(57)【要約】  複数の粒子を含むジェットを用いて表面を処理するための配置構成（１）であって、少なくとも、外側ノズル（３）と、外側ノズルによって囲まれ、かつそれぞれの場合において、複数の粒子と混合された噴射ガスのストリームを外側ノズル（３）内に導入するように設計されている少なくとも２つの内側ノズルユニット（４）とを含み、外側ノズル（３）は、内側ノズルユニット（４）の噴射ガスのストリームを組み合わせて、噴射ガスの全体的なストリームを形成するように設計されている、配置構成（１）。表面を処理するための提示される配置構成および提示されるプロセスにより、特に均一であり、特に効果的であり、かつ特に時間を節約する表面の処理が達成され得、その目的のために、特に幅広くかつ均一な粒子のジェットが使用され得る。これは、特に洗浄および鋳バリまたはバリの除去に適用される。配置構成およびプロセスは、特にワイヤまたはプラスチック製品の生産において使用され得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の粒子を含むジェットを用いて表面を処理するための配置構成（１）であって、少なくとも、
−  外側ノズル（３）、および
−  前記外側ノズルによって囲まれ、かつそれぞれの場合において、複数の粒子と混合された噴射ガスのストリームを前記外側ノズル（３）内に導入するように設計されている少なくとも２つの内側ノズルユニット（４）
を含み、前記外側ノズル（３）は、前記内側ノズルユニット（４）の前記噴射ガスのストリームを組み合わせて、噴射ガスの全体的なストリームを形成するように設計されている、配置構成（１）。
【請求項２】
前記外側ノズル（３）は、外側ラバルノズル（５）として構成されている、請求項１に記載の配置構成（１）。
【請求項３】
前記外側ノズル（３）は、少なくとも部分的に楕円形断面を有する、請求項１または２に記載の配置構成（１）。
【請求項４】
前記内側ノズルユニット（４）の少なくとも１つは、少なくとも１つの内側ラバルノズル（６）を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の配置構成（１）。
【請求項５】
前記内側ノズルユニット（４）の少なくとも１つは、少なくとも１つの混合室（２）および内側ノズル（８）を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の配置構成（１）。
【請求項６】
前記混合室（２）内への入口（７）は、前記内側ノズル（８）のノズル断面積と異なる入口断面積を有する、請求項５に記載の配置構成（１）。
【請求項７】
前記内側ノズルユニット（４）の少なくとも１つは、少なくとも１つの粒子発生器（９）を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の配置構成（１）。
【請求項８】
複数の粒子を含むジェットを用いて表面を処理するためのプロセスであって、請求項１〜７のいずれか一項に記載の配置構成（１）が使用される、プロセス。
【請求項９】
前記表面の前記処理は、
−  前記表面を洗浄するステップ、および
−  前記表面から鋳バリまたはバリを除去するステップ
の少なくとも１つを含む、請求項８に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に複数の粒子を含むジェットを用いて表面を処理するための配置構成およびプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの場合、表面は、機械洗浄を受ける必要がある。例えば、ワイヤの生産では、例えば製品品質を保証するために完成品を洗浄することが必要とされ得る。これを行うための公知の解決法では、様々な化学および／または機械洗浄プロセスが使用される。例えば、以下のものが考慮される：研磨、ブラッシング、超音波曝露または過熱蒸気処理。特に二酸化炭素粒子のジェットを用いて表面を処理することも知られている。
【０００３】
これらのプロセスは、プラスチック製品の生産でも、生産されたプラスチック製品の表面から鋳バリを除去するために使用される。
【０００４】
上述のいくつかのプロセスの組み合わせは、多くの場合、説明した適用の場合にそれぞれ望ましい結果を達成するために使用される。しかしながら、それにもかかわらず、それらの結果は、多くの場合に不十分であり、かつ再現性がなく、プロセスは、多大な労力を必要とし、その結果、それらは、製品品質およびまた生産速度に対する制限要因となる。
【０００５】
二酸化炭素粒子が使用される公知のプロセスでは、特に粒径が一定ではなくかつ制御可能ではないことは事実であり、その結果、粒子の均一なジェットを達成できない。特に、粒子のジェットの脈動があり得る。特に再現性のある均一な洗浄または鋳バリもしくはバリの除去は、簡単に可能ではない。多くの場合、プロセスは、少なくとも処理される表面の個々の領域に対して何回も繰り返す必要がある。二酸化炭素粒子の運動エネルギーが十分でない状況も知られている。その場合、より大きい粒径が望ましい。従来技術においてこれを達成しようとする試みがなされているが、特に大きい粒子による公知の解決法は、粒径にかなりばらつきがあり得るという欠点を有する。さらに、特に大きい粒子による公知の解決法は、多くの場合、特に自動構成の場合に障害を起こしやすい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これに基づいて、本発明の目的は、ここで、従来技術に関連して説明した技術的な問題を少なくとも部分的に克服することである。とりわけ、特に均一であり、特に効果的であり、かつ特に時間を節約する表面の処理が可能である、表面の処理のための配置構成を提示することが意図される。対応するプロセスも提示することが意図される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの目的は、独立請求項の特徴に従う、表面を処理するための配置構成およびプロセスによって達成される。配置構成およびプロセスのさらなる有利な改良形態は、それぞれの従属請求項において提供される。特許請求の範囲で個別に説明される特徴は、任意の所望の技術的に意味のある方法で互いに組み合わされ得、および説明からの説明的な重要事項によって補足され得、本発明の構成のさらなる変形形態を説明する。
【０００８】
本発明によれば、複数の粒子を含むジェットを用いて表面を処理するための配置構成が提示される。配置構成は、少なくとも、
−  外側ノズル、および
−  外側ノズルによって囲まれ、かつそれぞれの場合において、複数の粒子と混合された噴射ガスのストリームを外側ノズル内に導入するように設計されている少なくとも２つの内側ノズルユニット
を含み、外側ノズルは、内側ノズルユニットの噴射ガスのストリームを組み合わせて、噴射ガスの全体的なストリームを形成するように設計されている。
【０００９】
説明される配置構成は、例えば、特にワイヤおよびプラスチック製品の生産において使用されるだけでなく、特に原理上、二酸化炭素ジェットの場合、他の適用にも使用され得る。説明される配置構成を用いて、例えば生産したワイヤまたは生産したプラスチック製品の表面の洗浄が実施され得る。鋳バリまたはバリも、生産したワイヤまたはプラスチック製品の表面から除去され得る。鋳バリまたはバリの除去は、表面から過剰な材料が除去されることを意味する。過剰な材料は、鋳型の複数の部分が一緒に置かれた箇所および／または鋳型への注型材料の入口が提供される箇所に特に鋳バリまたはバリとして形成され得る。
【００１０】
粒子は、好ましくは、室温で液体またはガス状である物質から形成される。特に物質が室温でガス状である場合には常に、表面の処理は、物質の残留物を表面上に残さずに実施され得る。物質は、好ましくは、二酸化炭素である。粒子は、特に雪状のもの、例えば固体炭酸などの形態を取り得る。
【００１１】
配置構成、特に物質および／または粒子と接触し得る配置構成の構成部分は、好ましくは、それが起こるときに予期される低温に耐えることができる材料を用いて形成される。固体二酸化炭素の場合、温度は、例えば、約−８０℃である。鋼、特に好ましくはハイグレードの鋼が配置構成のための材料として好ましい。
【００１２】
複数の粒子を含むジェットを発生させるために、最初に噴射ガスのストリームが内側ノズルユニットのそれぞれに提供される。これは、例えば、コンプレッサーによって実施され得る。噴射ガスのストリームは、好ましくは、圧縮空気のストリームである。しかしながら、空気以外のガス、例えば窒素または二酸化炭素なども使用され得る。
【００１３】
噴射ガスのストリームは、例えば、粒子と混合され得、この場合、これら粒子は、固体出発原料から形成されて噴射ガスのストリーム内に導入されるか、または液体出発原料が内側ノズルユニットに注入され、それにより雪状のものが特に液体出発原料から生じ得る。
【００１４】
それぞれの噴射ガスのストリームが内側ノズルユニットのそれぞれにおいて粒子と混合されると、噴射ガスのストリームの全ては、好ましくは、組み合わされて噴射ガスの全体的なストリームを形成する。噴射ガスの全体的なストリームは、好ましくは、外側ノズル内で渦流によって混合される内側ノズルユニットの噴射ガスの個々のストリームによって形成される。この場合、噴射ガスの全体的なストリームがガスの均一なストリームであることが好ましい。これは、特に、噴射ガスの全体的なストリームが噴射ガスの個々のストリームの箇所においてまたは個々の内側ノズルユニットの箇所において強くなく、および噴射ガスの個々のストリーム間の箇所または個々の内側ノズルユニット間の箇所において弱いことを意味する。その結果、噴射ガスの全体的なストリームは、表面の均一な処理を可能にし得る。
【００１５】
好ましくは、複数の内側ノズルユニットは、線形に配置される。これにより、噴射ガスの引き伸ばされた幅広の全体的なストリームを発生できるようにする。そのようなストリームは、特により大きい表面の処理において有利であり得る。特に、噴射ガスのそのような幅広にされた全体的なストリームでは、表面の処理に必要な時間が著しく削減され得る。好ましくは、隣接する内側ノズルユニット間の距離は、内側ノズルユニットの全てに関して同じサイズである。
【００１６】
あるいは、複数の内側ノズルユニットが円形に配置されることが好ましい。この場合、内側ノズルユニットは、１つの円または他にいくつかの円、特に同心状に配置された円に配置され得る。内側ノズルユニットの円形の配置構成は、特に大きい直径を備える噴射ガスの全体的なストリームを達成できるようにする。好ましくは、隣接する内側ノズルユニット間の半径方向距離は、共通の円に配置される内側ノズルユニットの全てに関して同じサイズである。
【００１７】
好ましくは、内側ノズルユニットは、発生した噴射ガスのストリームがそれぞれの場合に平行に流れるように配置される。内側ノズルユニットが全て同一に構成されることも好ましい。各内側ノズルユニットが噴射ガスのそれぞれのストリームのための出口を有し、内側ノズルユニットの全ての出口が一平面内にあることも好ましい。
【００１８】
配置構成の好ましい実施形態では、外側ノズルは、外側ラバル（Ｌａｖａｌ）ノズルとして構成される。
【００１９】
ラバルノズルは、噴射ガスの個々の内側ストリームを均一に組み合わせるのに特に好適である。
【００２０】
配置構成のさらなる好ましい実施形態では、外側ノズルは、少なくとも部分的に楕円形断面を有する。
【００２１】
特に外側ノズルの出口領域では、外側ノズルの断面は、好ましくは、楕円形である。外側ノズルの楕円形断面は、噴射ガスの引き伸ばされた全体的なストリームを発生させることができるようにする。楕円形断面では、有利には、円形断面を備える２つ以上の内側ノズルユニットを外側ノズル内で互いに線形に配置することが簡単に可能である。
【００２２】
配置構成のさらなる好ましい実施形態では、内側ノズルユニットの少なくとも１つは、少なくとも１つの内側ラバルノズルを含む。
【００２３】
内側ラバルノズルは、それぞれの内側ノズルユニットの噴射ガスのストリームを粒子と特に均一に混合できるようにする。
【００２４】
配置構成のさらなる好ましい実施形態では、内側ノズルユニットの少なくとも１つは、少なくとも１つの混合室および内側ノズルを含む。
【００２５】
混合室は、好ましくは、噴射ガスのストリームを複数の粒子と混合するように設計されている。これは、混合室が、混合室の通過後に噴射ガスのストリームが複数の粒子を含むように構成され、かつ粒子発生器に接続されることを意味すると理解されたい。このようにして、複数の粒子と混合された噴射ガスのストリームは、それぞれの内側ノズルユニットから内側ノズルを通って出され得る。
【００２６】
配置構成のさらなる好ましい実施形態では、混合室への入口は、内側ノズルのノズル断面積と異なる入口断面積を有する。
【００２７】
内側ノズルユニットの少なくとも１つおよび特に内側ノズルユニットの全ては、少なくとも、
−  噴射ガスのストリームのための入口を備える混合室であって、噴射ガスのストリームを複数の粒子と混合するように設計されている混合室、および
−  混合室に隣接し、かつ流れに関してそれに接続され、および噴射ガスのストリームのための出口を有する内側ノズルであって、内側ノズルのノズル断面積は、混合室から進むにつれて最初にサイズが最小ノズル断面積まで減少され、その後、再度サイズが増大する、内側ノズル
をそれぞれの場合に含み、入口は、入口断面積を有し、および最小ノズル断面積と入口断面積との間の面積指数（ａｒｅａ  ｑｕｏｔｉｅｎｔ）は、１５〜３００の範囲、好ましくは２５〜２２５の範囲であることが好ましい。
【００２８】
実験により、入口断面積と最小ノズル断面積との比、特に面積指数が噴射ガスのストリームと粒子との十分な混合に特に大きい影響を有することを見出したことは驚くべきことである。面積指数の影響は、特に個別の習慣的に変化するパラメータの影響よりもかなり大きいことが見出された。
【００２９】
配置構成のさらなる好ましい実施形態では、内側ノズルユニットの少なくとも１つは、少なくとも１つの粒子発生器を含む。
【００３０】
内側ノズルユニットの少なくとも１つおよび特に内側ノズルユニットの全ては、少なくとも、
−  噴射ガスのストリームを複数の粒子と混合するための混合室、
−  複数の粒子を発生させ、かつそれらを固体状態で混合室に導入するように設計されている粒子発生器であって、少なくとも１つのスクリーンプレートを有し、および固体出発原料を、スクリーンプレートを通して押し込むことにより、複数の粒子を固体状態で形成することが可能である粒子発生器、
−  噴射ガスを混合室内に導入するための噴射ガスノズルを備える噴射ガスライン、および
−  噴射ガスのストリームのための混合室からの出口
をそれぞれの場合に含むことが好ましい。
【００３１】
粒子発生器は、好ましくは、搬送用スクリューにより、または空気圧もしくは機械プレスにより、固体出発原料がスクリーンプレートに押し込められ得るように構成される。粒子発生器による粒子の発生は、特に大きい粒子を提供し、かつ噴射ガスのストリームと混合できるようにする。そのため、粒子は、例えば、液体二酸化炭素の霧化（膨張）によって形成され得るものよりも特に大きい。より大きい粒子は、より大きい運動エネルギーを有し得るため、表面の処理においてより大きい効果を有し得る。例えば、大きい粒子では表面の重粘土が除去され得る。スクリーンプレートが均一なサイズの大きい粒子の発生を可能にすることは、説明される配置構成によって大きくかつまた均一な効果が達成され得ることを意味する。
【００３２】
本発明のさらなる態様によれば、複数の粒子を含むジェットを用いて表面を処理するためのプロセスが提示され、説明されるような配置構成が使用される。
【００３３】
さらに上記で説明される配置構成の特別な利点および設計特徴は、説明されるプロセスに適用されかつ取り込まれ得、および逆も同様である。
【００３４】
プロセスの好ましい実施形態では、表面の処理は、
−  表面を洗浄するステップ、および
−  表面から鋳バリまたはバリを除去するステップ
の少なくとも１つを含む。
【００３５】
指定したステップは、代替的または累積的に実施され得、すなわち、表面は、単に洗浄されても、単に鋳バリもしくはバリが除去されても、または洗浄および鋳バリもしくはバリの除去の両方が行われてもよい。
【００３６】
本発明および技術的な環境が図に基づいて下記でより詳細に説明される。図は、特に好ましい例示的な実施形態を示すが、本発明は、それらに限定されない。特に、図および特に図示の相対的なサイズは、概略にすぎないことが指摘されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】表面を処理するための配置構成の前面の断面図を概略的に示す。
【図２】図１からの配置構成の内側ノズルユニットの側面の断面図を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は、複数の粒子を含むジェットを用いて表面を処理するための配置構成１の前面の断面図を示す。この図では、ジェットは、図面の平面から出るように向けられている。配置構成は、外側ラバルノズル５として構成された外側ノズル３を含む。外側ノズル３は、楕円形断面を有する。配置構成１は、２つの内側ノズルユニット４も有し、それらは、外側ノズル３によって囲まれ、かつそれぞれの場合において、複数の粒子と混合された噴射ガスのストリームを外側ノズル３内に導入するように設計されている。外側ノズル３は、内側ノズルユニット４の噴射ガスのストリームを組み合わせて、噴射ガスの全体的なストリームを形成するように設計されている。
【００３９】
図２は、図１からの配置構成１の内側ノズルユニット４の例の側面の断面図を示す。この図では、複数の粒子を含むジェットは、右側に向けられている。内側ノズルユニット４は、噴射ガスのストリームのための入口７を備える混合室２を含む。混合室２は、噴射ガスのストリームを複数の粒子と混合するように設計されている。内側ノズルユニット４は、内側ノズル８も含み、これは、内側ラバルノズル６として構成され、混合室２に隣接し、および流れに関してそれに接続される。内側ラバルノズル６のノズルの断面積は、混合室２から進むにつれて最初にサイズが最小ノズル断面積まで減少され、その後、再度サイズが増大する。入口７は、入口断面積を有し、最小ノズル断面積と入口断面積との間の面積指数は、１５〜３００、好ましくは２５〜２２５の範囲である。特に面積指数に関して、図２は、概略的であり、縮尺通りでないことが指摘されるべきである。
【００４０】
図２は、粒子発生器９も示し、これは、複数の粒子を発生させ、かつそれらを固体状態で混合室２内に導入するように設計されている。
【００４１】
表面を処理するための提示される配置構成および提示されるプロセスにより、特に均一であり、特に効果的であり、かつ特に時間を節約する表面の処理が達成され得、その目的のために、特に幅広くかつ均一な粒子のジェットが使用され得る。これは、特に洗浄および鋳バリまたはバリの除去に適用される。配置構成およびプロセスは、特にワイヤまたはプラスチック製品の生産において使用され得る。
【符号の説明】
【００４２】
１  配置構成
２  混合室
３  外側ノズル
４  内側ノズルユニット
５  外側ラバルノズル
６  内側ラバルノズル
７  入口
８  内側ノズル
９  粒子発生器
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
2020500727.tif 000005
2020500727.tif 000006
2020500727.tif 000007