35 zugeleiteten Druckgases 41 dient dazu, Kontaminationen zu entfernen, welche dadurch entstehen, dass beim Schwenken der Düse Flächen 36 aneinander reiben. Dies ist in Figur 5 gezeigt. Hierbei kann ein Teil des zu- geführten Druckgases 51 entlang der Flächen 36, welche beim Schwenken der Düse und/oder bei Bewegung der Lanze gegeneinander bewegbar sind, durch eine dort bestehende definierte Leckage in Richtung des Absaugkanals 37 entweichen. Ebenso kann ein Teil des Druck- gases 52 an der spiralförmigen Wicklung 33 der CO 2 -

Kapillare 34 entweichen. Hierdurch können an bewegli-

chen Stellen entstehende Verschmutzungen durch den Absaugkanal 37, wie durch die Pfeile 53 und 54 gekennzeichnet, abgesaugt werden.

Figur 6 zeigt einen Schnitt durch den Kopf einer erfindungsgemäßen Lanze, bei welchem die Mechanik zum Schwenken der Düse 13 freigelegt ist. Man erkennt zunächst die spiralförmige Wicklung 33 der Zuleitungs- kapillare 34 um die Schwenkachse der Düse. Die Beweg- lichkeit der Düse 13 wird durch ein Kugellager 62 gewährleistet, welches ebenfalls um die Schwenkachse 39 der Düse 13 angeordnet ist. Das Kraftmoment zum Schwenken der Düse 13 wird im gezeigten Beispiel über einen Seilzug 61, welcher im Inneren der Lanze 11 verläuft, aufgebracht. Der Seilzug 61 läuft hierbei entlang der Lanze 11 zur Schwenkvorrichtung der Düse 13, umläuft dann die Schwenkachse 39 der Düse 13 parallel zum Kugellager 62 und der Wicklung 33 der Kapillare 34 und läuft anschließend durch die Lanze 11 hindurch entlang der Lanze 11 zurück zur Versorgungs- einheit 14. Die Düse 13 kann also durch Ziehen an dem einen oder anderen Strang des Seilzugs 61 in die eine oder andere Richtung um ihre Schwenkachse 39 bewegt werden .

Figur 7 zeigt die Verwendung eines erfindungsgemäßen Strahlwerkzeugs zum Reinigen eines Hohlraums 74. Hierbei wird das Strahlwerkzeug entsprechend den Pfeilen 72 in den Hohlraum 74 eingeführt und im Hohl- räum bewegt. Durch Schwenken der Düse 13 im Bereich 71 und durch Drehung der Lanze 11 oder des gesamten Strahlwerkzeugs entsprechend dem Pfeil 73 kann der gesamte Hohlraum 74 von der Düse 13 mit CO 2 -Schnee ausgestrahlt werden. Die Drehung kann durch einen in der Antriebseinheit 18 untergebrachten Motor oder manuell erfolgen, es kann aber auch nur der Kopf der

Lanze 12 mittels eines am Kopf der Lanze 12 unge- brachten Motors oder manuell gedreht werden. Die durch den Strahl der Düse 13 abgetragenen Verschmutzungen können im Inneren der Lanze 11 abgesaugt wer- den. Hierzu kann am Absaugstutzen 15 eine Absaugpumpe angebracht werden oder eine Absaugvorrichtung in die Lanze integriert sein.

Zum Absaugen der Kontaminationen kann die Lanze 11 des erfindungsgemäßen Strahlwerkzeugs, wie in Figur 8 gezeigt, zusätzliche öffnungen 81 aufweisen, welche mit dem Absaugkanal 37 in Verbindung stehen. Durch diese öffnungen 81 kann das vom CO 2 -Strahl der Düse 13 abgetragene Material durch die Lanze 11 hindurch abgesaugt werden.

Mit der vorliegenden Erfindung werden folgende Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik erreicht:

• Entfernung von Partikeln und filmartigen Verunrei- nigungen im Mikrometerbereich in Hohlkörpern mit einem Durchmesser bis zu mindestens 35 mm.

• Eine besonders kleine Ausführung der Reinigungsdüse, wobei die Reinigungsleistung aufgrund durchgängig großer Querschnitte in den Medienzuführun- gen hoch bleibt.

• Durch eine schwenkbare Düse ist die flexible Anpassung des Reinigungsablaufs an die Innenkontur des Hohlkörpers möglich, so dass eine vollflächige, totzonenfreie Reinigung ohne Umrüstung des Reinigungswerkzeugs möglich ist.

Trotz beweglicher Düsenelemente gelangen keine Verunreinigungen in den zu reinigenden Hohlkörper. Dies gelingt durch reibungsarme Konzeption und die integrierte Absaugung über definierte Leckagen.