Ein Strahlverfahren dieser Art wird in US 5 616 067 A beschrieben. Das C02 wird in flüssiger Form in eine Ringkammer eingeleitet, die die von Druckluft durchströmte Strahlleitung umgibt, und wird von dort über einen Kranz konver- gierender Kapillaren in die Strahlleitung zugeführt, so daß die Entspannung erst bei Eintritt in die Strahlleitung stattfindet. Der auf diese Weise entstehende Trockenschnee wird von der Druckluft mitgeführt und beschleunigt und über die Strahldüse auf das zu reinigende Werkstück abgegeben. Dieses Verfahren dient insbesondere zum schonenden Reinigen von druckempfindlichen Oberflä- chen, beispielsweise von elektronischen Schalttfngsplatinen.

Aus US 5 679 062 ist ein Strahlverfahren bekannt, bei dem gasförmiges oder flüssiges C02 oder ein Gas-Flüssigkeits-Gemisch am Auslaß einer Düse ent- spannt und in eine erweiterte Wirbelkammer eingeleitet wird, in der ein Teil des gasförmigen und/oder flüssigen C02 in Trockenschnee umgewandelt wird. Der Auslaß der Wirbelkammer ist unmittelbar an eine Strahldüse angeschlossen. Als Trägergas dient hier nur das zugeführte oder durch Verdampfung entstehende gasförmige C02.

In US 5 725 154 A wird ein Strahlverfahren beschrieben, bei dem Trocken- schnee durch Entspannung von flüssigem C02 mit Hilfe eines Entspannungs- ventils erzeugt wird. Der Trockenschnee wird über einen dünnen Schlauch, der koaxial von einem Schlauch zur Zufuhr des Trägergases umgeben ist, einer Strahlpistole zugeführt, die dann ein Gemisch aus Trägergas und Trocken- schnee abgibt.

Aus WO 00/74 897 AI ist eine Strahlvorrichtung bekannt, bei der flüssiges C02 über eine Kapillare zugeführt wird, die in einer sich konisch erweiternden Düse mündet, deren Durchmesser zum Auslaß hin auf etwa das 3-fache des Durch- messers der Kapillare zunimmt. Diese Düse ist von einer ringförmigen Laval-

Düse umgeben, in der das unter Druck zugeführte Trägergas auf Überschallge- schwindigkeit beschleunigt wird. Die Mündungen der C02-Düse und der Laval- Düse liegen auf gleicher Höhe, so daß zwei konzentrische Strahlen abgegeben werden, nämlich ein innerer Strahl, der vorwiegend aus Trockenschnee besteht, und ein Mantelstrahl, durch den der Trockenschnee außerhalb der Düse be- schleunigt werden soll.

Auch in Anwendungsfällen, bei denen größere Oberflächen, beispielsweise die Innenflächen von Rohren oder Kesseln in Industrieanlagen, von festsitzenden Verkrustungen befreit werden sollen, ist je nach Beschaffenheit der Verkrustun- gen vielfach der Einsatz von Trockeneis oder Trockenschnee als Strahlmittel wünschenswert, weil die niedrige Temperatur des Trockeneises oder Trocken- schnees zu einer Versprödung des abzulösenden Materials führt. Wenn Trocken- schnee-Partikel mit genügend hoher kinetischer Energie in die abzulösende Schicht eindringen, entsteht ein zusätzlicher Reinigungseffekt dadurch, daß die Trockenschnee-Partikel beim Eindringen in die abzulösende Schicht schlagartig verdampfen und so Teile der abzulösenden Schicht absprengen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß kein zusätzlicher Aufwand für die Entsorgung des ge- brauchten Strahlmittels erforderlich ist, weil der Trockenschnee zu gasförmigem C02 verdampft.

Die Eingangs beschriebenen Strahlverfahren sind jedoch für diese Anwendungs- fälle nicht geeignet, weil die erreichbaren Volumenleistungen und Strahlge- schwindigkeiten nicht ausreichen und/oder weil der Trockenschnee nicht in ausreichender Menge entsteht oder nicht die richtigen Konsistenz hat, so daß die kinetische Energie der Trockenschnee-Partikel zu gering ist.

Für die Reinigung von größeren, stark verunreinigten Oberflächen werden des- halb bisher Strahlanlagen eingesetzt, bei denen Trockeneis oder Trockenschnee in fester Form in geeigneten Kühlbehältern bereitgestellt und in eine Druckluft- strömung eindosiert wird. Die Druckluft und der als Strahlmittel dienende Trok- kenschnee werden dann gemeinsam über einen Druckschlauch abgeben, der die Strahlanlage mit der Strahldüse verbindet. Strahlvorrichtungen und-verfahren dieser Art erfordern jedoch einen hohen Installationsaufwand und entsprechend hohe Anlagekosten sowie einen hohen Aufwand für die Bevorratung des Trok- kenschnees.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, Strahlverfahren und Strahlvorrichtungen zu schaffen, mit denen bei geringem Aufwand hohe Strahlleistungen und eine hohe Reinigungswirkung erzielbar sind.

Diese Aufgabe wird mit den in den unabhängigen Patentansprüchen angegebe- nen Merkmalen gelöst.

Erfindungsgemäß wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art das C02 aus der Zuleitung über einen erweiterten Entspannungsraum in die Strahl- leitung eingeleitet.

Überraschend hat sich gezeigt, daß durch geeignete Dimensionierung des Ent- spannungsraumes und/oder durch geeignete Verfahrensführung die Entste- hung großer Mengen an Trockenschnee mit hoher Reinigungswirksamkeit er- reicht werden kann. Dabei lassen sich insbesondere auch hohe Volumenleistun- gen von 0,75 bis 10 m3/min oder mehr erzielen, so daß auch größere oder stark verunreinigte Oberflächen effizient gereinigt werden können. Da der als Strahl- mittel dienende Trockenschnee erst unmittelbar bei Anwendung des Strahlver- fahrens aus flüssigem C02 erzeugt wird, lassen sich die bisher erforderlichen hohen Kosten für die Strahlanlagen und die für die Bereitstellung des Trocken- schnees einsparen.

Gemäß einer Ausführungsform wird die Entstehung von stark abrasivem Trok- kenschnee oder Trockeneis einfach dadurch erreicht, daß der Entspannungs- raum ein hinreichend großes Volumen aufweist. In Versuchen konnte durch Vergrößerung des Entspannungsraumes unter sonst gleichen Bedingungen eine Vervielfachung der Reinigungswirkung erreicht werden. Dieses überraschende Phänomen ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß es in dem größeren Ent- spannungsraum zwischen der Mündung der Zuleitung und der Einspeisungs- stelle in die Strahlleitung zu einer vorübergehenden Abnahme der Strömungsge- schwindigkeit und damit zu einer Zunahme der Partikeldichte kommt, so daß die zunächst bei der Entspannung fein zerstäubten Trockenschnee-Partikel zu größeren Partikeln agglomerieren oder kondensieren, bevor sie von der Strö- mung des Trägergases mitgerissen werden. Auf diese Weise entstehen Trocken- schnee-Partikel mit größerer Masse, die dann aufgrund ihrer höheren kineti- schen Energie eine hohe Reinigungswirkung entfalten.

Für das Volumen V des Entspannungsraumes bezogen auf die Querschnittsflä- che A der Zuleitung für das flüssige C02 sollte dann die Beziehung gelten : Vl/3/A1/2 > 3 oder vorzugsweise Vl/3/Al/2 > 10.

Alternativ kann das Volumen V des Entspannungsraumes auch auf den Durch- satz (p an flüssigem C02 bezogen werden. In diesem Fall sollte gelten : V/> 0, 2 m3 s/kg, vorzugsweise V/cp > 0.6 m3 s/kg.

Das Verfahren ist auch bei kleinerem Volumen des Entspannungsraumes durchführbar, wenn das kleinere Volumen durch einen höheren Druck und ent- sprechend einen größeren Durchsatz des Trägergases kompensiert wird und/ oder wenn der Entspannungsraum eine ausreichende Länge hat, beispielsweise eine Länge von mindestens 15 oder 30 mm.

Als ein wesentlicher Faktor für die Entstehung von stark abrasiven Trocken- eispartikeln wird die in dem Entspannungsraum herrschende Temperatur ange- sehen. Diese Temperatur sollte möglichst niedrig sein, vorzugsweise unter - 40 °C. Wenn das erfindungsgemäße Verfahren mit einem hinreichend hohen Trägergasdurchsatz durchgeführt wird (z. B. 0,75 m3/min) und wenn der Durchsatz an flüssigem CO2 in einem optimalen Verhältnis zum Luftdurchsatz steht, beispielsweise in der Größenordnung von 0, 1 bis 0,4 kg C02 pro Kubik- meter Trägergas (Volumen unter Atmosphärendruck), ist die durch Verdamp- fung von C02 entstehende Kühlwirkung offenbar so groß, daß der Entspan- nungsraum auf einer hinreichend niedrigen Temperatur gehalten wird.

Durch eine gute Wärmeisolierung des Entspannungsraumes kann die Kühlwir- kung effizienter genutzt und somit eine noch tiefere Temperatur im Entspan- nungsraum erreicht und/oder das Entspannungsvolumen verringert werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird deshalb der Ent- spannungsraum thermisch gegenüber der Umgebung isoliert, so daß sich die gewünschte hohe Reinigungswirkung auch bei kleinem Entspannungsraumvo- lumen und kleinen Durchsätzen erzielen läßt. Dabei erweist es sich als vorteil- haft, wenn die Zuleitung für das flüssige C02 ebenfalls thermisch gegenüber der Umgebung isoliert ist und mit den Wänden des Entspannungsraumes in gutem thermischen Kontakt steht (z. B. durch einen Wärmetauscher), so daß schon in

der Zuleitung eine gewisse Vorkühlung des flüssigen C02 stattfindet.

In Experimenten wurde beobachtet, daß sich an den Wänden des Entspan- nungsraumes und/oder an den Wänden der Strahlleitung, gegebenenfalls bis in die Strahldüse hinein, schon nach kurzer Betriebsdauer eine verhältnismäßig feste Kruste aus Trockeneis ablagert. Diese Trockeneiskruste «. bustärkt die ther- mische Isolierung und Kühlung des Entspannungsraumes und kann auch di- rekt an der Entstehung verhältnismäßig grobkörniger und harter Trockeneispar- tikel mit entsprechend hoher Reinigungswirkung beteiligt sein. Wenn der durch die Entspannung des flüssigen C02 zunächst entstehende Trockenschnee ver- wirbelt wird, prallt er mit hoher Geschwindigkeit auf die Wände des Entspan- nungsraumes und/oder der Strahlleitung, so daß sich dort die erwähnte, relativ stark verdichtete Kruste aufbaut. Andererseits bewirkt die Wärmezufuhr über die Wände des Entspannungsraumes und der Strahlleitung und die dadurch eintretende Sublimation des C02 eine Lockerung der Kruste. Insgesamt erhält die Kruste so eine inhomogene, körnige und relativ brüchige Struktur, mit der Folge, daß durch das mit hoher Geschwindigkeit vorbeiströmende Trägergas ständig grobe Trockeneispartikel von der Kruste abgelöst werden und einen Be- standteil des Strahlmittels bilden.

Die erwünschte Entstehung einer solchen Trockeneiskruste kann durch das Vorhandensein von Störkanten im Strömungsweg und durch die dadurch ein- tretende Verwirbelung des Trockenschnees herbeigeführt oder unterstützt wer- den. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist deshalb die Strahlvorrichtung mindestens eine Störkante im Strömungsweg zwischen der Einmündungsstelle der Zuleitung für das flüssige CO2 und der Strahldüse auf.

Diese Störkante kann z. B. an der Übergangsstelle zwischen dem Entspan- nungsraum und der Strahlleitung gebildet werden, wenn der Entspannungs- raum seitlich in die Strahlleitung mündet. Weiterhin können solche Störkanten auch durch ein Innengewinde in einem den Entspannungsraum bildenden Rohrstutzen oder durch feste oder bewegliche Einbauten wie ein Flügelrad, eine Schnecke oder dergleichen im Entspannungsraum gebildet werden.

Zur Durchführung des Verfahrens eignet sich auch eine Strahlvorrichtung mit einer Quelle für flüssiges CO2, einer an die Quelle angeschlossenen Entspann- nungsdüse zur Erzeugung von Trockenschnee und einer an eine Druckquelle angschlossenen zu einer Engstelle konvergierenden und von der Engstelle diver-

gierenden Strahldüse zur Beschleunigung des Trockenschnees, bei der die Ent- spannnungsdüse stromaufwärts der Engstelle der Strahldüse angeordnet ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Entspannungsraum unter ei- nem Winkel von etwa 10 bis 90°, vorzugsweise 20 bis 45°, in Strömungsrichtung in die geradlinig durchgehende Strömungsleitung mündet. Bei dieser Konfigura- tion wird durch die Strömung des Trägergases eine gewisse Sogwirkung erzielt, und der Trockenschnee wird schonend in die in der Strahlleitung herrschende Strömungsrichtung umgelenkt. Da die Strömung des Trägergases in der Strahl- leitung eine Komponente quer zur Längsrichtung des Entspannungsraumes hat, ist zu erwarten, daß sich zumindest im stromabwärtigen Bereich des Entspan- nungsraumes ein Wirbel bildet, der die Verweilzeit des Trockenschnees im Ent- spannungsraum verlängert und damit die Agglomeration bzw. das Wachstum der Partikel bzw. der Trockeneiskruste begünstigt. Bei kleinerem Durchmesser der Strahlleitung ist der Eintrittswinkel vorzugsweise spitzer, damit das Trok- keneis nicht auf die gegenüberliegende Wand der Strahlleitung prallt.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform liegt die Einmündungsstelle des Ent- spannungsraumes in der Strahlleitung in geringem Abstand stromaufwärts der Strahldüse.

Die Strahldüse weist vorzugsweise eine Engstelle auf, so daß das Trägergas und das Strahlmittel auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden. Besonders be- vorzugt ist die Ausbildung der Strahldüse als Laval-Düse, in der eine Beschleu- nigung annähernd Schallgeschwindigkeit oder Überschallgeschwindigkeit er- reicht wird. Der Abstand zwischen der Mündung des Entspannungsraumes in die Strahlleitung und Engstelle der Strahldüse (14) sollte vorzugsweise größer sein als der Durchmesser der Strahlleitung.

Bei der Dimensionierung der Laval-Düse ist zu berücksichtigen, daß durch die Zufuhr von Trockeneis unmittelbar stromaufwärts der Düse die Temperatur des Mediums verringert und seine Dichte vergrößert wird, wodurch sich der Ar- beitspunkt der Laval-Düse verschiebt. Um eine optimale Reinigungswirkung zu erzielen, sollte bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Querschnitt der Eng-

stelle der Laval-Düse größer gewählt werden als in dem Fall, daß das Medium mit gleichem Druck und Durchsatz ausschließlich über die Strahlleitung zuge- führt wird. Außerdem wird durch die Sublimation von Trockenschnee das Gas- volumen vergrößert und eine Beschleunigung der Strömung vor, in oder hinter der Engstelle der Düse erreicht. Je nach Druckverhältnissen können auch Trop- fen aus flüssigem C02 in die Strahlleitung oder die Strahldüse gelangen und erst dort verdampen. Die Position, an der diese Vedampfung und/oder Sublima- tion stattfindet, läßt sich durch Regulieren der Trägergasströmung so einstellen, daß eine optimale Strahlgeschwindigkeit erreicht wird.

Wenn der Durchsatz des Trägergases zu groß ist, so daß sich vor der Strahldüse ein hoher Staudruck aufbaut, nimmt die Menge und die Reinigungswirksamkeit des erzeugten Trockenschnees ab. Deshalb ist es zweckmäßig, in der Strahllei- tung stromaufwärts der Einmündungsstelle des Entspannungsraumes ein Dros- selventil vorzusehen, mit dem sich der Durchsatz des Trägergases optimal ein- stellen läßt. Vorzugsweise ist auch in der Zuleitung für das flüssige C02 unmit- telbar am Eintritt in die Strahlvorrichtung ein Dosierventil vorgesehen, so daß sich das Durchsatzverhältnis von Trägergas und C02 unmittelbar an der Strahl- vorrichtung einstellen läßt.

All die vorgenannten Maßnahmen können zweckmäßig miteinander kombiniert werden.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird in die Trägergasströ- mung und/oder in den Entspannungsraum eine geringe Menge an Wasser oder eines anderen festen oder flüssigen Strahlmittels (z. B. feste Trockeneis-Pellets) eindosiert, um den Reinigungseffekt weiter zu steigern.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläu- tert.

Es zeigen : Figur 1 einen Schnitt durch eine Strahlvorrichtung zur Durchfüh- rung des erfindungsgemäßen Verfahrens ; Figur 2 einen Schnitt durch eine Strahlvorrichtung gemäß einem

abgewandelten Ausführungsbeispiel ; Figur 3 eine Detailvergrößerung zu Figur 2 ; Figur 4 einen schematischen Schnitt durch eine sich stufenweise verjüngende Strahlleitung ; und Figuren 5 bis 7 Schnitte und eine Frontansicht einer Düse der Strahlvor- richtung.

Gemäß Figur 1 wird eine Strahlleitung 10 durch ein gerades zylindrisches Rohr gebildet, das einen Innendurchmesser DL von 39 mm hat. Ein Einlaß 12 der Strahlleitung ist mit einem nicht gezeigten Kompressor verbunden, über den Druckluft mit einem Druck von beispielsweise 1, 1 MPa zugeführt wird. An die Mündung der Strahlleitung 10 ist eine als Laval-Düse ausgebildete Strahldüse 14 angekuppelt. Diese Strahldüse hat einen konvergierenden Abschnitt 16, des- sen Innendurchmesser von 32 mm am stromaufwärtigen Ende. auf 12,5 mm an einer Engstelle 18 abnimmt, und einen divergenten Abschnitt 20, dessen Innen- durchmesser von der Engstelle 18 aus auf 19 mm am stromabwärtigen Ende zu- nimmt. Die Gesamtlänge LL der Strahldüse beträgt 224 mm. Die Länge LC des konvergierenden Abschnitts 16 beträgt 83 mm.

Eine Verbindungsmuffe 22 zwischen der Strahlleitung 10 und der Laval-Düse 14 hat einen Innendurchmesser von etwa 32 mm, entsprechend dem Einlaß- durchmesser der Strahldüse.

Unmittelbar stromaufwärts der Verbindungsmuffe 22 weist das die Strahlleitung 10 bildende Rohr einen Abzweig 24 auf, der unter einem Winkel von 45° in Strö- mungsrichtung in die Strahlleitung 10 mündet. Der Abstand D zwischen dem Abzweig 24 und der Einlaßöffnung der Strahldüse 14 beträgt etwa 66 mm.

Stromaufwärts des Abzweigs 24 ist in der Strahlleitung 10 ein Drosselventil 26, beispielsweise ein Kugelhahn, angeordnet.

In den Abzweig 24 ist ein rohrförmiges Übergangsstück 28 eingeschraubt, des- sen freies Ende über ein Reduzierstück 30 mit einer flexiblen Zuleitung 32 für flüssiges C02 verbunden ist.

Die Zuleitung 32 ist an eine nicht gezeigte Druckflasche angeschlossen, die ei- nen Vorrat an C02 unter einem solchen Druck hält, daß das C02 bei Umge- bungstemperatur flüssig bleibt. Dieser Druck beträgt beispielsweise bei einer Umgebungstemperatur von 20° C etwa 5, 5 MPa. Die Zuleitung 32 hat einen In- nendurchmesser von 3 mm. Das flüssige C02 strömt aufgrund des Druckgefäl- les, ohne das irgendwelche Fördereinrichtungen erforderlich sind, über die Zu- leitung 32 aus. Der Durchsatz wird dabei durch den geringen Querschnitt der Zuleitung 32 begrenzt.

Das Übergangsstück 28 bildet einen Entspannungsraum 34, der zwei zylindri- sche Abschnitte 36,38 mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist. Der stromaufwärtige Abschnitt 36, der sich unmittelbar an die Zuleitung 32 an- schließt, hat einen Innendurchmesser DC1 von 20 mm und eine Länge L1 von 85 mm. Über einen kurzen konischen Abschnitt schließt sich der stromabwärti- ge Abschnitt 38 mit einem Innendurchmesser DC2 von 32 mm und einer Länge L2 von 105 mm an. Die Gesamtlänge LE des Entspannungsraumes 34 beträgt somit 190 mm. Der Abzweig 24 hat einen Innendurchmesser DC3 von 39 mm, übereinstimmend mit dem Innendurchmesser DL der Strahlleitung 10.

An der Stelle, an der die Zuleitung 32 im Reduzierstück 30 in den Entspan- nungsraum 34 mündet, kann sich das flüssige C02 schlagartig entspannen.

Dabei wird ein Teil des C02 verdampft. Durch die Verdampfung und durch die Druckentlastung kommt es zu einer Abkühlung, so daß ein anderer Teil des flüssigen C02, der beim Eintritt in den Entspannungsraum fein zerstäubt wird, zu feinen Trockenschnee-Partikeln kondensiert. Da die Querschnittsfläche des stromaufwärtigen Abschnitts 36 des Entspannungsraumes 34 etwa das 44-fa- che der Querschnittsfläche der Zuleitung 32 beträgt, durchströmt das Gemisch aus gasförmigem C02 und Trockenschnee den stromaufwärtigen Abschnitt 36 des Entspannungsraumes mit mäßiger Geschwindigkeit. Bei Eintritt in den stromabwärtigen Abschnitt 38 wird die Geschwindigkeit weiter reduziert. Auf ih- rem Weg durch den verhältnismäßen langen Entspannungsraum 34 können sich die feinen Trockeneis-Partikel zu größeren Partikeln zusammenballen (Ag- glomeration). Da bei Eintritt in den stromabwärtigen Abschnitt 38 die Strö- mungsgeschwindigkeit abnimmt und entsprechend der dynamische Druck zu- nimmt, können die Partikel zum Teil auch durch Rekondensation von gasförmi- gem C02 wachsen. Bei Eintritt in den nochmals erweiterten Abzweig 24 haben sich daher relativ große Trockenschnee-Partikel gebildet, die nun durch die Sog-

wirkung der durch die Strahlleitung 10 strömenden Druckluft abgesaugt und zur Strahldüse 14 mitgenommen werden. In der Strahldüse 14 werden die Druckluft und der Trockenschnee auf hohe Geschwindigkeit, eventuell Über- schallgeschwindigkeit beschleunigt, so daß ein Strahl mit hoher Reinigungswir- kung aus der Strahldüse austritt. Wenn dieser Strahl auf eine zu reinigende Oberfläche gerichtet wird, wirkt der Trockenschnee als Strahlmittel, mit dem die Oberfläche effizient gereinigt werden kann.

In Versuchen hat sich gezeigt, daß die Reinigungswirkung des in dieser Weise erzeugten Strahls von der Dimensionierung des Entspannungsraumes 34 und vom Durchsatz der Druckluft durch die Strahlleitung 10 abhängt. Ohne Ent- spannungsraum ergibt sich eine deutlich verringerte Reinigungswirkung. Eben- so nimmt die Reinigunswirkung drastisch ab, wenn der Durchsatz der Druckluft durch die Strahlleitung 10 zu groß ist. Deshalb wird mit Hilfe des Drosselventils 26 der Durchsatz so dosiert, daß eine optimale Erzeugung von Trockenschnee und eine optimale Reinigungswirkung erzielt werden.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel läßt sich in vielfältiger Weise abwandeln.

Beispielsweise ist es möglich, anstelle einer geraden Strahlleitung 10 eine abge- winkelte Strahlleitung zu verwenden, so daß der Entspannungsraum und der stromaufwärtige Abschnitt der Strahlleitung symmetrisch in den stromabwärti- gen Abschnitt der Strahlleitung münden. Denkbar ist auch eine Anordnung, bei der die Strahlleitung 10 zu einem Ringraum erweitert ist, die den Entspan- nungsraum koaxial aufnimmt.

In einer anderen Ausführungsform kann zwischen der Stelle, an der der Ent- spannungsraum in die Strahlleitung mündet, und der Strahldüse 14 noch ein längerer Schlauchabschnitt vorgesehen sein.

Um größere Mengen an Trockenschnee zu erzeugen, ist es möglich, mehrere Zu- leitungen 32 über jeweilige Entspannungsräume in die Strahlleitung 10 münden zu lassen. Die Einmündungen der Entspannungsräume in die Strahlleitung können dabei auf dem Umfang der Strahlleitung verteilt und/oder in Axialrich- tung versetzt sein. Weiterhin ist es möglich, mehrere Zuleitungen 32 in einen ge- meinsamen Entspannungsraum münden zu lassen.

Über die Strahlleitung 10 kann anstelle von Druckluft auch ein anderes Träger- gas zugeführt werden. Diesem Trägergas oder der Druckluft kann auch ein an- deres Strahlmittel zugesetzt sein. Ebenso ist es denkbar, zusätzliche feste oder flüssige Strahlmittel über seitliche Zuführungen in die Strahlleitung stromauf- wärts oder stromabwärts des Abzweigs 24 oder gegebenenfalls auch in den Ent- spannungsraum 34 münden zu lassen.

Figur 2 zeigt eine Strahlvorrichtung gemäß einem abgewandelten Ausführungs- beispiel. Hier wird der Entspannungsraum 34 nur durch das Innere des Ab- zweigs 24 gebildet. Dieser Abzweig hat ein Innengewinde 40, in den das Redu- zierstück 30 eingeschraubt ist. In der Zuleitung 32 ist in geringem Abstand stromaufwärts des Reduzierstücks 30 ein Dosierventil 42 angeordnet, mit dem sich der Durchsatz an flüssigem C02 einstellen läßt. Als günstig hat sich eine Einstellung erwiesen, bei der der Durchsatz an flüssigem CO2 etwa 0, 1 bis 0,3 kg pro Kubikmeter Trägergas (Luft) beträgt (der Trägergasdurchsatz bezieht sich auf das Trägergasvolumen unter Atmosphärendruck).

Der Teil der Strahlleitung 10, der den Abzweig 24 enthält, und der sich unmit- telbar an das Reduzierstück 30 anschließende Abschnitt der Zuleitung 32 sind in eine Umhüllung 44 aus wärmeisolierendem Material eingebettet, die in der Zeichnung strichpunktiert angedeutet ist. Hierdurch wird zum. einen die Hand- habung der als Stahlpistole ausgebildeten Strahlvorrichtung erleichtert und zum anderen die thermische Isolierung des Entspannungsraumes 34 und des sich daran anschließenden Abschnitts der Zuleitung verbessert, so daß eine niedrige- re Temperatur im Entspannungsraum erreicht wird.

In Figur 3 ist der Abzweig 24 vergrößert dargestellt. Man erkennt, daß das In- nengewinde 40 über das Reduzierstück 30 hinausreicht und einen Teil der In- nenwand des Entspannungsraumes 34 bildet. Der Strömungsweg für den Trok- kenschnee von der Mündung der Zuleitung 32 bis in die Strahlleitung 10 wird durch eine Anzahl von Störkanten begrenzt. Eine erste Störkante wird unmittel- bar durch die abrupte Querschnittserweiterung von der Zuleitung 32 auf den In- nenquerschnitt des Entspannungsraumes 34 an der Innenfläche des Reduzier- stücks 30 gebildet. Weitere Störkanten befinden sich an der Einmündungsstelle des Abzweigs 24 in die Strahlleitung 10. Schließlich wirken auch die Gewinde- gänge des Innengewindes 40 als Störkanten. Diese Störkanten bewirken eine Verwirbelung des Trockenschnees, der sich im Entspannungsraum 34 bildet,

und insbesondere das Innengewinde 40 begünstigt das Anhaften des Trocken- schnees an den Wänden des Abzweigs 24, so daß sich im Entspannungsraum und teilweise auch in der Strahlleitung 10 eine verhältnismäßig kompakte, je- doch brüchige Kruste 46 aus Trockeneis bildet. Das aus der Zuleitung 34 verdü- ste und dabei verdampfende C02 bahnt sich einen Weg durch die Trockeneis- kruste. Dadurch und durch das Trägergas, das in der Strahlleitung 10 mit ho- her Geschwindigkeit an der Kruste 46 aus Trockeneis vorbeiströmt, werden ständig kleine Partikel aus Trockeneis aus der Kruste herausgelöst. Diese ver- hältnismäßig grobkörnigen und festen Partikel bilden dann ein sehr wirksames Strahlmittel, durch daß eine hohe Reinigungswirkung der Strahlvorrichtung er- reicht wird. Diese Trockeneispartikel können auch auf dem Weg durch die Strahldüse 14 noch weiter anwachsen, da sie dort von dem Trägergas umströmt und beschleunigt werden, das feinere Trockenschnee-Partikel enthält. Der ge- naue Ort, an dem die Agglomeration des Trockeneises und die Bildung der Kru- ste 46 stattfindet, ist von den jeweiligen Verfahrensbedingungen abhängig und kann sich (in beiden Richtungen) mehr oder weniger tief in die Strahlleitung 10 und gegebenenfalls die Strahldüse 14 verlagern.

Der Entspannungsraum 34 hat im gezeigten Beispiel den gleichen Innendurch- messer wie die Strahlleitung 10, kann jedoch wahlweise auch einen kleineren Innendurchmesser haben. Auch der Winkel, unter dem der Abzweig 24 in die Strahlleitung 10 mündet, kann variiert werden, vorzugsweise im Bereich zwi- schen 20 und 45°.

Bei dem in Figur 2 gezeigten Beispiel beträgt die Länge LE des Entspannungs- raumes (auf der Mittelachse gemessen) etwa 49 mm, und der Durchmesser DC3 des Entpannungsraumes beträgt 32 mm. Der Entspannungsraum 34 hat dann ein Volumen V von etwa 39 cm3. Wenn die Zuleitung 32 einen Innenquerschnitt von etwa 7 mm2 hat, entsprechend einem Durchmesser von 3 mm, beträgt das Verhältnis Vl/3/Al/2 etwa 12, 8. Der Luftdurchsatz durch die Strahlleitung 10 beträgt in der Praxis vorzugsweise etwa 3-10 m3/min, mit einem Optimum bei etwa 4, 5 m3/min. Bei einem Verhältnis C02 zu Luft von 0, 3 kg/m3 betragen die entsprechenden Durchsätze cp des C02 etwa 0,0015 kg/s bis 0,05 kg/s bzw.

0, 023 kg/s für das Optimum. Die entsprechenden Werte für das Verhältnis V/q) sind dann 0,0026-0, 0008 m3 s/kg bzw. 0, 0018 m3 s/kg für das Optimum. Die Engstelle 18 der Strahldüse 14 hat einen Durchmesser von 13,1.

Bei einer weiteren, nicht gezeigten Ausführungsform hat die Strahlleitung 10 ei- nen kleineren Innendurchmesser von 12,7 mm, der Durchmesser DC3 des Ent- spannungsraumes 34 beträgt ebenfalls 12,7 mm, und die Länge LE des Ent- spannungsraumes beträgt etwa 37 mm. In diesem Fall hat der Entspannungs- raum ein Volumen V von etwa 4,7 cm3. Der Luftdurchsatz liegt dann bei vor- zugsweise zwischen 1,5 und 2, 5 m3/min. Wenn das Verhältnis von C02 zu Luft wieder 0,3 kg/m3 beträgt, erhält man für das Verhältnis V/cp einen Wert zwi- schen 0, 00062 und 0,00037 m3 s/kg. Der Wert Vl/3/Al/2 beträgt in diesem Falle etwa 6, 3. Die Engstelle 18 der Strahldüse 14 hat in disem Fall einen vor- zugsweise Durchmesser von 8 mm.

Unter diesen Umständen kann stromabwärts der Strahldüse 14 Überschallge- schwindigkeit erreicht werden.

Zur Geräuschminderung ist es zweckmäßig, an der Mündung der Strahldüse ei- nen Schalldämpfer anzubringen.

Während bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Innenquer- schnitt der Strahlleitung 10 im wesentlichen konstant bleibt, sind auch Ausfüh- rungsformen möglich, bei denen dieser Innenquerschnitt variiert. Beispielsweise kann sich der Innenquerschnitt der Strahlleitung in der in Figur 4 gezeigten Weise in zwei Stufen, jedoch mit fließenden Übergängen verengen. Mögliche Po- sitionen für den Abzweig 24 sind ebenfalls in Figur 4 eingezeichnet.

Wie aus den obigen Beispielen hervorgeht, sollte der Entspannungsraum ein nicht zu kleines Volumen und insbesondere eine nicht zu kleine Länge haben. In einer derzeit als bevorzugt angesehenen Ausführungsform beträgt die Länge des Entspannungsraumes 100 mm oder mehr.

Während in den gezeigten Beispielen die Zuleitung 32 einen Innendurchmesser von 3 mm hat, sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen die Zuleitung 32 stromaufwärts oder vorzugsweise an der Einmündung in den Entspannungs- raum 34 eine Engstelle mit einem Durchmesser auf von nur 1, 0 oder 1,3 mm aufweist.

Für die Zufuhr des flüssigen C02 über die Zuleitung 32 kann wahlweise auch ein Kalttank vorgesehen sein, in dem das C02 bei einer Temperatur von etwa

- 20 °C unter einem Druck von weniger als 2,2 MPa, beispielsweise etwa 1,8 MPa, flüssig gehalten wird.

Figuren 5 bis 7 zeigen eine modifizierte Ausführungsform der Strahldüse 14, die die Funktion einer Laval-Düse hat, jedoch als Flachdüse ausgebildet ist und es gestattet, einen fächerförmig aufgeweiteten Strahl zu erzeugen, der über seine Breite ein relativ gleichmäßiges Dichte-und Geschwindigkeitsprofil aufweist.

Diese Strahldüse weist stromaufwärts einen zylindrischen Abschnitt 14a mit der Länge La und dem Innendurchmesser Da auf, an den sich ein Übergangsstück 14b mit der Länge Lb anschließt. Stromabwärts folgt ein abgeflachter Abschnitt 14c mit der Länge Lc, der einen rechteckigen Innenquerschnitt hat. Das Über- gangsstück 14b dient zur Anpassung des zylindrischen Innenquerschnitts des Abschnitts 14a an den rechteckigen Innenquerschnitt des Abschnitts 14c. Die- ser rechteckige Innenquerschnitt hat eine im wesentlichen konstante Breite W und eine Höhe, die von einem Wert Hl an der Engstelle, am Ende des Über- gangsstücks 14b, auf einen etwas größeren Wert H2 an der Mündung zunimmt.

Auf diese Weise wird die Querschnittserweiterung entsprechend dem Laval-Prin- zip erreicht, obgleich die Breite W praktisch konstant ist. Allenfalls im Mün- dungsbereich kann die Breite W geringfügig zunehmen.

In einer praktischen Ausführungsform hat die Strahldüse 14 nach Figuren 7 bis 7 die folgenden Abmessungen : La = 55 mm Lob 55 mm Lc = 130 mm Da = 27 mm W =45 mm H1 = 3, 0-4, 0 mm<BR> H2 = 7, 5 mm In einer anderen Ausführungsform gilt für die Abmessungen : La = 34 mm Lb = 76mm Lc = 130 mm Da = 12 mm W =16 mm

Hl = 2, 25-2,60 mm H2 = 3, 75mm.

In dem abgeflachten Abschnitt 14c weist die Innenfläche Unebenheiten auf, die im gezeigten Beispiel durch Längsrippen 14d gebildet werden. Solche Uneben- heiten führen insbesondere im Überschallbetrieb zu einer deutlichen Reduzie- rung der Lärmbelastung.