(57)【要約】  複数の粒子を含む噴流によって表面を処理するための装置（１）であって、少なくとも、推進剤ガス流を複数の粒子と混合するための混合チャンバ（２）と、複数の粒子を発生させ、且つ複数の粒子を混合チャンバ（２）に固体状態で導入するように設計されている粒子発生器（８）であって、少なくとも１つのスクリーンプレート（１０）を有し、及び固体出発材料（１２）を押してスクリーンプレート（１０）を通すことによって複数の粒子が固体状態で形成されることが可能である、粒子発生器（８）と、推進剤ガスを混合チャンバ（２）に導入するための推進剤ガスノズル（４）を備える推進剤ガスライン（３）と、推進剤ガス流のための、混合チャンバ（２）からの出口（７）とを含む装置（１）。表面を処理するための示される装置及び示される方法により、表面の特に均一且つ特に集中的な処理が達成され得る。この場合、特に均一且つ特に良好に制御可能な粒子サイズを有する、高い運動エネルギーを有する特に大きい二酸化炭素粒子を使用することが可能である。これは、特にささくれ又はバリの洗浄及び除去に当てはまる。この装置及び方法は、特にワイヤ又はプラスチック製品の製造に使用され得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の粒子を含む噴流によって表面を処理するための装置（１）であって、少なくとも、
−  推進剤ガス流を前記複数の粒子と混合するための混合チャンバ（２）と、
−  前記複数の粒子を発生させ、且つ前記複数の粒子を前記混合チャンバ（２）に固体状態で導入するように設計されている粒子発生器（８）であって、少なくとも１つのスクリーンプレート（１０）を有し、及び固体出発材料（１２）を押して前記スクリーンプレート（１０）を通すことによって前記複数の粒子が固体状態で形成されることが可能である、粒子発生器（８）と、
−  前記推進剤ガスを前記混合チャンバ（２）に導入するための推進剤ガスノズル（４）を備える推進剤ガスライン（３）と、
−  前記推進剤ガス流のための、前記混合チャンバ（２）からの出口（７）と
を含む装置（１）。
【請求項２】
前記推進剤ガスノズル（４）は、ラバールノズル（５）として構成されている、請求項１に記載の装置（１）。
【請求項３】
少なくとも前記混合チャンバ（２）及び前記推進剤ガスノズル（４）は、前記装置（１）の軸（６）を中心に回転対称であるように構成されている、請求項１又は２に記載の装置（１）。
【請求項４】
前記粒子発生器（８）は、搬送スクリュー（９）を更に有し、前記搬送スクリュー（９）は、前記固体出発材料（１２）を押して前記スクリーンプレート（１０）を通すように設計されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項５】
前記混合チャンバ（２）は、外部ラバールノズル（１１）の少なくとも一部として構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項６】
前記粒子は、少なくとも部分的に固体二酸化炭素で形成可能である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置（１）が使用される、複数の粒子を含む噴流によって表面を処理するための方法。
【請求項８】
前記複数の粒子は、スクリーンプレート（１０）を押し通される固体出発材料（１２）によって発生される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記固体出発材料（１２）は、二酸化炭素を含む、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記表面の前記処理は、
−  前記表面を洗浄する工程と、
−  前記表面からささくれ又はバリを除去する工程と
の少なくとも１つを含む、請求項７〜９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、複数の粒子を含む噴流によって表面を処理するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの状況において、表面は、機械的洗浄を受ける必要がある。例えば、ワイヤの製造では、例えば製品の品質を確保するために最終製品を洗浄することが必要であり得る。これを行うための既知の解決策では、多様な化学的及び／又は機械的洗浄方法が使用される。例えば、研削、ブラシ研磨、超音波暴露又は過熱蒸気処理が考慮される。特に、二酸化炭素粒子の噴流で表面を処理することも知られている。
【０００３】
これらの方法は、プラスチック製品の製造でも、製造されたプラスチック製品の表面からささくれを除去するために使用される。
【０００４】
言及したいくつかの方法の組み合わせは、記載される用途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ことが多い。しかしながら、それにもかかわらず、結果は、多くの場合に不適切であり、再現可能でなく、方法が難し過ぎ、結果的に製品品質及びまた製造速度の制約要因となる。
【０００５】
二酸化炭素粒子が使用される既知の方法では、特に粒子サイズが一定でなく、制御不能であり、粒子の均一な流れを達成することができなくなる場合がある。特に、粒子の流れの脈動がある場合がある。特に、再現可能な結果を伴う均一な洗浄又はささくれ若しくはバリの除去は、容易に可能ではない。多くの場合、被処理表面の少なくとも個々の領域に対して方法を数回繰り返さなければならない。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、より大きい粒子サイズが望ましい。従来技術においてこれを実現しようとしているものの、特に大きい粒子を伴う既知の解決策は、粒子サイズが大きく異なり得るという欠点を有する。更に、特に大きい粒子を伴う既知の解決策は、特に自動化構成の場合に往々にして故障しやすい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これに基づき、本発明の目的は、先行技術との関連で記載した技術的な課題を少なくとも部分的に克服することである。特に、表面の特に均一且つ特に集中的な処理が可能である、表面の処理のための装置を提示することが意図されている。対応する方法を提示することも意図されている。
【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記載の表面を処理するための装置及び方法によって達成される。装置及び方法の更に有利な改良形態は、それぞれ従属的に作成された請求項に提供される。請求項で個々に説明する特徴は、任意の所望の技術的に意味のある手法で互いに組み合わされ得、本明細書からの説明的に重要な事項によって補足され得、本発明の構成の更なる変更形態を示す。
【０００８】
本発明によれば、複数の粒子を含む噴流によって表面を処理するための装置が提示される。この装置は、少なくとも、
−  推進剤ガス流を複数の粒子と混合するための混合チャンバと、
−  複数の粒子を発生させ、且つ複数の粒子を混合チャンバに固体状態で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、及び固体出発材料を押してスクリーンプレートを通すことによって複数の粒子が固体状態で形成されることが可能である、粒子発生器と、
−  推進剤ガスを混合チャンバに導入するための推進剤ガスノズルを備える推進剤ガスラインと、
−  推進剤ガス流のための、混合チャンバからの出口と
を含む。
【０００９】
記載される装置は、例えば、特にワイヤ及びプラスチック製品の製造に使用されるが、他の用途、特に原則的に二酸化炭素噴流の場合にも使用され得る。記載される装置により、例えば製造後のワイヤ又は製造後のプラスチック製品の表面の洗浄が行われ得る。ささくれ又はバリも製造後のワイヤ又はプラスチック製品の表面から除去され得る。ささくれ又はバリの除去は、余分な材料が表面から除去されることを意味する。余分な材料は、注型用金型の部品が接合される場所及び／又は注型用金型に注型材料の入口が設けられる場所において、特にささくれ又はバリとして形成される場合がある。
【００１０】
粒子が形成される固体出発材料は、好ましくは、室温で液体又は気体の物質である。特に物質が室温で気体である場合、表面の処理は、表面上に残る物質の残留物がない状態で行うことができる。物質は、好ましくは、二酸化炭素である。
【００１１】
複数の粒子を含む噴流を発生させるために、まず推進剤ガス流が供給される。これは、例えば、圧縮器によって実施され得る。推進剤ガス流は、好ましくは、圧縮空気の流れである。しかしながら、例えば窒素又は二酸化炭素などの空気以外のガスも使用され得る。
【００１２】
混合チャンバは、記載される開口部以外には密閉された空間である。前記開口部は、特に推進剤ガスノズルの開口部及び出口である。推進剤ガスノズルは、混合チャンバの、出口とは反対の側に位置していることが好ましい。
【００１３】
推進剤ガス流を粒子と混合するための混合チャンバの適合性とは、推進剤ガス流が混合チャンバを通過した後に複数の粒子を含むように混合チャンバが構成され、粒子発生器に接続されるという意味として理解すべきである。
【００１４】
粒子発生器は、固体出発材料を搬送スクリュー又は空気式若しくは機械式プレスによってスクリーンプレートに押すことができるように構成されていることが好ましい。このため、粒子発生器は、好ましくは、入口を備える粒子発生器チャンバを有し、この入口を通して出発材料を導入することができる。これは、元から固体状態で又は代わりに液体状態でも行うことができる。後者の場合、出発材料が入口からスクリーンプレートまでの経路で固体状態に変換されるように、粒子発生器チャンバは、好ましくは、温度制御を受けるか又は冷却される。固体出発材料は、好ましくは、搬送スクリュー又は空気式若しくは機械式プレスによって粒子発生器チャンバを通して輸送され得る。固体出発材料は、粒子発生器チャンバを通したそのような輸送を可能にする形態をとることが好ましい。これは、特に、固体出発材料が固体ブロックである必要はないことを意味する。固体出発材料はまた、複数の小部分に更に分割され得る。固体出発材料は、例えば、圧雪の形態もとり得る。
【００１５】
粒子発生器チャンバは、推進剤ガスラインの周囲に同心状に構成されていることが好ましい。更に、スクリーンプレートは、好ましくは、円形構成のものであり、特に推進剤ガスライン又は推進剤ガスノズルのための切り欠きを備える。切り欠きは、スクリーンプレートの中心に配置されていることが好ましい。切り欠きは、円形構成のものであることが好ましい。丸形スクリーンプレートの中心にある丸形推進剤ガスライン又は推進剤ガスノズルは、粒子と推進剤ガス流との特に均一な混合の達成を可能にする。特に円形噴流を発生させることができる。ほとんどの用途にはそのような噴流が好ましい。
【００１６】
スクリーンプレートは、複数の開口部を有することが好ましい。スクリーンプレートの開口部は、円形構成のものであることが好ましい。開口部は、固体出発材料を押してスクリーンプレートを通すことを可能にし、結果として粒子を形成することができる。粒子は、開口部の開口部直径からもたらされる粒子直径を有する。したがって、粒子サイズは、開口部の開口部直径を選択することによって制御することができる。スクリーンプレートの開口部の開口部直径は、好ましくは、０．５ｍｍ〜５ｍｍ［ミリメートル］の範囲内、特に１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内である。粒子サイズにより、特に粒子の質量、したがって粒子が表面に衝突する衝撃エネルギーにも影響を及ぼすことが可能である。衝撃エネルギーが高くなるほど、達成することができる磨耗性が大きくなる。例えば、軽い汚れの場合及び／又は例えばプラスチック表面の場合などの損傷しやすい表面の場合、０．５ｍｍ〜２ｍｍ［ミリメートル］の開口部直径が選択されることが好ましい。より激しい汚れの場合及び／又は例えば金属表面の場合などのより損傷しにくい表面の場合、１ｍｍ〜５ｍｍ［ミリメートル］の開口部直径が選択されることが好ましい。
【００１７】
好ましくは、装置は、スクリーンプレートを容易に交換できるように構成されている。その場合、異なるスクリーンプレートから選択することにより、粒子サイズを異なる用途の要件に適合させることが可能である。いくつかの用途では、均一な粒子サイズが望まれる場合がある。他の用途では、例えば、被処理表面上に異なる大きさの粒子を同時に噴射することが適切な場合がある。同様に、全ての開口部の開口部直径は、サイズにおいて等しいか又は異なり得る。
【００１８】
粒子発生器による粒子の発生により、特に大きい粒子を供給し、推進剤ガス流と混合させることが可能になる。したがって、粒子は、特に、例えば液体二酸化炭素の噴霧によって形成され得る粒子よりも大きいことができる。より大きい粒子は、より高い運動エネルギーを有することができ、したがって表面の処理においてより大きい効果を有することができる。例えば、大きい粒子により、表面の激しい汚れを除去することができる。スクリーンプレートにより、均一なサイズの大きい粒子の発生を可能にすることは、記載される装置によって優れた及びまた均一な効果を得ることができ、特に再現可能な洗浄性能を達成できることを意味する。
【００１９】
装置、並びに特に物質、特に固体出発材料及び／又は粒子と接触することができる装置の構成部分は、接触が起こるときに予想される低温に耐えることができる材料で形成されることが好ましい。固体二酸化炭素の場合、この温度は、例えば、約−８０℃であり得る。鋼、特に好ましくは高級鋼が装置の材料として好ましい。
【００２０】
推進剤ガス流は、推進剤ガスラインを通して混合チャンバに導入することができ、粒子は、スクリーンプレートを通して混合チャンバに導入することができる。好ましくは、粒子は、混合チャンバに推進剤ガス流の方向において導入される。これにより、推進剤ガス流を粒子と混合するために混合チャンバ全体を利用できる。粒子と混合された推進剤ガス流は、推進剤ガス流のための、混合チャンバからの出口を通って装置を出ることができる。出口は、円形断面を有して構成されていることが好ましい。これにより円形噴流を可能とすることができる。可能な限り均一である粒子と推進剤ガス流との混合を実現するために、推進剤ガスノズル、混合チャンバ及び出口は、渦流によって粒子を推進剤ガス流と混合することができる流れを発生させることができるように構成及び配置されている。
【００２１】
装置の好適な実施形態では、推進剤ガスノズルは、ラバールノズルとして構成されている。
【００２２】
ラバールノズルは、推進剤ガス流を粒子と均一に混合するのに特に適している。
【００２３】
装置の更に好適な実施形態では、少なくとも混合チャンバ及び推進剤ガスノズルは、装置の軸を中心に回転対称であるように構成されている。
【００２４】
この実施形態では、特に円形噴流を発生させることが可能である。これは、上で更に記載したように多くの用途において有利である。
【００２５】
装置の更に好適な実施形態では、粒子発生器は、搬送スクリューを更に有し、搬送スクリューは、固体出発材料を押してスクリーンプレートを通すように設計されている。
【００２６】
搬送スクリューは、固体出発材料を粒子発生器チャンバの入口からスクリーンプレートに輸送することができるように構成されていることが好ましい。更に、固体出発材料は、搬送スクリューによってスクリーンプレートを押し通すことができる。したがって、搬送スクリューは、２つの機能を果たすことができる。特に、搬送スクリューは、粒子を連続的に発生させることができる。したがって、装置は、表面を処理するための噴流を連続的に発生させることができる。
【００２７】
装置の更に好適な実施形態では、混合チャンバは、外部ラバールノズルの少なくとも一部として構成されている。
【００２８】
上で更に記載したように、推進剤ガスノズル、混合チャンバ及び出口は、渦流によって粒子を推進剤ガス流と混合することができる流れを発生させることができるように構成及び配置されている。そのような流れは、特にラバールノズルの手法で発生させることができる。
【００２９】
装置の更に好適な実施形態では、粒子は、少なくとも部分的に固体二酸化炭素で形成可能である。
【００３０】
二酸化炭素は、被処理表面に衝突した直後にいかなる残留物も残すことなく気体状態に変換されるという利点を有する。
【００３１】
本発明の更なる態様によれば、記載されるような装置が使用される、複数の粒子を含む噴流によって表面を処理するための方法が示される。
【００３２】
更に上で記載した装置の特定の利点及び設計特徴は、記載される方法に適用可能及び転換可能であり、逆の場合も同様である。
【００３３】
方法の好適な実施形態では、複数の粒子は、スクリーンプレートを押し通される固体出発材料によって発生される。
【００３４】
方法の更に好適な実施形態では、固体出発材料は、二酸化炭素、特に二酸化炭素の雪を含む。
【００３５】
方法の更に好適な実施形態では、表面の処理は、
−  表面を洗浄する工程と、
−  表面からささくれ又はバリを除去する工程と
の少なくとも１つを含む。
【００３６】
示された工程は、択一的に又は累積的に行われ得、すなわち、表面は、洗浄のみされ得るか、ささくれ若しくはバリの除去のみが行われ得るか、又は洗浄及びささくれ若しくはバリの除去の両方が行われ得る。
【００３７】
本発明及び技術的な環境について、図に基づいて以下でより詳細に説明する。図は、特に好適な例示的実施形態を示すが、本発明は、これに限定されない。特に、図及び特に示される相対的なサイズは、単なる概略であることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】表面を処理するための装置の横断面図を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１は、複数の粒子を含む噴流によって表面を処理するための装置１の横断面図を示す。装置１は、推進剤ガス流を複数の粒子と混合するための混合チャンバ２を含む。装置１は、粒子発生器８を更に含み、粒子発生器８は、複数の粒子を発生させ、且つこれらを混合チャンバ２に固体状態で導入するように設計されている。粒子発生器８は、スクリーンプレート１０及び搬送スクリュー９を有する。複数の粒子は、固体出発材料１２を搬送スクリュー９によって押し、スクリーンプレート１０を通すことにより、固体状態で形成され得る。粒子発生器８は、入口１３を備える粒子発生器チャンバ１４を有することが好ましく、入口１３を通して、出発材料又は出発材料を生成するための物質が導入され得る。この場合、液体二酸化炭素は、例えば、入口１３を通して粒子発生器チャンバ１４内に進めることができ、粒子発生器チャンバ１４内に固体出発材料として固体二酸化炭素及び二酸化炭素ガスが形成されることとなる。
【００４０】
装置１は、推進剤ガスを混合チャンバ２に導入する機能を果たすラバールノズル５として構成された推進剤ガスノズル４を備える推進剤ガスライン３を更に有する。装置１は、推進剤ガス流のための、混合チャンバ２からの出口７も有する。混合チャンバ２は、外部ラバールノズル１１の一部として構成されている。
【００４１】
混合チャンバ２及び推進剤ガスノズル４は、装置１の軸６を中心に回転対称であるように構成されている。また、出口７は、丸形構成のものである。
【００４２】
表面を処理するための示される装置及び示される方法により、表面の特に均一且つ特に集中的な処理が達成され得る。この場合、特に均一且つ特に良好に制御可能な粒子サイズを有する、高い運動エネルギーを有する特に大きい二酸化炭素粒子を使用することが可能である。これは、特にささくれ又はバリの洗浄及び除去に当てはまる。この装置及び方法は、特にワイヤ又はプラスチック製品の製造に使用され得る。
【符号の説明】
【００４３】
１  装置
２  混合チャンバ
３  推進剤ガスライン
４  推進剤ガスノズル
５  ラバールノズル
６  軸
７  出口
８  粒子発生器
９  搬送スクリュー
１０  スクリーンプレート
１１  外部ラバールノズル
１２  固体出発材料
１３  入口
１４  粒子発生器チャンバ
【図１】
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【国際調査報告】
2020500729.tif 000004
2020500729.tif 000005