專利名稱：用于co2雪/晶體的噴嘴的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于CO2雪的噴嘴。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于定向輸送CO2雪的噴嘴，尤其用于工件的清潔。
背景技術：
工件在涂層之前，需要清潔該工件并將雜質(zhì)清除。以前，也曾考慮過使用CO2雪或晶體作為噴射流器中的清潔劑。
在DE19926119 C2中，描述了一種噴射流工具，該工具用于產(chǎn)生CO2雪的噴射流，以清潔微系統(tǒng)或者精密工程部件。通過這種噴射流工具，CO2雪在毛細管中產(chǎn)生，并且以超音速與支持噴射流(support jet)混合。因此，以該方式產(chǎn)生的整個噴射流包含CO2顆粒，并且用于清潔硬件部件，如微芯片。
現(xiàn)有技術的噴射工具不能廣泛地用于清潔涂層裝置中的工件。尤其是毛細管裝置僅允許CO2雪的非常少的流過量，因此，并不適用于大規(guī)模應用。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于使用CO2雪和空氣進行清潔的噴嘴，該噴嘴滿足大規(guī)模清潔的需要。本發(fā)明的又一目的是提供一種使用CO2雪對待涂層的工件進行處理，特別進行清潔的方法。
所述目的通過用于定向輸送CO2雪和壓縮空氣的噴嘴來實現(xiàn)，其中，所述噴嘴的中心區(qū)域具有至少一個第一排出口，該第一排出口設計用于以超音速產(chǎn)生CO2雪的中心噴射流，其中，所述噴嘴的中心區(qū)域由周圍區(qū)域圍繞，所述周圍區(qū)域具有多個第二排出口，所述第二排出口布置在所述第一排出口周圍(優(yōu)選為對稱布置)，并且該第二排出口設計用于以低于所述中心氣流的速度產(chǎn)生圍繞所述中心噴射流的空氣外層噴射流，優(yōu)選地為壓縮空氣噴射流，其中，所述外層噴射流沿與所述中心噴射流相同的方向行進。通過這種噴嘴，能夠產(chǎn)生CO2雪的中心噴射流，所述中心噴射流具有圍繞該中心噴射流的空氣或壓縮空氣的外層噴射流，因此，能夠?qū)⒆銐虼笠阅苡行鍧嵣踔粮蟊砻鎱^(qū)域的清潔噴射流引導到加工區(qū)域上。優(yōu)選情況下，所述中心噴射流按如下形成CO2雪通過蒸發(fā)形成，而且，當CO2雪形成時，通過CO2槍內(nèi)部壓縮空氣的作用產(chǎn)生CO2和壓縮空氣的高速混合噴射流。也可以使用其他氣體以替換壓縮空氣。以此方式產(chǎn)生的中心噴射流為CO2雪與空氣或壓縮空氣的混合噴射流。該中心噴射流由純空氣的外層噴射流包圍，所述外層噴射流保護所述中心噴射流免受外界的影響。更優(yōu)選地，形成有第二排出口，這樣，穿過該第二排出口而吸入空氣，然后，所述第二排出口形成圍繞所述中心噴射流的外層噴射流。該外層噴射流可以按如下成空氣穿過所述第二排出口而由形成的中心噴射流帶走。更優(yōu)選地，周圍空氣用于被中心噴射流帶走，也就是說，所述第二排出口具有遠端。因此，所述周圍空氣優(yōu)選地通過這些開口帶走，加速且均勻分布在所述中心噴射流周圍。優(yōu)選地，該效果可以通過安裝的文丘里管(venturi tube)而進一步增強。此外，周圍空氣的定向送給到噴嘴出口以防止噴嘴端部結(jié)冰。作為選擇，可以在所述第二排出口的遠端設置壓縮空氣連接。這樣，在涂層步驟之前，可以對通過輸送裝置短暫移動經(jīng)過具有該噴嘴的這種CO2槍的工件進行清潔。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式中，設置有控溫裝置，用于控制壓縮空氣的外層噴射流和/或CO2雪的中心噴射流的溫度。通過控制溫度，尤其是外層噴射流的溫度，可以影響所述中心噴射流的幾何形狀。優(yōu)選使用低于10℃的外層噴射流溫度，更優(yōu)選為低于4℃的外層噴射流溫度。
在本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方式中，設置有控制裝置，用于調(diào)整、尤其是彼此獨立地調(diào)整壓縮空氣的外層噴射流和/或CO2雪的中心噴射流的速度。通過調(diào)整外層噴射流的速度，所述中心噴射流的幾何形狀以及由此所述中心噴射流的中心和工作區(qū)域也可以改變。
在本發(fā)明的再一優(yōu)選實施方式中，所述中心噴射流的第一排出口形成為拉瓦爾噴嘴(Laval nozzle)。通過選擇拉瓦爾噴嘴，可以將CO2雪加速到較高的速度，從而離開噴嘴，更優(yōu)選為超音速。較高速度的中心噴射流與壓縮空氣的外層噴射流相互結(jié)合，所述外層噴射流圍繞中心噴射流且總是保持遠離所述中心噴射流的分裂影響。該結(jié)合可以將所述中心噴射流的使用越過很長的距離而作用于待清潔的工件的工作區(qū)域上，從而也能夠清潔異型部件以及三維實體部件。
在本發(fā)明的還一優(yōu)選實施方式中，所述噴嘴內(nèi)在導向至平行于CO2雪的送給裝置的排出口之前的部分中，設置有壓縮空氣的送給裝置。該結(jié)構(gòu)設計可以使噴嘴具有較小的整體高度。此外，力理想地吸收在噴嘴中，并且優(yōu)選地與兩個噴射流的排出方向?qū)R。
根據(jù)本發(fā)明，所述目的還通過用于容納至少一個噴嘴的圓盤傳送帶(carrousel)來實現(xiàn)，所述圓盤傳送帶包括旋轉(zhuǎn)裝置，該旋轉(zhuǎn)裝置按如下形成至少一個噴嘴能夠以旋轉(zhuǎn)運動的方式移動至工作區(qū)域之上。通過使用圓盤傳送帶，例如也在申請人的實用新型專利DE2981493U1中所描述的應用于其他領域的圓盤傳送帶，甚至可以更加有效地對具有下陷(undercut)的平滑工件實施特定的清潔。在這種圓盤傳送帶上，優(yōu)選地，在可旋轉(zhuǎn)平臺上設置至少一個噴嘴，這樣，當旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)的時候，在加工區(qū)域上的平面內(nèi)所述清潔噴射流畫成圓形或者橢圓形。優(yōu)選地，所述噴嘴設定成一個角度，這樣，由于所述噴射流在旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)方向上的空間內(nèi)為錐形截面而不是圓柱形，因而即便下陷也能夠進行清潔。通過單個噴嘴的這種成角度的調(diào)整，工件不僅在正面的得以清潔，而且在下陷區(qū)域中的側(cè)面也得以清潔優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)裝置由從所述噴嘴形成的噴射流的后坐力來驅(qū)動。通過這種方式，可以節(jié)省所述旋轉(zhuǎn)裝置的額外驅(qū)動。因此，也有可能以有優(yōu)勢的方式，通過所述旋轉(zhuǎn)裝置的相應控制裝置，設定所述旋轉(zhuǎn)裝置的特定速度或速度模式，從而可以對特殊的幾何形狀也可以進行有效地清潔。優(yōu)選地，在所述圓盤傳送帶或者旋轉(zhuǎn)裝置上設置數(shù)個噴嘴，更優(yōu)選為三個噴嘴。更優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)裝置或圓盤傳送帶可以橫向于待加工工件的傳送方向進行更換，甚至可以重復地進行更換，這樣，所述圓盤傳送帶或旋轉(zhuǎn)裝置可以垂直于如傳送帶的傳送方向或與該方向成角度地往復移動，在傳送帶上置有工件。這樣描述了一個非常完整的加工區(qū)域。優(yōu)選地，所述圓盤傳送帶的各個噴嘴的調(diào)整角度也不同地加以設定，這樣，一方面由于所述各個噴嘴的旋轉(zhuǎn)運動，另一方面由于整個圓盤傳送帶的交叉運動，可以對較大的加工區(qū)域進行廣泛而均勻地涂層。
所述目的還通過一種用CO2雪對待涂層工件進行處理的方法，尤其對工件進行清潔的方法來實現(xiàn)，其中，CO2雪的中心噴射以大于200米/秒的速度連同圍繞所述中心噴射的空氣(尤其是壓縮空氣)外層噴射流一起定向于工件上其中，所述外層噴射流以低于所述中心噴射流的速度行進。通過這種方法，所述中心噴射流可以充分限定，并越過較長的距離而持續(xù)地作用于工件上，其中，CO2雪的高速中心噴射流又被較慢的壓縮空氣的外層噴射流圍繞。通過較慢的壓縮空氣噴射流的結(jié)合，可以免受會改變所述中心噴射流幾何形狀的所有分裂性影響。這樣，能夠生成限定的CO2雪中心噴射流且該中心噴射流具有參數(shù)，該參數(shù)經(jīng)過較大區(qū)域也保持恒定，因此，可以預知地將所述中心噴射流作用于具有較大下陷或距清潔噴嘴不同距離的工件上。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選方法中，所述外層噴射流的速度低于所述中心噴射流速度的80％，優(yōu)選為低于75％，更優(yōu)選為低于50％。已經(jīng)驚奇地發(fā)現(xiàn)，即便所述外層噴射流處于明顯低于所述中心噴射流的速度，所述外層噴射流可以產(chǎn)生抵抗分裂影響的較高保護作用，并且有助于所述中心噴射流的穩(wěn)定。因此，所述中心噴射流可以受到較小的分裂影響而再作用于工件上。
在本發(fā)明的又一優(yōu)選方法中，所述外層噴射流的速度與所述中心噴射流的速度的比率是可調(diào)的。所述中心噴射流的幾何形狀受所述外層噴射流速度與所述中心噴射流速度的比率的選擇的影響。通過這種方式，可以確定所述中心噴射流的形狀。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選方法中，所述中心噴射流具有大于333米/秒的速度。通過選擇所述中心噴射流的超聲范圍，有可能獲得特別高的清潔效果。
在本發(fā)明的再一優(yōu)選方法中，所述中心噴射流具有30mm的直徑。優(yōu)選地，30mm的直徑產(chǎn)生于噴嘴端部后大約80mm處，并且該直徑在更遠的200mm至300mm保持恒定。所述噴射流中心直徑的改變可以通過例如改變所述外層噴射流的速度和/或通過所述外層流和中心流之間溫度梯度的選擇來實現(xiàn)。
在本發(fā)明的還一優(yōu)選方法中，所述外層噴射流的外徑大約為所述中心噴射流直徑的200至250％。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選方法中，所述中心噴射流的幾何形狀可以通過改變所述外層噴射流的速度進行調(diào)整。
在本發(fā)明的又一優(yōu)選方法中，壓縮空氣的外層噴射流具有高于CO2雪中心噴射流溫度的溫度。
在本發(fā)明的還一優(yōu)選方法中，在處理后，對所述工件進行涂層。


有優(yōu)勢的設計以及另外的實施方式在附圖中加以描述，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的噴嘴的實施例的截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的噴嘴的實施例的外視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的噴嘴的第二實施例的四個局部視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的噴嘴的第三實施例的四個局部視圖；圖5是在從根據(jù)本發(fā)明的噴嘴形成后的中心噴射流和外層噴射流的示意表示；以及圖6為具有根據(jù)本發(fā)明噴嘴的根據(jù)本發(fā)明的圓盤傳送帶的示意圖。
具體實施例方式
在圖1和圖2中，圖示有沿根據(jù)本發(fā)明噴嘴的A-A剖面。噴嘴1具有沿箭頭方向輸送CO2雪的中心輸送區(qū)域。該管道展開為位于噴嘴1的中心區(qū)域5的第一排出口6。該中心區(qū)域為圓形，與第一排出口一樣。與此相鄰，噴嘴1的周圍區(qū)域7圍繞噴嘴1的中心區(qū)域5圓周布置。在該周圍區(qū)域中，設置有數(shù)個切口狀第二排出口8，壓縮空氣可以通過該第二排出口輸送。壓縮空氣的送給路線在噴嘴的中心區(qū)域引導，與CO2雪的中心輸送區(qū)域平行。
在操作中，CO2雪可以沿吸入箭頭所示的方向以超音速從噴嘴5中心區(qū)域中的噴嘴1輸送，并通過圖中所示為拉瓦爾噴嘴的第一排出口6排出。壓縮空氣從噴嘴1的周圍區(qū)域7通過多個切口8輸送，因而形成圍繞在中心區(qū)域蒸發(fā)的中心噴射流的外層噴射流。
在圖2中，圖1中的噴嘴再次圖示為整體示意圖。這里具體可以看出，噴嘴周圍區(qū)域7中的切口形第二排出口8布置在噴嘴中心區(qū)域5中的第一排出口6周圍。均勻圍繞中心噴射流的外層噴射流，通過這些切口形排出口8形成，所述外層噴射流完全圍繞CO2雪的中心噴射流，并且能夠保護中心噴射流不受外界的影響。
在圖3中圖示了根據(jù)本發(fā)明的噴嘴的第二實施例的四個局部視圖。在該噴嘴中，與圖1和圖2中噴嘴的情況不同，周圍區(qū)域7由切口形排出口8形成，排出口8用于外層噴射流空氣，這樣，排出口8的末端直接與周圍空氣接觸。利用這種形式的噴嘴，可以提供外層噴射流的空氣通過切口形排出口8從周圍空氣吸入，并且由能夠通過第一排出口排出的中心噴射流帶走，從而在中心噴射流周圍形成外層噴射流。優(yōu)選地，這種噴嘴1具有八個切口形排出口8，所述排出口8圍繞所述噴嘴的第一排出口6或者所述噴嘴的中心區(qū)域5布置成星形圖案。這里，第一排出口6優(yōu)選為具有拉瓦爾噴嘴(Lavalnozzle)，以限定中心噴射流。
在圖4中圖示了根據(jù)本發(fā)明噴嘴的第三實施例的四個局部視圖。這里，設置有用于第二排出口8的管道的幾何形狀。在這里，第二排出口圍繞第一排出口6對稱布置為管道，且向第一排出口傾斜26°角。該角度優(yōu)選為40°到5°之間，更優(yōu)選為20°到30°之間。在優(yōu)選情況下，這里設置有八個管道。更優(yōu)選的，根據(jù)圖3的噴嘴的槽還能夠設置于管道之間或者交替設置，作為單獨管道的替代(不再現(xiàn))。
在圖5中，示意圖示了排出的中心噴射流2及其圍繞該中心噴射流2的外層噴射流3，經(jīng)過的長度為L。CO2雪和壓縮空氣的混合物沿中間較粗箭頭的方向通過第一排出口6以超音速從噴嘴1排出，作為中心噴射流。在中心噴射流旁邊，由壓縮空氣產(chǎn)生外層噴射流3，壓縮空氣以低于中心噴射流2速度的速度從第二排出口8排出，并且形成圍繞中心噴射流2的外層噴射流3。在距噴嘴頭距離A處，優(yōu)選為大約80mm，在整個長度L上形成一個區(qū)域，其中，中心噴射流2的直徑在很大程度上保持恒定，并由外層噴射流3包圍。外層噴射流3的速度低于中心噴射流2的速度。優(yōu)選地，長度L大約為200到500mm，更優(yōu)選為大約200到300mm。
通過外層噴射流3與中心噴射流2的速度比的選擇，可以通過與選擇外層噴射流3的溫度相對于中心噴射流的溫度完全相同的方式，影響中心噴射流2的幾何形狀。
圖6中圖示了根據(jù)本發(fā)明的圓盤傳送帶20，在該圓盤傳送帶20上安裝有三個根據(jù)本發(fā)明的噴嘴1。
用于旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動電機由驅(qū)動器22形成，該驅(qū)動器的動力能夠通過V帶傳遞到旋轉(zhuǎn)管24上?？梢酝ㄟ^旋轉(zhuǎn)管24，經(jīng)由用于壓縮空氣和液體CO2的旋轉(zhuǎn)傳遞引入孔向三個噴嘴1.1到1.3提供壓縮空氣和液體CO2。
噴嘴1.1到1.3由CO2雪噴射槍29構(gòu)成，在頂部安裝有壓縮空氣入口27以及CO2的另一入口28，這里所示的可以通過控制閥再次產(chǎn)生。設置有整體刻度的槍配件26，用于實現(xiàn)噴射流方向的再次設定。
旋轉(zhuǎn)管24以及由此整個圓盤傳送帶通過驅(qū)動器22旋轉(zhuǎn)，這樣，三個噴嘴1.1到1.3圍繞旋轉(zhuǎn)管的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。通過從噴嘴排出的噴射流的調(diào)整，噴射流的方向能夠優(yōu)選地通過噴槍殼26設定，這樣，將進行處理的區(qū)域最佳地覆蓋到工件上。旋轉(zhuǎn)速度通過驅(qū)動電機22和旋轉(zhuǎn)管24之間的V帶從驅(qū)動電機22直接控制。也應該想到可以設置連接器，這樣，只有基本速度通過驅(qū)動電機確定，而且另外的速度分量由來自噴嘴的噴射流部分的反作用來支撐。更優(yōu)選地，有可能再次引導整個圓盤傳送帶，例如橫向于工件，或者在工件的方向上，如箭頭所示，這樣，除了圓盤傳送帶的旋轉(zhuǎn)運動外，還發(fā)生例如在工件上方和/或工件上往復的橫向運動，因而，可以再次更加均勻和全面地將三個旋轉(zhuǎn)清潔噴射流施加在工件的整個區(qū)域。
因此，本發(fā)明提供了用于清潔工件的直接輸送CO2和壓縮空氣的噴嘴及方法，根據(jù)本發(fā)明，可以在恒定的工作區(qū)域內(nèi)大規(guī)模地實現(xiàn)較高水平的清潔效果，尤其是對于涂層設備工件的預處理。
參考標號列表1 噴嘴2 中心噴射流3 外層噴射流5 噴嘴的中心區(qū)域6 第一排出口7 噴嘴的周圍區(qū)域8 第二排出口10 控溫裝置12 速度控制裝置20 圓盤傳送帶22 驅(qū)動器24 供應路線的旋轉(zhuǎn)管
25 旋轉(zhuǎn)傳遞引入孔26 噴槍殼27 壓縮空氣入口28 CO2入口29 CO2雪噴射槍
權利要求
1.用于定向輸送CO2雪和壓縮空氣的噴嘴(1)，其特征在于，所述噴嘴(1)的中心區(qū)域(5)具有至少一個第一排出口(6)，所述第一排出口設計用于以超音速產(chǎn)生CO2雪的中心噴射流(2)，其中，所述噴嘴(1)的中心區(qū)域(5)由周圍區(qū)域(7)圍繞，所述周圍區(qū)域(7)具有多個第二排出口(8)，所述第二排出口(8)布置在所述第一排出口(6)周圍，并設計用于以低于所述中心流(2)的速度產(chǎn)生圍繞所述中心噴射流(2)的空氣外層噴射流(3)，其中，所述外層噴射流(3)沿與所述中心噴射流(2)相同的方向行進。
2.根據(jù)權利要求1所述的噴嘴(1)，其中，設置有控溫裝置(10)，用于控制空氣的外層噴射流(3)和/或CO2雪的中心噴射流(2)的溫度。
3.根據(jù)前面權利要求中任一項所述的噴嘴(1)，其中，設置有控制裝置(12)，用于調(diào)整、尤其是彼此獨立地調(diào)整空氣的外層噴射流(3)和/或CO2雪的中心噴射流(2)的速度。
4.根據(jù)前面權利要求中任一項所述的噴嘴(1)，其中，所述第一排出口(6)形成為拉瓦爾噴嘴。
5.根據(jù)前面權利要求中任一項所述的噴嘴(1)，其中，在所述噴嘴(1)內(nèi)、位于排出口之前的部分中設置有空氣的送給裝置，所述送給裝置導向平行于CO2雪的送給裝置。
6.用于容納根據(jù)前面權利要求中任一項所述的至少一個噴嘴(1)的圓盤傳送帶，該圓盤傳送帶包括旋轉(zhuǎn)裝置，所述旋轉(zhuǎn)裝置按如下形成所述至少一個噴嘴能夠以旋轉(zhuǎn)運動的方式移動至加工區(qū)域之上。
7.用CO2雪對待涂層工件進行處理，尤其是進行清潔的方法，其中，CO2雪的中心噴射流(2)以大于200米/秒的速度連同圍繞所述中心噴射流(2)的空氣外層噴射流(3)一起被定向于工件上，其特征在于，所述外層噴射流(3)以低于所述中心噴射流(2)的速度行進。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，所述外層噴射流(3)的速度低于所述中心噴射流(2)速度的80％，優(yōu)選為低于75％，更優(yōu)選為低于50％。
9.根據(jù)前面權利要求中任一項所述的方法，其中，所述外層噴射流的速度與所述中心噴射流(2)的速度的比率是可調(diào)的。
10.根據(jù)前面權利要求中任一項所述的方法，其中，所述中心噴射流(2)具有大于333米/秒的速度。
11.根據(jù)前面權利要求中任一項所述的方法，其中，所述中心噴射流(2)具有30毫米的直徑。
12.根據(jù)前面權利要求中任一項所述的方法，其中，所述外層噴射流(3)的外徑為所述中心噴射流(2)直徑的200到250％。
13.根據(jù)前面權利要求中任一項所述的方法，其中，所述中心噴射流(2)的幾何形狀可以通過改變所述外層噴射流(3)的速度來調(diào)整。
14.根據(jù)前面權利要求中任一項所述的方法，其中，所述空氣的外層噴射流(3)具有高于CO2雪的中心噴射流(2)的溫度。
15.根據(jù)前面權利要求中任一項所述的方法，其中，在處理后，對所述工件進行涂層。
16.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的噴嘴(1)在根據(jù)權利要求7-15所述的方法中的應用。
全文摘要
涉及定向輸送CO2雪和壓縮空氣的噴嘴，所述噴嘴(1)的中心區(qū)域(5)具有至少一個第一排出口(6)，設計用于以超音速產(chǎn)生CO2雪的中心噴射流(2)；所述噴嘴的中心區(qū)域(5)由具有多個第二排出口(8)的周圍區(qū)域(7)圍繞，第二排出口布置在所述第一排出口(6)周圍并用于以低于中心流(2)的速度產(chǎn)生圍繞中心噴射流的空氣外層噴射流(3)，優(yōu)選為壓縮空氣外層噴射流；所述外層噴射流以與中心噴射流相同的方向行進。本發(fā)明還涉及用CO2雪對待涂層工件進行處理，尤其進行清潔的方法，其中，CO2雪的中心噴射流以大于200米/秒的速度連同圍繞中心噴射流的空氣的外層噴射流一起定向于工件上，外層噴射流以低于所述中心噴射流的速度行進。
文檔編號B05B7/08GK101031389SQ200580031812
公開日2007年9月5日 申請日期2005年9月23日 優(yōu)先權日2004年9月28日
發(fā)明者G·莫勒, A·米哈爾斯基 申請人:萬佳科機械兩合公司