Sprühätzanlage

Torsten Kruckenberg,

Wriedel

Sprühätzanlage im Selbstbau !

Was motivierte mich zum Bau einer Sprühätzanlage ? Pures Interesse und die Frage, ob ich’s schaffen würde.

Die Sprührohre sind dabei neben der Dichtigkeit der Anlage, das Wichtigste und Schwierigste.

Aber auch andere Probleme galt es zu lösen (Motoren, Drehzahl, Heizung, ....) !

Der Name “Jet-Tube” ist mit Strahlrohr gleichzusetzen. Im englischen werden die Teile “Spray-Etching-Machine” genannt.

Dies ist übrigens das Ergebnis meiner “Bastelei” (Mist - das Ende schon verraten)!

So sah die Theorie aus: (sorry - bin nicht so bewandert im CAD) !

Ich habe ein altes Aquarium als Gesamtanlage benutzt.
Die vordere Wand wurde mittels einer Rasierklinge herausgetrennt um weitere Trennwände sauber einfügen zu können.

Dieses zusätzliche Glas habe ich für einen Aufkleber (mit meinem Schneideplotter geschnitten) von meinem Tischler bekommen.
Leider schnitt er dieses nicht absolut genau, sodaß ich mich mit dem bearbeiten von Glas beschäftigen mußte.
Das war auch gut so und ich habe keine Probleme mehr damit dieses auch zukünftig bearbeiten zu können

(Stichwort: Glasschneider u. Diamantstaubbesetzte Fräser am Multitool sowie entspr. Glasbohrer > alles nur mit Kühlung).

Ich hätte die Anlage natürlich auch wesentlich kleiner gestalten können.
So z.B. nur auf den eigentlichen Sprühätzbereich.
Ich wollte aber eine "Rundumsorglosanlage", bei der die Platine gleich alle nötigen Schritte durchläuft.

Hier mal der Grundaufbau:

Die Abdeckungen/Deckel sind schon fertig und angeklebt.
Wie man sieht, ist eine Kammer dazugekommen. Dies hatte den Grund, dass ich die Kammerbreite auf 5 cm geplant hatte,
um noch mit der Hand in diese zu kommen (zum Kleben).
Es stellte sich aber heraus, dass es 6 cm hätten sein müssen um VERNÜNFTIG mit der Hand in diese greifen zu können.
In Anbetracht des daraus resultierenden Volumens, entschied ich mich für eine Kammerbreite von 4 cm.

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Soviel zum Grundaufbau !

Nun kamen die "lustigen" Dinge wie Ablasshähne und Heizung dran.
Ach ja - die Heizungen sind dafür gedacht, dass wenn ich mal mit Natriumpersulfat ätzen sollte,
ich dieses auch auf Temperatur halten kann.
Eine Kammer ist noch für das alternative Blubber-Ätzen mit Keramik-Blubberstein aus dem Zoohandel.

Ich habe von der ursprünglich herausgetrennten vorderen Wand des Aquariums einen Streifen abgeschnitten

und den größeren Teil wieder seinem eigentlichen Zweck zugeführt: als Vorderwand des Aquariums - äääh der Sprühätzanlage.
Der restliche schmale Streifen ist aus Acrylglas. Erst sollte die kompl. vordere Wand aus Acryl, aber ich wußte nicht

(und weiß es bis jetzt nicht), wie es sich zu den Chemikalien verhält.
Es macht wesentlich weniger Aufwand, bei einem Problem, einen schmalen Streifen herauszutrennen, als eine ganze Wand.
Verklebt wurde natürlich alles mit chemikalienbeständigem Silikon.

Diese vier weissen Kästen sind (so nenne ich sie einfach mal) “Verdränger”.

Sie haben nur den einen Zweck: das Ätzmittelvolumen so gering wie möglich zu halten.

Oben im mittleren Bereich sind 2 Glasstreifen als Halterung für die Sprühätzabdeckungen eingeklebt.

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Als Nächstes wären ja nun die Sprührohre dran.
Allerdings hatte ich noch keine passenden gefunden und wollte nicht extra deshalb in die nächste Stadt fahren.
Ich hatte also etwas Zeit. Diese Zeit habe ich dann für das "Design" der Anlage genutzt.

Ich denke - sieht ganz nett aus !

Das ganze Teil muß nochmal gründlich gereinigt werden um auch die Schlieren wegzubekommen.
Diese Reinigung wird aber erst nach dem Dichtigkeitstest erfolgen.

Das komplett fertige “Design” ist auf Bildern weiter unten zu sehen.

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Die Sprührohre !

Man habe ich daran rumgebastelt, ausprobiert und optimiert.

Es gab so viele Faktoren zu beachten:

1. Was nehme ich überhaupt als Rohr ?

2. Wie kann die Flüssigkeit durch eine Rotationsbewegung im Rohr zum Steigen gebracht werden

und wie verhindere ich, dass das Sprührohr zum “Quirl” und somit ineffektiv wird ?

3. Wie müssen die Lochreichen angeordnet werden ?

4. Wieviele Lochreichen benötige ich, welchem Abstand haben die Löcher untereinander und welchen Ø brauchen sie ?

5. Welche Drehzahl müssen die Motoren bringen ?

6. Wie schütze ich die Motoren vor der (Ätz-)Flüssigkeit ?

7. Wie befestige ich die Rohre am Motor ?

8. Wie bekomme ich einen sauberen Lauf hin ?

9. Müssen die Motoren in ihrer Drehzahl geregelt werden ?

10. Habe ich mir zuviel vorgenommen ?

Nun gut !

1. Was nehme ich überhaupt als Rohr ?

Antwort: ein einfaches Kabelinstallationsrohr aus dem Baumarkt mit einem Ø von 20/18mm (aussen/innen).

Das 2m Rohr kostet knapp 1,0 €. Allerdings ist es reine Glückssache, eines zu bekommen, was durch die Lagerung

nicht leicht gebogen ist. Von so einem 2m Rohr konnte ich jeweils nur die beiden Enden benutzen.

Ein Sprührohr hat eine Länge von 275 mm.

Hier mal die schematische Darstellung eines kompl. Sprührohres !

2. Wie kann die Flüssigkeit durch eine Rotationsbewegung im Rohr zum Steigen gebracht werden und

wie verhindere ich, dass das Sprührohr zum “Quirl” und somit ineffektiv wird ?

Antwort: durch einen Propeller ! Das sieht dann so aus. Die Drehrichtung ist hier im Uhrzeigersinn und durch einen

kleinen Ring am Ende des Rohres, welcher auf einem Kunststoffteil mit Loch in der Ätzkammer sitzt,

wird der “Quirleffekt” verhindert. Das in den Griff zu bekommen, war das Schwierigste.

Bis ich aber zu diesem endgültigen Ergebnis kam, versuchte ich noch andere Dinge, wie man unten sehen kann.

Die Technik mit den beiden schräg gebohrten Löchern (links), funktionierte nicht schlecht.

Allerdings war es für mich nicht möglich, reproduzierbare Ergebnisse zu bekommen.

Die Sache mit der “Schiffsschraube” war meine erste Idee. Es funktionierte auch gar nicht schlecht

(war aber halt nicht das Optimum). Wenn ich diese Möglichkeit genutzt hätte, bestände die eigentliche Schraube

natürlich aus Kunststoff und nicht aus Kupfer *lol*!

3. Wie müssen die Lochreichen angeordnet werden und 4. Wieviele Lochreichen benötige ich,

welchen Abstand haben die Löcher untereinander und welchen Ø brauchen sie ?

Antwort: die Lochreihen sind um um 120° versetzt. Die Löcher einer Reihe haben untereinander einen Abstand von 7,5 mm.

Die Löcher selber haben einen Ø von 0,6 mm. Die Lochreihen haben vom jeweils obersten Loch einen Versatz von 2,5 mm.

So sieht also mein "Setup" aus:
- Sprührohr-Ø = 20 mm (Material: Kabelrohr)
- Sprühloch-Ø = 0,6 mm
- Sprühlochanordnung = 3-reihig um 120° seitlich und in der Höhe um 2,5 mm versetzt
- Sprühlochabstand = 7,5 mm (Loch zu Loch in einer Reihe)
- Lochanzahl = 87 (29 je Reihe)
- Propeller = 2-blättrig; Steigung = 5 mm

Und so sieht die Sache in Aktion aus:

Der breite Ring am Ende des Sprührohres irritiert ein wenig. Dieser lag nur zu Testzwecken auf.

Sieht doch gar nicht übel aus - oder !? Ich sass stundenlang vor der Anlage und habe den Sprühnebel “studiert”.

So sehen nun zu guter letzt die eigentlichen Sprührohre aus. Oben ist eine kleine Welle eingeklebt,

um das Rohr mit dem Motor verbinden zu können. Dass die Löcher spiralförmig angeordnet sind, hat nur optische Gründe.

5. Welche Drehzahl müssen die Motoren bringen ?

Antwort: ich habe KEINE AHNUNG !!! Ich konnte es bis jetzt noch nicht messen.

6. Wie schütze ich die Motoren vor der (Ätz-)Flüssigkeit ?

Antwort: eigentlich braucht es das gar nicht, weil die Flüssigkeit nicht so hoch spritzt.

Ich habe aber dennoch einen Kunststoffring in den Motorhalter gesetzt, der mittig ein Loch für das Sprührohr hat.

Dies ist auf der schematischen Darstellung oben, das Gelbe (Deckel).

Das sieht in Natura dann etwa so aus:

7. Wie befestige ich die Rohre am Motor ? und 8. Wie bekomme ich einen sauberen Lauf hin ?

Antwort: mit einem kleinen Stück Spritschlauch aus dem Modellbaubereich.

Funktioniert erstaunlicherweise recht gut.

Die Schlauchvariante hat den Vorteil, dass Vibrationen sehr gut abgefangen werden und dadurch

ein recht sauberer Lauf gewährleistet ist.

Das kann dann etwa so aussehen (frühes Stadium der Erprobung - noch mit dem schwachen Motor):

9. Müssen die Motoren in ihrer Drehzahl geregelt werden ?

Antwort: eigentlich nicht. “Eigentlich” deshalb, weil ich neue Motoren verbauen wollte (damit es zwei gleiche

in der Anlage sind) die aber mit mehr Power (Drehmoment u. Drehzahl gegenüber der “Alten”) nicht mehr mit 5V,

sondern 12V Gleichstrom laufen und sich beim Anlaufen - durch den starken Ruck - (Massenträgheit ?) die Schlauchkupplung

lösen kann. Das ist natürlich ein Nachteil. Ich bastel mir aber demnächst entweder eine kleine Drehzahlregelung

oder ich denke über die Optimierung der Kupplung nach. Was starres wollte ich eigentlich nicht nehmen, da es Vibrationen

sehr gut überträgt, was nicht unbedingt wünschenswert ist.

10. Habe ich mir zuviel vorgenommen ?

Antwort: NEIN !

So - hier einfach mal ein paar Detailaufnahmen in loser Reihenfolge. Ich hoffe, der Bericht war ausführlich genug.

Wenn Fragen sind - einfach fragen !!!

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Zur Sprühätzanlage gehören natürlich auch noch Heizungen ! Einmal für die alternative “Blubberätzung” und zum Anderen

für die Sprühkammer der Ätzanlage ansich. Über die Heizungen berichte ich aber im Heizungen-Projekt.

Es tauchte die Frage nach der Leistung der Motoren auf. Leider kann ich dazu gar nichts sagen.

Das sind Teile von www.pollin.de. 10 Stück (unterschiedliche Motoren - jeweils 2 einer Sorte) kosten 2,50€ oder so

und haben weder ein Typenschild noch eine Bezeichnung (vermutlich aus irgendwelchen Geräten ausgebaut,

da teilweise Kabel angelötet sind und nur abgeknipst wurden).

Hier ist also ausprobieren angesagt. Eine hohe Drehzahl ist schonmal gut. Testen sollte man aber nur mit Wasser

und NICHT mit leeren Rohren. Ich machte anfangs den Fehler, dass ich Motoren nahm, die das Rohr in der Luft

wunderbar drehten, aber unter Belastung (Rohr mit Wasser gefüllt) zusammen brachen.

Daher war neues Testen mit anderen Motoren angesagt.

Hier noch die Bemassung der Anlage (Tiefe = 300 mm):

Eine neue Anlage ist in der Planung ! Werde natürlich davon berichten !