DE2450510A1

DE2450510A1 - Vorrichtung zum behandeln von oberflaechen

Info

Publication number: DE2450510A1
Application number: DE19742450510
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Maasberg
Original assignee: Woma Apparatebau GmbH
Current assignee: Woma Apparatebau GmbH
Priority date: 1974-10-24
Filing date: 1974-10-24
Publication date: 1976-04-29
Also published as: GB1503726A; SU646879A3; BR7506966A; JPS5166164A; FR2288564A1; US3998387A; IT1043609B

Description

Wolfgang Maasberg & Co. GmbH

414 Rheinhausen, Werthauser Straße 77

"Vorrichtung zum Behandeln von Oberflächen"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von Oberflächen, insbesondere zum Bearbeiten oder Reinigen von Wänden, Böden, Decken oder dergl. Flächen, bestehend aus einem Injektorträger und einem darauf angeordneten Spritzbalken mit einer oder mehreren Spritzdüsen. - Unter Wände werden hier auch Bordwände, Behälterwände usw. verstanden.

Der Einsatz von Spritzbalken ist z.B. bei Fahrzeugen für die Straßenreinigung bekannt. Dabei wird durch die Spritzdüsen Was-

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ser unter mehr oder weniger hohem Druck auf die zu reinigende Straßenfläche gespritzt, wo es den Schmutz lösen und abspülen soll. Der Abtrag- und Reinigungseffekt ist umso größer, je höher der Spritzdruck ist. Aus hohen Spritzdrücken jedoch resultieren hohe Rückstoßkräfte, welche kompensiert werden müssen. Rückstoßkompensation erfolgt bisher lediglich über den Injektorträger, so daß der Einsatz von Spritzbalken nur in beschränktem Umfang erfolgen kann, nämlich dort, wo der Injektorträger ausreichende Balkenabstützung gewährleistet. - Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Behandeln von Oberflächen, insbesondere zum Bearbeiten oder Reinigen von Wänden, Böden, Decken oder dergl. Flächen zu schaffen, deren Spritzbalken sich durch Rückstoßkompensation und besondere Behandlungseffekte, vor allem durch hohen Abtrage- und Reinigungsgrad auszeichnet.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Behandlungsvorrichtung dadurch, daß die Spritzdüsen mit wählbarem Abstand zu der zu behandelnden Oberfläche angeordnet und jeweils einzeln oder gemeinsam von einem Diffusor mit Umlenkflansch zum Umlenken des bzw. der austretenden Düsenstrahlen zwischen Umlenkflansch und Oberfläche in den Außenraum umgeben sind. - Diese Maßnahmen der Erfindung haben zur Folge, daß eine vollständige Rückstoßkompensation beim Arbeiten an der zu behandelnden Oberfläche gewährleistet ist. Das gilt beim Arbeiten in der Luft ebenso wie unter Wasser. Dabei kann der Abstand zwischen den Umlenkflanschen und der zu behandelnden Oberfläche unter Wasser größer sein als beim Arbeiten in Luft. Bei einem in Wasser eingetauchten Spritzbalken ist insbesondere von Vorteil,

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daß Kavitationsblasen nicht unschädlich beim Spritzen in der Atmosphäre zusammenfallen, sondern erhalten bleiben, bis sie auf die zu behandelnde Oberfläche auftreffen. Dort können durch den hohen Power-Impact Materialabtragungen realisiert werden. Unter bestimmten Voraussetzungen läßt sich sogar zusätzlich eine Haftkraft erzeugen. Jedenfalls arbeitet der erfindungsgemäße Spritzbalken aufgrund des oder der die Spritzdüsen umgebenden Diffusoren und Umlenkflansche nach dem Prinzip des hydrodynamischen Paradoxons. Danach wird dafür Sorge getragen, daß die Strömungsgeschwindigkeit der sekundären Strömung der Düsenstrahlen zwischen dem oder den Umlenkflanschen und der zu behandelnden Oberfläche so hoch ist, daß der statische Druck in diesem Bereich kleiner als der von außen wirkende Druck ist, welcher gleich dem statischen Druck des ruhenden Wassers oder der ruhenden Atmosphäre entspricht. Folglich erfahren der oder die Diffusoren bzw. Umlenkflansche und damit der Spritzbalken eine gegen die zu behandelnde Oberfläche gerichtete Kraft, welche sich durch Variation des Druck/Mengen-verhältnisses bei den Düsenstrahlen und der wirksamen Oberfläche des oder der Diffusoren mit Umlenkflanschen unschwer so bestimmen läßt, daß neben einwandfreier Rückstoßkompensation auch noch Haltekräfte frei werden. Außerdem wird eine teilweise Evakuation des bzw. der Diffusoren erreicht. Denn die Erfindung arbeitet nicht nur nach dem hydrodynamischen Paradoxon, sie macht sich außerdem einen Strahlpumpeneffekt zunutze. Dieser Strahlpumpeneffekt tritt im Übergangsbereich von Primärströmung zu Sekundärströmung auf, also dort, wo der oder die auf die zu reinigende Oberfläche bereits aufgetroffenen Düsenstrahlen zwischen dem bzw. den Umlenkflanschen und der zu reinigenden Oberfläche umgelenkt und nach außen abgeführt werden. Evakuation des oder der Diffusoren erfolgt dadurch in jenen Bereichen, in denen der oder die Düsenstrahlen den bzw. die Diffusoren als Primärströmung nicht vollständig ausgefüllt haben. Diese Teilevakuation des bzw. der

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Diffusoren trägt einerseits zur Rückstoßkompensation bei, andererseits zur Erzeugung von darüber hinaus wirksamen Haltekräften. Ferner ist von Bedeutung, daß lediglich minimale Reibung zwischen dem oder den ümlenkflanschen der Diffusoren und der zu behandelnden Oberfläche, nämlich Flüssigkeitsreibung, auftritt, so daß der gesamte Injektorträger nebst Spritzbalken leicht auf der zu behandelnden Oberfläche bewegt werden kann. Das gilt für nahezu jede Neigung der zu behandelnden Oberfläche.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt. Grundsätzlich kann die Ausbildung des bzw. der Diffusoren beliebig sein. Dennoch sind einige Ausführungsformen zu bevorzugen. So sind erfindungsgemäß jeweils Diffusor und Umlenkflansch als Teller, z.B. ebener Teller, ausgebildet. Das führt zu einer besonders einfachen Bauweise. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß jeweils der Diffusor als Zylindermantel mit die Spritzdüse umgebendem Boden und der Umlenkflansch als abgewinkelter Mantelrand ausgebildet sind. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung, der selbständige Bedeutung zukommt, ist vorgesehen, daß jeweils der Diffusor alsTrichter mit in den Umlenkflansch übergehendem Trichtermantel ausgebildet ist. Diese Ausführungsform ist in strömungstechnischer und damit funktioneller Hinsicht besonders vorteilhaft. Denn auch zu langsame Erweiterung und damit zu große Oberflächenreibung müssen vermieden werden. Das gelingt insbesondere für eine daraus entwickelte Ausführungsform, wonach jeweils Trichtermantel und Umlenkflansch einen hyperbolischen Querschnitt aufweisen. Stets haben der oder die Diffusoren die Wirkung, daß in Strömungsrichtung zwar zunächst Geschwindigkeitsabnahme und Druckanstieg erfolgen, dann jedoch im Bereich der Umlenkflansche wieder extreme Geschwindigkeitszunahme und Druckabnahme, so daß schließlich durch den von außen auf den oder die Diffusoren und Umlenkflan-

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sehe einwirkenden statischen Druck die Rückstoßkompensation und ggf. eine zusätzliche Haftkraft erreicht werden. Selbstverständlich sind durch die Formgebung die Geschwindigkeitsabnähme und der Druckanstieg in dem oder den Diffusoren kontrolliert und stets in solchen Grenzen gehalten, daß das hydrodynamische Paradoxon zumindest im Rahmen der Rückstoßkompensation voll zu Tragen kommt. - Weiter empfiehlt die Erfindung, daß jeweils der Diffusor mittels Distanzhalter, vorzugsweise höhenverstellbarer Distanzhalter, gegen die zu behandelnde Oberfläche abgestützt ist. Dadurch wird einerseits ein komplettes Festsaugen des Spritzbalkens an der zu behandelnden Oberfläche vermieden, andererseits eine gute Abfuhr großer Strömungsmengen sichergestellt. Die Distanzhalter können als an die Umlenkflansche angeschlossene Rollen, Räder oder Kufen ausgebildet sein, so daß sich die gesamte Behandlungsvorrichtung einfach verfahren bzw. verschieben läßt, insbesondere auch unter Berücksichtigung der im übrigen lediglich zwischen den Umlenkflanschen des oder der Diffusoren und der behandelnden Oberfläche existierenden Flüssigkeitsreibung. - Um stets einen optimalen Arbeitsabstand der Spritzdüsen von der zu reinigenden Oberfläche wählen zu können, sieht die Erfindung ferner vor, daß die Spritzdüsen unabhängig von dem zugeordneten Diffusor gegen die zu behandelnde Oberfläche verstellbar, insbesondere höhenverstellbar sind.

Zweckmäßigerweise sind die Spritzdüsen mit vorgegebenen Abständen auf dem Spritzbalken angeordnet. Nach einem Vorschlag der Erfindung, dem selbständige Bedeutung, aber auch Bedeutung in Kombination zu den beanspruchten Maßnahmen zukommt, ist vorgesehen, daß der Spritzbalken als geteilter Balken mit gegeneinander schwingenden Balkenhälften ausgebildet ist und beide Balkenhälften zur Bildung eines schwingungsfähigen Systems,

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vorzugsweise eines mechanischen Schwingers unter Zwischenschaltung einer Feder gekoppelt, in Balkenlängsrichtung geführt sowie an eine gemeinsame oder getrennte Energiequelle angeschlossen sind. - Diese Maßnahmen der Erfindung haben zur Folge, daß der Spritzbalken bzw. die Balkenhälften eine gegeneinander oszillierende Behandlungsbewegung ausführen, woraus besonders intensive Behandlungseffekte, insbesondere Abtrag- und Reinigungseffekte resultieren. Endlich lehrt die Erfindung, daß die Energiequelle als auf beide Balkenhälften in entgegengesetzter Richtung arbeitendes Hebe-, Exzenter- oder Zahnstangengetriebe ausgebildet ist.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung bzw. deren Spritzbalken sich durch Rückstoßkompensation sowie darüber hinaus Behandlungseffekte, insbesondere Abtrage- und Reinigungseffekte fördernde Bauweise auszeichnet. Rückstoßkompensation erfolgt nach dem Prinzip des hydrodynamischen Paradoxons. Außerdem wird Rückstoßkompensation durch Teilevakuation des bzw. der Diffusoren erreicht, weil in den Übergangsbereichen von Diffusor zu Umlenkflansch Strahlpumpeneffekte auftreten, über die Rückstoßkompensation hinaus können sogar noch Haftkräfte für die Behandlung steiler Oberflächen erzeugt werden. Das gilt sowohl für das Arbeiten in der Luft oder einem anderen Gas als auch unter Wasser oder einer anderen Flüssigkeit.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 einen Spritzbalken für eine erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung in schematischer Darstellung und Frontansicht,

Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 in Seitenansicht und

Fig. 3 bis 6 Spritzdüsen für den Gegenstand nach Fig. 1 in verschiedenen Ausfuhrungsformen.

In den Figuren ist ein Spritzbalken 1, 2 mit Spritzdüsen 3 dargestellt, der zur Behandlung von Oberflächen 4, insbesondere zum Bearbeiten oder Reinigen von Wänden, Böden, Decken oder dergl. Flächen dient und auf einem nicht gezeigten Injektorträger angeordnet wird. Die Spritzdüsen 3 sind mit wählbarem Abstand A zu der zu behandelnden Oberfläche 4 angeordnet und auf jeder Balkenhälfte 1, 2 einzeln oder - wie gezeigt - gemeinsam von einem Diffusor 5 mit Umlenkflansch 6 zum Umlenken des austretenden Düsenstrahls 7 zwischen Umlenkflansch 6 und Oberfläche 4 in den Außenraum 8 umgeben. - Diffusor 5 und Umlenkflansch 6 können jeweils als Teller, z.B. ebener Teller, ausgebildet sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß jeweils der Diffusor 5 als Zylindermantel mit die Spritzdüse 3 umgebendem Boden und der Umlenkflansch 6 als abgewinkelter Mantelrand ausgebildet sind. Bevorzugt ist eine Ausführungsform, wonach jeweils der Diffusor 5 als Trichter mit in den Umlenkflansch übergehendem Trichtermantel ausgebildet ist sowie Trichtermantel und Umlenkflansch einen hyperbolischen Querschnitt aufweisen. Die Diffusoren 5 können mittels Distanzhalter 9, vorzugsweise höhenverstellbarer Distanzhalter, gegen die zu behandelnde Oberfläche 4 abgestützt sein. Die Distanzhalter 9 sind als an die Umlenkflansche 6 angeschlossene Rollen oder Räder ausgebildet.

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Die Spritzdüsen 3 sind mit vorgegebenen Abständen B auf dem Spritzbalken 1, 2 angeordnet, und zwar derart, daß sich die in den Außenraum 8 eintretenden Düsenstrahlen 7 nicht gegenseitig am Austritt hindern oder anders stören. Ferner können die Spritzdüsen 3 unabhängig von dem zugeordneten Diffusor 5 gegen die zu behandelnde Oberfläche 4 verstellbar, insbesondere höhenverstellbar sein, was jedoch nicht gezeigt ist. Um einemöglichst gleichmäßige und intensive Beaufschlagung der zu behandelnden Oberfläche 4 zu erreichen, ist der Spritzbalken als geteilter Balken mit gegeneinander schwingenden Balkenhälften 1, 2 ausgebildet. Beide Balkenhälften 1, 2 sind zur Bildung eines schwingungsfähigen Systems bzw. eines mechanischen Schwingers unter Zwischenschaltung einer Feder 10 gekoppelt, in Balkenlängsrichtung auf dem Injektorträger geführt sowie an eine gemeinsame Energiequelle 11 angeschlossen. Dargestellt ist eine Energiequelle, welche als auf beide Balkenhälften 1, 2 in entgegengesetzter Richtung arbeitendes Hebelgetriebe ausgebildet ist. Aber auch der Einsatz eines Exzenter- oder Zahnstangengetriebes oder einer getrennten Energiequelle ist möglich . Ferner schlägt die Erfindung vor , und diesem Vorschlag kommt selbständige Bedeutung zu, daß der Spritzbalken bzw. seine beiden Balkenhälften 1, 2 nicht nur gegeneinander und damit in Balkenlängsrichtung, sondern außerdem in Balkenquerrichtung schwingend gelagert und dazu unter Zwischenschaltung eines Schwingers an den Injektorträger angeschlossen sind, was im einzelnen nicht gezeigt ist. Die beiden Balkenhälften 1, 2 schwingen in Balkenlängsrichtung und/oder Balkenquerrichtung vorzugsweise mit Frequenzen zwischen 1 Hz und 1000 Hz, vorzugsweise 25 Hz. Durch Abstimmung der Frequenzen für die Schwingungen in einerseits Balkenlängsrichtung und andererseits Balkenquerrichtung läßt sich eine Kreisbewegung für die Spritzdüsen 3 erzeugen. Es hat sich herausgestellt, daß durch die

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überlagerten Balkenschwingungen die Abtrage- und Reinigungseffekte ganz beträchtlich erhöht werden können. - Schließlich kann die Umlenkung des bzw. der austretenden Düsenstrahlen 7 zwischen Umlenkflansch 6 und zu behandelnder Oberfläche 4 in vorgegebene Richtung erfolgen, z.B. zur Vorderseite des Spritzbalkens bzw. der Balkenhälften 1, 2 hin, wenn auf der Rückseite des Spritzbalkens eine gegen die zu behandelnde Oberfläche 4 anliegende Dichtschürze verwirklicht wird, welche nicht gezeigt ist.

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Claims

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Ansprüche :

IJ Vorrichtung zum Behandeln von Oberflächen, insbesondere zum Bearbeiten oder Reinigen vo-n Wänden, Böden, Decken oder dergl. Flächen, bestehend aus einem Injektorträger und einem darauf angeordneten Spritzbalken mit einer oder mehreren Spritzdüsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzdüsen (3) mit wählbarem Abstand (A) zu der zu behandelnden Oberfläche (4) angeordnet und jeweils einzeln oder gemeinsam von einem Diffusor (5) mit Umlenkflansch (6) zum Umlenken des oder der austretenden Düsenstrahlen (7) zwischen Umlenkflansch (6) und Oberfläche (4) in den Außenraum (8) umgeben sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils Diffusor (5) und Umlenkflansch (6) als Teller, z.B. ebener Teller, ausgebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Diffusor (5) als Zylindermantel mit die Spritzdüse

(3) umgebendem Boden und der Umlenkflansch (6) als abgewinkelter Mantelrand ausgebildet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Diffusor (5) als Trichter mit in den Umlenkflansch

(6) übergehendem Trichtermantel ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils Trichtermantel und Umlenkflansch (6) einen hyperbolischen Querschnitt aufweisen.

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6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Diffusor (5) mittels Distanzhalter (9), vorzugsweise höhenversteilbarer Distanzhalter, gegen die zu behandelnde Oberfläche (4) abgestützt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzhalter (9) als an die Umlenkflansche (6) angeschlossene Rollen, Räder oder Kufen ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzdüsen (3) mit vorgegebenen Abständen (B) auf dem Spritzbalken (1, 2) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzdüsen (3) unabhängig von dem zugeordneten Diffusor (5) gegen die zu behandelnde Oberfläche (4) verstellbar, insbesondere höhenverstellbar sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzbalken als geteilter Balken mit gegeneinander schwingenden Balkenhälften (1, 2) ausgebildet ist und beide Balkenhälften (1, 2) zur Bildung eines schwingungsfähigen Systems, vorzugsweise eines mechanischen Schwingers, unter Zwischenschaltung einer Feder (10) gekoppelt, in Balkenlängsrichtung geführt sowie an eine gemeinsame oder getrennte Energiequelle (11) angeschlossen sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzbalken bzw. seine Balkenhälften (1,

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2) außerdem in Balkenquerrichtung schwingend gelagert und dazu unter Zwischenschaltung eines Schwingers an den Injektorträger angeschlossen sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Balkenhälften (1, 2) in Balkenlängsrichtung und/oder Balkenquerrichtung mit Frequenzen zwischen 1 Hz
und 1000 Hz, vorzugsweise 25 Hz, schwingen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle (11) als auf beide Balkenhälften (1, 2) in entgegengesetzter Richtung arbeitendes Hebel-, Exzenter- oder Zahnstangengetriebe ausgebildet ist.

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