(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、複数の粒子と混合された噴射ガスのストリームを提供するように設計されている少なくとも１つのノズルユニット（２）と、ノズルユニット（２）のエンクロージャ（３）であって、ノズルユニット（２）から、ノズルユニット（２）とエンクロージャ（３）との間に間隙（４）が形成されるような距離に配置されているエンクロージャ（３）とを含む配置構成（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、特に断熱性および凝結水の形成の抑制によって特にエネルギー効率的な表面の処理が達成され得る。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、
−  複数の粒子と混合された噴射ガスのストリームを提供するように設計されている少なくとも１つのノズルユニット（２）と、
−  前記ノズルユニット（２）のエンクロージャ（３）であって、前記ノズルユニット（２）から、前記ノズルユニット（２）と前記エンクロージャ（３）との間に間隙（４）が形成されるような距離に配置されているエンクロージャ（３）と
を含む配置構成（１）。
【請求項２】
前記エンクロージャ（３）は、少なくとも部分的にプラスチックで形成されている、請求項１に記載の配置構成（１）。
【請求項３】
前記間隙（４）は、前記ノズルユニット（２）の全ての点で同じ範囲を有する、請求項１または２に記載の配置構成（１）。
【請求項４】
前記ノズルユニット（２）は、少なくとも混合室（５）および内側ノズル（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】
前記混合室（５）内への入口（１４）は、前記内側ノズル（６）のノズル断面積と異なる入口断面積を有する、請求項４に記載の配置構成（１）。
【請求項６】
粒子発生器（８）も含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の配置構成（１）。
【請求項７】
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１〜６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８】
ガスのストリームは、前記ノズルユニット（２）と前記エンクロージャ（３）との間で発生される、請求項７に記載のプロセス。
【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】
例えば、二酸化炭素の固体粒子が使用される公知のプロセスでは、特に低温であるため、ノズルの外壁が、凝結水がそこに発生しかつ凍結し得る程度まで冷たくなるときがよくある。これは、そのようなノズルの使用に有害となり得る。また、エネルギー効率が悪くなり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。特に、表面を処理するためのエネルギー効率的な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】
【０００６】
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、それぞれの独立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、本発明の実施形態のさらなる変形形態を説明する。
【０００７】
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、
−  複数の粒子と混合された噴射ガスのストリームを提供するように設計されている少なくとも１つのノズルユニットと、
−  ノズルユニットのエンクロージャであって、ノズルユニットから、ノズルユニットとエンクロージャとの間に間隙が形成されるような距離に配置されているエンクロージャと
を含む。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。逆に、好ましくは、物質および／または粒子と接触し得ないエンクロージャは、別の材料から形成され得る。特に、エンクロージャは、鋼よりも熱伝導性が低い材料で形成されることが好ましい。
【００１１】
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ノズルユニットに提供される。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。
【００１２】
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。
【００１３】
エンクロージャは、好ましくは、動作中に低温であるノズルユニットの領域を取り囲む。低温は、これに関連して、通常の室温、特に２０℃を下回り、かつ特に０℃を下回る温度を意味すると理解されるべきである。ノズルユニットの外壁全体がエンクロージャによって取り囲まれることも好ましい。
【００１４】
ノズルユニットは、エンクロージャによって周囲から断熱され得る。断熱性は、特に間隙を流れるガス、例えば空気または窒素などによって達成され得る。そのため、ノズルユニットおよびエンクロージャが低熱伝導性の材料で形成されることも好ましい。これは、例えば、プラスチック、特に発泡プラスチックまたはプラスチック−金属複合材であり得る。断熱性は、ノズルユニットとエンクロージャとの間の間隙内のガス圧が低いほど一層顕著であり得る。そのため、間隙には、３００ｈＰａ［ヘクトパスカル］未満の負圧またはさらに３００ｈＰａ未満の圧力の真空があることも好ましい。
【００１５】
間隙内にあるガスは、ガスのストリームとして間隙を通って流れる場合、説明される断熱効果を等しく発生させ得る。断熱効果を別として、そのようなガスストリームは、凝結水の形成を特によく抑制し得る。なぜなら、形成する可能性のある凝結水は、ガスストリームによって運び去られるためである。ガスストリームは、好ましくは、間隙に入る前に低水分含有量を有するため、ガスストリームは、凝結水の発生を減少させ、およびそれにもかかわらず発生する凝結水を再度吸収することに優れている。ノズルユニットの冷たい表面の上側にわたって乾燥ガスストリームが流れる場合、表面の周囲の低水分含有量により、凝結水の形成が防止され得るかまたは少なくとも減少され得る。それにもかかわらず発生する凝結水は、発生後にガスストリームによって直接吸収されて除去され得る。
【００１６】
配置構成の好ましい実施形態では、エンクロージャは、少なくとも部分的にプラスチックで（またはそれから）形成される。
【００１７】
プラスチックの熱的性質のために、この材料は、エンクロージャに特に好ましい。これは、特にプラスチックの熱伝導性および熱容量に適用される。プラスチックは、ノズルユニットの周囲の特に良好な断熱性を可能にし得る。
【００１８】
配置構成のさらなる好ましい実施形態では、間隙は、ノズルユニットの全ての点で同じ範囲を有する。
【００１９】
この実施形態では、ガスストリームは、間隙を通って均一に流れ得る。これにより、凝結水の形成が、流量が低すぎる結果として間隙の個々の点で十分に抑制されないことを防止し得る。いくつかの点において小さすぎる間隙の範囲は、周囲の不適切な断熱性も生じ得る。次に、この点に関して、いくつかの点において広すぎる間隙は、不必要に配置構成のサイズを大きくし得る。
【００２０】
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は、少なくとも混合室および内側ノズルを含む。
【００２１】
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、ノズルユニットから内側ノズルを通って出され得る。
【００２２】
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。
【００２３】
内側ノズルが混合室に隣接し、かつ流れに関してそれに接続されることが好ましい。内側ノズルは、噴射ガスのストリームのための出口を有し、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、サイズが再度増大されることも好ましい。最小ノズル断面積と入口断面積との面積指数（ａｒｅａ  ｑｕｏｔｉｅｎｔ）は、１５〜３００の範囲、好ましくは２５〜２２５の範囲であることも好ましい。
【００２４】
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。
【００２５】
さらなる好ましい実施形態では、配置構成は、粒子発生器も含む。
【００２６】
粒子発生器は、好ましくは、複数の粒子を発生させかつそれらを固体状態で混合室内に導入するように設計されている。粒子発生器は、好ましくは、少なくとも１つのスクリーンプレートを有し、これは、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を可能にする。ノズルユニットはまた、好ましくは、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と、噴射ガスのストリームのための混合室からの出口とを有する。
【００２７】
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、表面の処理に対し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。
【００２８】
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。
【００２９】
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も適用されかつ取り込まれ得、および逆も同様である。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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】
【００３３】
【図１】表面を処理するための配置構成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】
【００３４】
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の側面の断面図を示す。配置構成１は、複数の粒子と混合された噴射ガスのストリームを提供するように設計されているノズルユニット２を含む。ノズルユニット２は、エンクロージャ３によって取り囲まれている。エンクロージャ３は、ノズルユニット２から、ノズルユニット２とエンクロージャ３との間に間隙４が形成されるような距離に配置されている。
【００３５】
ノズルユニット２は、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５を含む。ノズルユニット２は、出口７を備える内側ノズル６も含む。ノズルユニット２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５内に導入するように設計されている粒子発生器８も含む。粒子発生器８は、スクリーンプレート１１および搬送用スクリュー１２を有する。搬送用スクリュー１２によって固体出発原料１３を、スクリーンプレート１１を通して押し込むことにより、複数の粒子が固体状態で形成され、かつ混合室５内に導入される。さらに、ノズルユニット２は、入口１４によって噴射ガスを混合室５内に導入するための噴射ガスノズル１０を備える噴射ガスライン９を有する。
【００３６】
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、特に断熱性および凝結水の形成の抑制によって特にエネルギー効率的な表面の処理が達成され得る。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】
【００３７】
１  配置構成
２  ノズルユニット
３  エンクロージャ
４  間隙
５  混合室
６  内側ノズル
７  出口
８  粒子発生器
９  噴射ガスライン
１０  噴射ガスノズル
１１  スクリーンプレート
１２  搬送用スクリュー
１３  固体出発原料
１４  入口
【図１】
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【国際調査報告】
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