Die Erfindung betrifft eine Druckbeladungsanlage mit einem eine Längsachse aufweisenden Druckbeladungstank, der eine Druckbehälterwand mit einer einen Hohlraum umschreibenden Innenoberfläche aufweist und der entlang der Längsachse einen Einlassabschnitt, einen Zentrumsabschnitt und einen Auslassabschnitt aufweist, mit einem Partikeleinlass, der eine Einlassöffnung im Einlassabschnitt definiert, und einem Partikelauslass, der eine Auslassöffnung im Auslassabschnitt definiert. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Reinigung eines eine Längsachse aufweisenden Druckbeladungstanks, der eine Druckbehälterwand mit einer einen Hohlraum umschreibenden Innenoberfläche aufweist und der entlang der Längsachse einen Einlassabschnitt, einen Zentrumsabschnitt und einen Auslassabschnitt aufweist.

Hintergrund der vorliegenden Erfindung ist das Vorschäumen von expandierbaren Partikeln mittels Infrarot-Strahlung. Diese sogenannte Trockenexpansion bietet im Gegensatz zu Dampf-Vorschäu- men die Möglichkeit einer schnellen Materialumstellung, da sich die Anlage relativ schnell reinigen lässt. Interessant ist diese Art des Vorschäumens für Partikel, die selbst kein Treibmittel beinhalten, wie z.B. EPP. Um bei solchen Partikeln ein Vorschäumen zu ermöglichen, benötigt man anstelle des Treibmittels einen erhöhten Innendruck der Partikel. Zu diesem Zweck werden die Partikel mit einem unter Druck stehenden Gas in der Druckbeladungsanlage beladen. Dies geschieht in einem Prozess- oder Druckbeladungstank, in welchem nach Einbringen der Partikel langsam der Gasdruck erhöht wird. Dies kann unter gleichzeitiger Erwärmung des Tankinnenraums erfolgen oder ohne Erwärmung. Abhängig von weiteren Faktoren benötigt der Prozess ohne Erwärmung in der Größenordnung von Tagen. Führt man Wärme hinzu, kann der Prozess innerhalb von wenigen Stunden vonstattengehen. Anschließend werden die beladenen Partikel entweder in einen Lagertank überführt oder in dem Prozesstank gelagert, in dem dann jeweils ein konstanter, erhöhter Druck herrscht, sodass die Partikel darin über längere Zeit aufbewahrt werden können. Zur Weiterverarbeitung werden die Partikel zu einem Vorschäumer transportiert. Der Transport sollte relativ schnell erfolgen, damit sich der Druck in den Partikeln nicht abbaut. Der Transport kann zu diesem Zweck auch unmittelbar bis zur Vorschäumanlage in einer T ransportleitung unter erhöhtem Druck durchgeführt werden. In dem Trockenvorschäumer, werden die Partikel durch Infrarot-Strahlung erwärmt und dehnen sich aufgrund des erhöhten Innendrucks auf ein vorbestimmtes Maß aus. Ein Problem solcher expandierbarer Partikel ist es, dass diese zu Anhaftung an der Innenoberfläche der Druckbehälterwand neigen. Dadurch können nach dem Entleeren Partikel in dem Druckbeladungstankzurückbleiben. Dies stellt insbesondere vor jedem Materialwechsel ein Problem dar. Die zurückgebliebenen Partikel können beispielsweise im Falle einer Materialumstellung mit Farbwechsel oder bei Wechsel zu Partikeln mit anderem Abmessungen oder Eigenschaften als Fremdkörper in dem fertig aufgeschäumten Produkt deutlich sichtbar in Erscheinung treten. Aus diesem Grund muss der Druckbeladungstank vor jedem Materialwechsel gereinigt werden.

Das Reinigen erfolgt bislang bekanntermaßen mittels Reinigungslanzen, welche durch eine Reinigungsöffnung in dem Druckbeladungstank eingeführt werden. Durch die Lanzen wird Gas unter hohem Druck in den Tank eingeblasen, wobei die Lanzen händisch geführt werden, um möglichst alle Bereiche der Innenoberfläche von Partikeln zu befreien.

Hinzugefügt sei, dass die Erfindung nicht auf Anwendungen beschränkt ist, bei denen das Vorschäumen von expandierbaren Partikeln mittels Infrarot-Strahlung erfolgt. Diese Technologie wurde eingangs erwähnt, weil sie den Anstoß für die vorliegende Erfindung gab. Aber die Erfindung kann beispielsweise auch mit anschließendem Dampf-Vorschäumen kombiniert werden. Aufgabe vor diesem Hintergrund ist es, den Prozess der Reinigung generell weitgehend zu automatisieren.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Druckbeladungsanlage gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 20.

Die Erfindung sieht vor, dass bei einer Druckbeladungsanlage der eingangs genannten Art eine im Einlassabschnitt in den Hohlraum mündende Gaszuführung vorgesehen ist, die eingerichtet ist, einen Gasstrom, vorzugsweise Luftsstrom, dergestalt in den Hohlraum einzuleiten, dass der Gasstrom in dem Hohlraum in eine Rotation um die Längsachse versetzt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dementsprechend den Schritt des Einleitens eines Gasstroms in den Hohlraum im Einlassabschnitt, wobei der Gasstrom in dem Hohlraum in eine Rotation um die Längsachse versetzt wird.

Die Erfindung macht sich dabei die Geometrie des Druckbeladungstanks zunutze, indem sie eine Gaszuführung vorsieht, die relativ zur Druckbehälterwand, vorzugsweise ortsfest, so angeordnet und ausgestaltet ist, dass der Gasstrom sich entlang der Innenoberfläche um die Längsachse rotierend von dem Einlassabschnitt zum Auslassabschnitt bewegt und dabei mit hoher Relativge- schwindigtkeit entlang eines größtmöglichen Flächenanteils der Innenoberfläche vorbeistreicht. Unter Druckbeladungsanlage wird hierin insbesondere eine Anlage verstanden, die eingerichtet ist, Gas unter einem ausreichenden Druck bereitzustellen. Unter Druckbeladungstank ist dementsprechend ein Tank zu verstehen, der eine ausreichende Druckfestigkeit aufweist. Derzeit sind Drücke von maximal 6 bis 10 bar üblich. Soweit hierin von „Druck“ gesprochen wird oder Angaben hierzu gemacht sind, ist jeweils der Überdruck relativ zum Atmosphären- oder Luftdruck gemeint. Im Hinblick auf noch größere Partikelvolumina können zukünftig aber auch weit höhere Drücke von bis zu 50 bar oder darüber zur Anwendung kommen. Wenigstens aber sollte die Druckbeladungsanlage dazu eingerichtet sein, Gas unter einem Druck von mindestens 1 bar, bevorzugt mindestens 3 bar bereitzustellen und der Druckbeladungstank dementsprechend eine Druckfestigkeit von mindestens 1 bar, bevorzugt mindestens 3 bar aufweisen. Um solchen Drücken bei gleichzeitig für Produktionsmaßstäbe ausreichendem Behältervolumen von 200 Liter oder mehr standhalten zu können, sind Behälterwandstärken von bevorzugt wenigstens 5 mm, besonders bevorzugt wenigstens 8 mm vorzusehen. Alternativ und/oder zusätzlich zu hohen Wandstärken kommen vorzugsweise Aussteifungselemente wie Sicken, Falsen, in Umfangsrichtung entlang der Behälterwand umlaufende Bänder, oder in Längsrichtung entlang der Behälterwand verlaufende Rippen und dgl. in Betracht.

Vorzugsweise weist der Druckbeladungstank im Zentrumsabschnitt senkrecht zur Längsachse eine maximale Innenquerschnittsfläche auf. Mit anderen Worten ist der Druckbeladungstank im Zentrumsabschnitt am dicksten.

Weiterhin bevorzugt ist der Zentrumsabschnitt zylinderförmig ausgebildet. Herstellungstechnisch ganz besonders bevorzugt ist dabei eine Kreiszylinderform.

Der Einlassabschnitt weist vorteilhafterweise senkrecht zur Längsachse eine Innenquerschnittsfläche auf, die sich entlang der Längsachse von der Einlassöffnung zum Zentrumsabschnitt stetig vergrößert. Anders ausgedrückt erweitert sich der Einlassabschnitt vorteilhafterweise entlang der Längsachse von der Einlassöffnung zum Zentrumsabschnitt trichterförmig. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des sich trichterförmig erweiternden Einlassabschnitts sieht eine kegelförmige Erweiterung vor.

Dementsprechend bevorzugt weist der Auslassabschnitt senkrecht zur Längsachse eine Innenquerschnittsfläche auf, die sich entlang der Längsachse vom Zentrumsabschnitt zu der Auslassöffnung stetig verkleinert. Mit anderen Worten verjüngt sich der Auslassabschnitt vorzugsweise entlang der Längsachse vom Zentrumsabschnitt zu der Auslassöffnung trichterförmig oder auch wieder in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kegelförmig. Ein zylinderförmiger Zentrumsabschnitt ebenso wie ein kegelförmig sich erweiternder Einlassabschnitt und ein sich kegelförmig verjüngender Auslassabschnitt sind aus fertigungstechnischen Gründen bevorzugt, da sich diese einfachen Geometrien mit einfachen Werkzeugen und Zuschnitten aus Blechmaterial herstellen lassen.

Weiterhin vorteilhaft ist es, dass die Innenoberfläche im Einlassabschnitt einen maximalen Trichteröffnungswinkel ß _e 45°, bevorzugt ß _e s 35°, aufgetragen gegenüber der Längsachse, aufweist. Größere Trichteröffnungswinkel bedeuten, dass sich der Hohlraum im Einlassabschnitt zu schnell aufweitet. Der in den Hohlraum eingeleitete Gasstrom wird dadurch nicht genügend in eine tangentiale Richtung, bezogen auf die Längsachse umgelenkt, was sich ungünstig auf die Ausbildung einer rotatorischen Strömung auswirkt. Weiterhin bevorzugt weist die Innenoberfläche im Einlassabschnitt einen minimalen Trichteröffnungswinkel ß _e > 20 °, bevorzugt ß _e > 25 °, aufgetragen gegenüber der Längsachse, auf. Ein kleiner Trichteröffnungswinkel limitiert das Volumen des Druckbeladungstanks bei vorgegebener Baulänge zu stark.

Ebenfalls bevorzugt weist die Innenoberfläche im Auslassabschnitt einen maximalen Trichteröffnungswinkel ß _a 45°, bevorzugt ß _a s 25°, aufgetragen gegenüber der Längsachse, auf. Hier gelten ähnliche Überlegungen wie für den Einlassabschnitt, wobei der maximalen Trichteröffnungswinkel im Auslassabschnitt vorzugsweise etwas spitzer ausgestaltet sein kann, womit einer durch die Wandreibung in Richtung zum Auslassabschnitt verursachte Abschwächung des Gasstroms Rechnung getragen wird.

Als maximaler Trichteröffnungswinkel wird jeweils der größte Winkel verstanden, den eine in einer Radialebene liegende Tangente an die Innenoberfläche im Einlassabschnitt bzw. im Auslassabschnitt, aufgetragen zwischen der Behälterinnenwand und der Längsachse, einnimmt. Im Falle einer kegelförmigen Verjüngung bzw. Aufweitung entspricht der maximaler Trichteröffnungswinkel dem konstanten Trichteröffnungswinkel in der Radialebene.

Hierbei ist es bevorzugt, dass sich der Auslassabschnitt entlang der Längsachse spitzer verjüngt als sich der Einlassabschnitt entlang der Längsachse aufweitet. Mit anderen Worten ist es bevorzugt, wenn der maximale Trichteröffnungswinkel ß _a im Auslassabschnitt und der maximale Trichteröffnungswinkel ß _e im Einlassabschnitt die folgende Relation aufweisen ß _a < ß _e . Besonders bevorzugt ist ß _a < ß _e und ganz besonders bevorzugt gilt ß _a < ß _e -3°.

Eine Abschwächung der Lustströmung vom Einlassabschnitt zum Auslassabschnitt kann so relativ gut kompensiert werden. Es hat sich herausgestellt, dass sich die besten Reinigungsergebnisse erzielen lassen, wenn die Gaszuführung durch die Einlassöffnung in den Einlassabschnitt mündet. Alternativ hierzu, kann die Gaszuführung auch tangential in Richtung vom Einlassabschnitt fort zum Auslassabschnitt unterhalb der Einlassöffnung in Bezug auf die Längsachse in den Einlassabschnitt münden. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die Gaszuführung wenigstens zwei oder mehr Mündungsöffnungen in den Einlassabschnitt aufweist. Die Gaszufuhr durch die Einlassöffnung des Partikeleinlasses hat indes den Vorteil, dass der Gasstrom bereits den Partikeleinlass auf dem gleichen Weg durchströmt wie die einzufüllenden Partikel, sodass auch in diesem Bereich etwaige Rückstände vom Gasstrom erfasst und mitgerissen werden können.

Diese Ausführungsform lässt sich besonders bevorzugt dadurch realisieren, dass die Gaszuführung ein zumindest teilweise in dem Partikeleinlass angeordnetes Gasleitelement aufweist. Mittels des Gasleitelements wird der Gasstrom in Rotation versetzt.

Das Gasleitelement weist hierzu vorteilhafterweise wenigstens zwei symmetrisch um die Längsachse angeordnete Gasleitschaufeln auf.

Bevorzugt ist der Partikeleinlass als ein zur Längsachse koaxialer Stutzen ausgebildet. In diesem Fall erstrecken sich vorteilhafter Weise die Gasleitschaufeln in radialer Richtung von der Längsachse bis zu einer Innenoberfläche des Partikeleinlasses, wobei sie entlang der Innenoberfläche des Partikeleinlasses eine Schaufelaußenkante ausbilden, die gegenüber der Richtung der Längsachse zumindest abschnittsweise geneigt ist. Durch diese Geometrie ergibt sich eine Schaufelform, welche dem einströmenden Gas eine tangentiale Bewegungskomponente aufzwingt.

Besonders bevorzugt bildet die Schaufelaußenkante eine gekrümmte Kurve mit in Richtung von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung zunehmendem Neigungswinkel gegenüber der Richtung der Längsachse. Ein Gasleitelement mit derart ausgestalteten Gasleitschaufeln hat sich gegenüber Gasleitschaufeln mit gerader Schaufelaußenkante im Hinblick auf eine verbesserte Umlenkung des Gasstroms in Umfangsrichtung als vorteilhaft erwiesen.

Ganz besonders bevorzugt beträgt der Neigungswinkel der Schaufelaußenkante an ihrem in axialer Richtung auslassseitigen Ende gegenüber der Richtung der Längsachse 30° oder mehr, besonders bevorzugt 40° oder mehr und ganz besonders bevorzugt 45° oder mehr.

In Kombination mit einem oder mehreren der vorstehend genannten Merkmale ist die Druckbeladungsanlage dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass das Verhältnis aus der Querschnittsfläche der Einlassöffnung und der maximalen Innenquerschnittsfläche > 1 ,5:100 ist. Ebenfalls bevorzugt ist eine Geometrie des Druckbeladungstanks dahin gehend weitergebildet, dass das Verhältnis aus der Quadratwurzel der maximalen Innenquerschnittsfläche zu einer Länge des Druckbeladungstanks entlang der Längsachse von der Einlassöffnung zu der Auslassöffnung 0,2 < F _max /\_ < 0,8 beträgt.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Druckbeladungsanlage sieht vor, dass mittels des rotierenden Gasstromes über einen Flächenanteil von mindestens 80%, vorzugsweise mindestens 85%, besonders bevorzugt mindestens 90% der Innenoberfläche und in einem Abstand von 1 mm zur Innenoberfläche eine Schubspannung von mindestens 1 Pa, bevorzugt mindestens 5 Pa und besonders bevorzugt mindestens 10 Pa, erzeugbar ist.

Dementsprechend ist das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafter Weise dahingehend weitergebildet, dass mittels des rotierenden Gasstroms über einen Flächenanteil von mindestens 80%, vorzugsweise mindestens 85%, besonders bevorzugt mindestens 90% der Innenoberfläche und einem Abstand von 1 mm zur Innenoberfläche eine Schubspannung von mindestens 1 Pa, bevorzugt mindestens 5 Pa und besonders bevorzugt mindestens 10 Pa, erzeugt wird.

Das Verfahren ist ferner vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass der Hohlraum ein Volumen V und die Innenoberfläche eine Abmessung F aufweisen, wobei der Gasstrom, bevorzugt ein Luftstrom, unter einem Eingangsdruck P von 3 bis 12 bar, bevorzugt 6 bis 10 bar, und/oder einem Massenstrom S von 20 bis 100 kg/s eingeleitet wird. Bevorzugt wird der Gasstrom unter diesen Bedingungen für wenigstens 0,5 Sekunden, besonders bevorzugt wenigstens 1 Sekunde und/oder für höchstens 5 Sekunden, besonders bevorzugt höchstens 3 Sekunde eingeleitet.

Dementsprechend weist die Druckbeladungsanlage vorteilhafter Weise eine mit der mit der Gaszuführung des Gasbeladungstanks verbindbare Gasdruckquelle, bevorzugt eine Druckluftquelle, auf, die eingerichtet ist, einen Luftstrom unter einem Eingangsdruck P von 3 bis 12 bar, bevorzugt 6 bis 10 bar bereitzustellen. Auch hier ist jeweils wieder der Überdruck relativ zum Atmosphärenoder Luftdruck gemeint. Weiterhin bevorzugt ist die Gasdruckquelle eingerichtet, einen Gasstrom mit einem Massenstrom S von 20 bis 100 kg/s bereitzustellen. Die Werte haben sich als vorteilhaft herausgestellt, um in dem meisten Fällen die vorstehenden Schubspannungswerte zu erzeugen.

Bevorzugt ist die Gasdruckquelle eingerichtet, den Gasstrom fürwenigstens 0,5 Sekunden, besonders bevorzugt wenigstens 1 Sekunde bereitzustellen. Es hat sich gezeigt, dass diese Dauer in der Regel ausreicht, den Tank völlig zu entleeren und von anhängenden Partikeln zu befreien. Weiterhin bevorzugt ist die Gasdruckquelle eingerichtet, den Gasstrom für höchstens 30 Sekunden, bevorzugt höchstens 5 Sekunden, besonders bevorzugt höchstens 3 Sekunde bereitzustellen. Hierdurch lässt sich der Gasverbrauch und damit die Dimension der Gasdruckquelle einschränken.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Gasdruckquelle eine diskontinuierliche Gasdruckquelle wie beispielsweise einen Gasdruckspeicher, insbesondere einen Druckluftspeicher. Gasdruckspeicher oder diskontinuierliche Gasdruckquellen im Allgemeinen haben den Vorteil, dass Sie einen großen Massenstrom bei gleichzeitig hohem Druck bereitstellen können. Gleichzeitig kann der Gasdruckspeicher mit vergleichsweise geringem Volumen- oder Massenstrom beladen werden, weil sich die Reinigung nur in großen Zeitabständen wiederholt. Es genügt daher in der Regel ein kleiner, kostengünstiger Kompressor.

Alternativ kann auch eine kontinuierliche Gasdruckquelle, wie beispielsweise ein Gebläse als Druckluftquelle vorgesehen sein. Mit einer solchen kann auch relativ kostengünstig ein großer Massenstrom erzeugt werden. Jedoch sind die hiermit erzeugbaren Drücke vergleichsweise niedrig, so dass der Reinigungsprozess länger dauern kann.

Das Bereitstellen des Gasstroms kann bei diskontinuierlichen Gasdruckquellen beispielsweise einfach durch die Dimensionierung des Gasdruckspeichers zeitlich limitiert werden. Kontinuierliche Gasdruckquellen können nach Bedarf ein oder ausgeschaltet werden. Unabhängig von der Art der Gasdruckquelle umfasst die Druckbeladungsanlage vorzugsweise ein Schaltelement zur schaltbaren Unterbrechung des Luftstromes. Ein solches Schaltelement kann beispielsweise als Ventilanordnung, Klappenanordnung oder dergleichen realisiert sein.

Weiterhin bevorzugt sieht das Verfahren vor, dass der Gasbeladungstank geerdet ist. Dementsprechend weist der Gasbeladungstank einen elektrischen Erdungsanschluss auf. Hierdurch kann die Anzahl anhaftender Partikel und damit der Reinigungsbedarf von vorne herein reduziert werden.

Das Verfahren ist vorteilhafterweise dadurch weitergebildet, dass das Einleiten eines Gasstroms in den Hohlraum das Einleiten eines ionisierten Gases, insbesondere ionisierter Luft umfasst. Dementsprechend weist die Druckbeladungsanlage vorteilhafter Weise einen mit der Gaszuführung verbundenen Gas- oder Luftionisierer auf.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand von in den Figuren gezeigten Beispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Die erfindungsgemäße Druckbeladungsanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in der Schnittdarstellung von der Seite; Fig. 2 ein Gasleitelement in perspektivischer Darstellung, wie in der Druckbeladungsanlage gemäß Fig. 1 verbaut;

Fig. 3 das Gasleitelement in der Seitenansicht;

Fig. 4 die Druckbeladungsanlage gemäß Fig. 1 in schematischer Darstellung mit eingezeichnetem Strömungsverlauf eines eingeleiteten Gasstroms;

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckbeladungsanlage in geschnittener Seitenansicht;

Fig. 6 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckbeladungsanlage in geschnittener Seitenansicht;

Fig.7 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckbeladungsanlage in der

Seitenansicht mit veränderter Gaszuführung und

Fig.8 eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckbeladungsanlage in der

Seitenansicht mit verändertem Partikeleinlass.

Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckbeladungsanlage 1. Diese weist eine Längsachse A auf. Alle im folgenden beschriebenen Komponenten sind im wesentlichen rotations- oder drehsymmetrisch um diese Achse herum ausgebildet. Diese sind in Strömungsrichtung des Gasstroms, gekennzeichnet durch den Pfeil 2, ein Partikeleinlass 10, ein Einlassabschnitt 12, ein Zentrumsabschnitt 14, ein Auslassabschnitt 16 und ein Partikelauslass 18. Nicht gezeigt sind beispielsweise Inspektionsfenster oder Durchführungsfenster für etwaige Sonden zur Prozessüberwachung und dergleichen, welche auch seitlich an einem der genannten Abschnitte, Einoder Auslässe angeordnet sein und somit die Dreh- bzw. Rotationssymmetrie aufheben können. „Im wesentlichen“ ist hier als so zu verstehen, dass sich die Ausführungsbeispiele im Speziellen wie auch die Erfindung im allgemeinen in diesem Sinne auch auf Druckbeladungsanlagen erstreckt, deren Druckbeladungstank eine rotations- oder drehsymmetrische Grundform aufweist, die aber aufgrund von Anschlüssen und funktionalen An- oder Einbauten nicht vollständig rotations- oder drehsymmetrisch ausgebildet ist.

Der Einlassabschnitt 12, der Zentrumsabschnitt 14 und der Auslassabschnitt 16 bilden zusammen einen Druckbeladungstank 20 mit einer gemeinsamen Druckbehälterwand 22, deren Innenoberfläche 24 einen Hohlraum 26 umschreibt. Der Partikeleinlass 10 wie auch der Partikelauslass 18 sind jeweils als zur Längsachse A koaxialer Stutzen ausgebildet. Der Partikeleinlass 10 definiert eine Einlassöffnung 28 im Einlassabschnitt 12. Analog definiert der Partikelauslass 18 eine Auslassöffnung 30 im Auslassabschnitt 16. Durch den Partikeleinlass werden die mit Druck zu beladenden Partikel in den Druckbeladungstank 22 eingebracht und durch den Partikelauslass werden die druckbeladenen Partikel aus dem Druckbeladungstank 22 abgezogen.

Der Druckbeladungstank 20 weist im Zentrumsabschnitt 14 senkrecht zu Längsachse A eine maximale Innenquerschnittsfläche 32 auf. Da in diesem Ausführungsbeispiel der Zentrumsabschnitt 14 über seine gesamte Länge eine kreiszylindrische Geometrie aufweist, ist die Querschnittsfläche 32 über dessen gesamte Länge konstant. Der Einlassabschnitt 12 weist senkrecht zu Längsachse A eine Innenquerschnittsfläche auf, die sich entlang der Längsachse A von der Einlassöffnung 28 zum Zentrumsabschnitt 14 stetig vergrößert. Im vorliegenden Fall erweitert sich der Einlassabschnitt 12 entlang der Längsachse A von der Einlassöffnung 28 zum Zentrumsabschnitt konkret kegelförmig. Spiegelbildlich hierzu weist der Auslassabschnitt 16 senkrecht zur Längsachse A eine Innenquerschnittsfläche auf, die sich entlang der Längsachse A vom Zentrumsabschnitt 14 zu der Auslassöffnung 30 stetig verkleinert. Konkret verjüngt sich der Auslassabschnitt 16 im gezeigten Ausgangsbeispiel entlang der Längsachse A vom Zentrumsabschnitt 14 zur Auslassöffnung 30 ebenfalls kegelförmig. Dementsprechend kann die Innenoberfläche 24 im Einlassabschnitt 12 durch einen konstanten Trichteröffnungswinkel ß _e parametrisiert werden, der sich zwischen der Längsachse A und der Innenoberfläche 24 aufspannt. Das gleiche gilt für den Auslassabschnitt 16, dessen Innenoberfläche 24, aufgetragen gegenüber der Längsachse A, einen konstanten Trichteröffnungswinkel ß _a aufweist. Im vorliegenden gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind der Trichteröffnungswinkel ß _e des Einlassabschnitts 12 und der Trichteröffnungswinkel ß _a des Auslassabschnitts 16 gleich.

Im Partikeleinlass 10 ist ein Gasleitelement 34 angeordnet, welches nachfolgend anhand der Figuren 2 und 3 näher erläutert werden wird. Das Gasleitelement 34 ist Teil einer Gaszuführung, welche neben dem Gasleitelement beispielsweise noch eine Gasdurchführung, einen Gasanschluss für eine Gasleitung und oder ein Ventil zur Begrenzung des Drucks und oder des Volumenstroms des Gasstroms aufweisen kann (nicht gezeigt). Die Gaszuführung mündet in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch die Einlassöffnung 28 im Einlassabschnitt 12 in den Hohlraum 26 des Druckbeladungstanks 20. Die durch den Partikeleinlass in den Druckbeladungstank 22 einzubringenden Partikel werden durch das Gasleitelement hindurch transportiert. Dies stellt sicher, dass das Gas bei der anschließenden Reinigung bereits vor dem Erreichen des Hohlraumes 26 denselben Weg zurücklegt wie die Partikel, sodass die Reinigung auch schon deren Transportweg in Teilen erfasst. In den Figuren 2 und 3 ist das Gasleitelement 34 in vergrößerter Darstellung gezeigt. Es ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 vollständig in dem Partikeleinlass 10 angeordnet. Es kann jedoch auch in Richtung des Gasstroms 2, d.h. nach unten, versetzt in den Einlassabschnitt 12 hineinragend angeordnet werden. Lokale Präpositionen wie „unten“, „unter“, oben oder „über“ beziehen sich hierin auf die Schwerkraftrichtung, die in den hier gezeigten Ausführungsbeispielen mit der Strömungsrichtung des Gasstroms 2 zufällt. Das Gasleitelement 34 weist insgesamt sechs dreh- oder achssymmetrisch um die Längsachse A angeordnete Gasleitschaufeln 36 auf. Die Gasleitschaufeln 36 erstrecken sich in radialer Richtung R von der Längsachse A bis zu der Innenoberfläche des Partikeleinlasses 10, wobei sie entlang dieser Innenoberfläche des Partikeleinlasses 10 eine Schaufelaußenkante 38 ausbilden, die gegenüber der Richtung A zumindest abschnittsweise geneigt ist. Genauer bildet die Schaufelaußenkante 38 in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel des Gasleitelements 34 eine gekrümmte Kurve mit in Richtung von der Einlassöffnung 28 zu Auslassöffnung 30 zunehmendem Neigungswinkel a gegenüber der Richtung der Längsachse A, wobei der Winkel a den gegenüber der Längsachse A aufgetragenen spitzen Winkel zur Tangente an die gekrümmte Kurve der Schaufelaußenkante 38 definiert. An ihrem in axialer Richtung auslassseitigen Ende 40 beträgt der maximale Neigungswinkel a _ma x gegenüber der Richtung der Längsachse A in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel 50°. Das auslassseitige oder untere Ende 40 der Schaufelaußenkante 38 ist in dem Ausgangsbeispiel der Fig. 1 in der Ebene der Einlassöffnung 28 angeordnet.

In Fig. 4 ist das Ergebnis einer mathematischen Simulation der Druckbeladungsanlage 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 dargestellt. Ein durch die im Einlassabschnitt 12 in den Hohlraum 26 mündende Gaszuführung eingeleiteter Gasstrom 2 wird mittels des im Partikeleinlass 10 angeordnete Gasleitelement 34 in dem Hohlraum 26 in eine Rotation um die Längsachse A versetzt. Dies ist in der Simulation anhand spiralförmiger Strömungslinien 42 kenntlich gemacht. Die Simulation ergab, dass bei diesem Ausführungsbeispiel mittels des rotierenden Gasstroms über ein Flächenanteil von > 80% der Innenoberfläche 24, in einem Abstand von 1 mm zur Innenoberfläche 24 eine Schubspannung von mindestens 10 Pa erzeugt werden kann.

In Fig. 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Druckbeladungsanlage gezeigt, welches sich von dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass der Einlassabschnitt 12 und der Auslassabschnitt 16 jeweils eine andere Geometrie aufweisen, womit sich auch insgesamt die Geometrie der Druckbehälterwand 22, des Hohlraums 26 und der Innenoberfläche 24 verändern. Im Einzelnen sind der Einlassabschnitt 12 und der Auslassabschnitt 16 jeweils noch immer Kegelstümpfe, wobei in diesem Fall die maximalen Trichteröffnungswinkel der Ein- und Auslassabschnitte 12, 16 ß _e = 30° und ß _a = 20° bzw. ß _a = ß _e - 10° betragen. Eine Simulation des Strömungsverlaufs innerhalb des Hohlraums 26 ergab in diesem Beispiel, dass sich durch die optimierte Geometrie im Abstand von 1 mm zur Innenoberfläche 24 mittels des ansonsten in gleicher Weise in Rotation versetzten Gasstroms über ein Flächenanteil von > 90% der Innenoberfläche 24 eine Schubspannung von mindestens 10 Pa erzeugen lässt.

Fig. 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Druckbeladungsanlage 1 , welche sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel der Fig. 5 im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass der Einlassabschnitt 12, der Zentrumsabschnitt 14 und der Auslassabschnitt 16 nicht mehr durch einfache geradlinige Konturen, also Kegel- und Zylinderformen, beschrieben werden, sondern durch komplexere kurvenförmige Verläufe. Im Einzelnen vergrößert sich die Innenquerschnittsfläche des Einlassabschnitt 12 weiterhin entlang der Längsachse A von der Einlassöffnung 28 zum Zentrumsabschnitt 14 stetig, jetzt jedoch in allgemeiner Weise, hierin als „trichterförmig“ bezeichnet. Ebenso verjüngt sich die Innenquerschnittsfläche des Auslassabschnitt 16 weiterhin entlang der Längsachse A von Zentrumsabschnitt 14 zur der Auslassöffnung 30 stetig und allgemeine trichterförmig. Dabei weist auch hier die Innenoberfläche 24 im Einlassabschnitt 12 einen maximalen Trichteröffnungswinkel ß _e < 30°, aufgetragen gegenüber der Längsachse (A), auf und die Innenoberfläche 24 im Auslassabschnitt 16 einen maximalen Trichteröffnungswinkel ß _a < 20°. Die maximalen Trichteröffnungswinkel ß _e und ß _a werden jeweils durch die Winkel zwischen der Tangente in einer Radialebene an die Kontur der Innenquerschnittsfläche im Punkt der größten Querschnittszu- bzw. -abnahme (oder mathematisch der größten bzw, kleinsten Ableitung der Kurve) und der Längssachse A gebildet.

Der Zentrumsabschnitt 14 ist weiterhin zwischen dem Einlassabschnitt 12 und dem Auslassabschnitt 16 angeordnet, wobei die Grenze zwischen dem Einlassabschnitt 12 und dem Zentrumsabschnitt 14 einerseits und dem Zentrumsabschnitt 14 und dem Auslassabschnitt 16 andererseits beide in einem Bereich zwischen den Punkten der größten Querschnittszunahme und Querschnittsabnahme liegen. Auch in diesem Beispiel weist der Druckbeladungstank 20 im Zentrumsabschnitt 14 senkrecht zur Längsachse A seine maximale Innenquerschnittsfläche 32 auf.

Anders als in vorher gezeigten Ausführungsbeispielen ragt das Gasleitelement 34 hier ein wenig nach unten über die Einlassöffnung 28 hinaus in den Einlassabschnitt hinein, befindet sich aber dennoch zumindest teilweise und sogar überwiegend im Partikeleinlass 10.

Fig. 7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Druckbeladungsanlage 1 , welche sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel der Fig. 5 nur durch eine geänderten Gaszuführung 44 unterscheidet. Diese mündet im Einlassabschnitt 12 tangential zur hier trichterförmigen Druckbehälterwand 22 in den Hohlraum 26. Die Mündung ist fast unmittelbar unterhalb der Einlassöffnung angeordnet, um auch hier sicherzustellen, dass der in Rotation versetzte Gasstrom den Hohl- raum 26 des Druckbeladungstanks 20 nahezu vollständig durchspült. Die Rotation kommt in diesem Fall durch die tangentiale Einleitung und die interne Umleitung des Gasstromes entlang des kreiskegelförmigen Einlassabschnittes 12 zustande. Fig. 8 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Druckbeladungsanlage 1 , welche sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel der Fig. 5 durch einen geänderten Partikeleinlass 50 unterscheidet. Dieser mündet im Einlassabschnitt 12 nicht axial, sondern mit radialer Richtungskomponente senkrecht zur hier trichterförmigen Druckbehälterwand 22 in den Hohlraum 26. Die Gaszuführung erfolgt, wie in den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 wieder axial und die Rotation wird wieder durch das Gasleitelement 34 bewirkt.

Es versteht sich, dass die Erfindung auch weitere Kombinationen und Varianten veränderter Par- tikeleinlässe und Gaszuführungen umfasst.

B e z u g s z e i c h e n

1 Druckbeladungsanlage

2 Gasstrom, Pfeil

10 Partikeleinlass

12 Einlassabschnitt

14 Zentrumsabschnitt

16 Auslassabschnitt

18 Partikelauslass

20 Druckbeladungstank

22 Druckbehälterwand

24 Innenoberfläche

26 Hohlraum

28 Einlassöffnung

30 Auslassöffnung

32 maximale Innenquerschnittsfläche

34 Gasleitelement

36 Gasleitschaufeln

38 Schaufelaußenkante

40 auslassseitiges Ende (der Gasleitschaufel)

42 Gasstrom/Pfeil

44 Gaszuführung

50 Partikeleinlass

A Längsachse

R radiale Richtung a _m ax maximaler Neigungswinkel ß _a Trichteröffnungswinkel des Auslassabschnitts ß _e Trichteröffnungswinkel des Einlassabschnitts