AT528360B1 - Verfahren zur reinigung von werkstücken - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (2) zur Reinigung von Werkstücken (1) mit mindestens einer Blasdüse (6) zum Abblasen eines Oberflächenabschnitts (3) eines Werkstücks (1), mindestens einer Saugdüse (1) zum Absaugen eines Saugabschnitts (4). Eine verbesserte Reinigungswirkung wird dadurch erreicht, dass die Saugdüse (1) durch eine erste Schürze (18) getrennt neben dem Oberflächenabschnitt (3) angeordnet ist und dass neben der Saugdüse (19) mindestens eine Sperrluftdüse (14) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, Sperrluft auf einen vom Oberflächenabschnitt (3) entfernten Randabschnitt (5) des Saugabschnitts (4) zu blasen.

Description

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von Werkstücken mit mindestens einer Blasdüse zum Abblasen eines Oberflächenabschnitts eines Werkstücks, mindestens einer Saugdüse zum Absaugen eines Saugabschnitts.

[0002] Bei der Herstellung komplexer Werkstücke, wie beispielsweise Zylinderköpfen von Brennkraftmaschinen, werden mehrere Bearbeitungsvorgänge hintereinander durchgeführt. Insbesondere spanende Bearbeitungen verunreinigen das Werkstück dabei durch Späne und durch Reste von Kühl- und Schmiermedien, was nachfolgende Verfahrensschritte beeinträchtigen kann. Daher ist es erforderlich, an bestimmten Punkten des Fertigungsprozesses eine Reinigung des Werkstücks vorzusehen.

[0003] Grundsätzlich kann es sich dabei um eine Nassreinigung handeln, was aber verschiedene Nachteile mit sich bringt, wie beispielsweise die Verzögerung durch die erforderlichen Trocknungsschritte. Daher haben sich trockene Reinigungsverfahren durchgesetzt, bei denen im Wesentlichen Luft verwendet wird, um das Werkstück abzublasen. Die vorliegende Erfindung betrifft ein solches trockenes Verfahren. Eine solche Lösung ist zum Beispiel in der EP 1 655 082 B1 offenbart.

[0004] Ein Problem beim Abblasen ist, dass der zur Reinigung verwendete Druckluftstrahl die Verunreinigungen mit hoher Geschwindigkeit wegbläst und damit die Umgebung kontaminiert. Daher sind verbesserte Reinigungsverfahren entwickelt worden, bei denen unmittelbar neben einer Blasdüse eine Absaugung vorgesehen ist, um die Blasluft samt den entfernten Verunreinigungen abzusaugen und damit aus dem Prozess zu entfernen. Solche Verfahren und Vorrichtungen sind beispielsweise in der DE 36 03 041 A1 oder der US 2009 199 358 A1 beschrieben.

[0005] Nachteilig ist dabei, dass das abgesaugte Luftvolumen sehr groß sein muss, wenn es das Ziel ist, möglichst die gesamten Verunreinigungen zu erfassen. Dies erfordert einen hohen Energieeinsatz. Darüber hinaus besteht eine große Gefahr der Verschmutzung der Umgebung durch die abgeblasenen Partikel und eine hohe Lärmbelastung. Die letzten beiden Probleme können dadurch gemildert werden, dass die Vorrichtung in einem Reinigungstunnel angeordnet wird, aber auch die innere Verschmutzung des Reinigungstunnels ist problematisch, da der angesammelte Schmutz abfallen kann und damit nachfolgende Werkstücke kontaminieren kann.

[0006] Aus der US 5,457,847 A ist ein System zum Abblasen von Staub bekannt, bei dem Reinigungsluft auf ein Werkstück geblasen wird. Dabei wird jedoch direkt von dem Oberflächenbereich, auf den die Reinigungsstrahlen gerichtet sind, abgesaugt, sodass sich oberhalb des Oberflächenabschnitts die kontaminierte Reinigungsluft und die frische Reinigungsluft vermischen, was die Reinigungswirkung beeinträchtigt.

[0007] Die US 8,808,504 B und die US 5,603,775 A zeigen Lösungen, die nicht mit der Erfindung vergleichbar sind, weil hier eine Reinigungsflüssigkeit verwendet wird. Aber auch diese Vorrichtungen weisen den Nachteil der Vermischung von kontaminiertem und frischem Medium auf.

[0008] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Lösung anzugeben, die effizient und sauber ist.

[0009] Erfindungsgemäß werden diese obigen Aufgaben dadurch gelöst, dass die Saugdüse durch eine erste Schürze getrennt neben dem Oberflächenabschnitt angeordnet ist und dass neben der Saugdüse mindestens eine Sperrluftdüse vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, Sperrluft auf einen vom Oberflächenabschnitt entfernten Randabschnitt des Saugabschnitts zu blasen.

[0010] Eine erste besonders begünstigte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Absaugung rund um den Oberflächenabschnitt erfolgt. Auch wenn die Blasdüse in der Regel schräg zur Oberfläche des Werkstücks gerichtet ist und damit die meiste Belastung in der Richtung der Blasdüse auftritt, ist eine allseitige Absaugung von wesentlichem Vorteil.

[0011] Es ist günstig, wenn das Reinigungsgas von mehreren Blasdüsen in unterschiedlichen Winkeln auf den Oberflächenabschnitt des Werkstücks geblasen wird. Damit wird eine hohe Rei-

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nigungswirkung für alle Arten von Kontamination erzielt.

[0012] Als besonders günstig hat es sich herausgestellt, wenn die Blasdüsen das Reinigungsgas schräg entlang einer gedachten geschlossenen Kurve ausblasen, um eine Drallströmung zu erzeugen. Dadurch wird eine längere Einwirkdauer beim Abblasen erreicht und der abgeblasene Schmutz wird durch die Fliehkräfte in der Art eines Zyklons nach außen gefördert.

[0013] Es ist besonders effizient, wenn die Sperrluft rund um den Saugabschnitt auf das Werkstück geblasen wird und wenn sie schräg in Richtung zum Saugabschnitt auf das Werkstück geblasen wird. Damit wird gleichsam ein Luftpolster um die Saugdüse aufgebaut.

[0014] Im Sinn einer verbesserten Energieeffizienz ist es bevorzugt, wenn die Blaskraft der Sperrluft kleiner ist als die Strömungsgeschwindigkeit, mit der das Reinigungsgas auf den Oberflächenabschnitt des Werkstücks geblasen wird. Damit soll auch vermieden werden, dass Schmutz von der Sperrluft abgeblasen und in die Umgebung abgegeben wird.

[0015] Besonders begünstigte Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens sehen vor, dass der Oberflächenabschnitt über das Werkstück bewegt wird und dass das Abblasen und Absaugen in einem Reinigungstunnel erfolgt. Es ist auch bevorzugt, wenn als Reinigungsgas ionisierte Luft eingesetzt wird und/oder dass das Reinigungsgas temperiert wird, beispielsweise gekühlt wird. Damit kann bei kleinerem Luftverbrauch eine verbesserte Reinigungswirkung erzielt werden.

[0016] Es hat sich als optimal herausgestellt, wenn die Absaugung so geregelt wird, dass die abgesaugte Gasmenge mindestens dem Volumen des eingeblasenen Reinigungsgases entspricht und vorzugsweise zwischen dem 1,1-fachen und dem 1,3-fachen des Volumens des eingeblasenen Reinigungsgases liegt. Im Sinne einer energieeffizienten Reinigung sollte die abgesaugte Gasmenge möglichst gering gehalten werden, da ein Sauggebläse typischerweise einen hohen Energieverbrauch hat.

[0017] Es kann vorgesehen sein, dass die Blasdüse zentral in einem von einer ersten Schürze umgebenen Reinigungsraum angeordnet ist.

[0018] Alternativ kann vorgesehen sein, dass mehrere Blasdüsen in einem von einer ersten Schürze umgebenen Reinigungsraum angeordnet sind. Dies hat sich als besonders effizient herausgestellt.

[0019] Konstruktiv ist es bevorzugt, dass die erste Schürze eine Vorderkante aufweist, die dazu bestimmt ist, sich in einem vorbestimmten, annähernd konstanten Abstand zur Oberfläche des Werkstücks zu befinden und dass die Saugdüse unmittelbar an die Vorderkante der ersten Schürze anschließt.

[0020] Die Gefahr des Austretens von kontaminierter Blasluft kann auch dadurch verringert werden, dass die Saugdüse schräg in Richtung zur Blasdüse orientiert ist.

[0021] In der Folge wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

[0022] Es zeigen:

[0023] Fig. 1 einen schematischen Schnitt einer ersten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung;

[0024] Fig. 2 die Ausführungsvariante von Fig. 1 im Detail; [0025] Fig. 3 eine alternative Ausführungsvariante der Erfindung in einer Ansicht von unten; [0026] Fig. 4 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Reinigungstunnel.

[0027] In Fig. 1 ist ein Werkstück 1 in der Form eines Zylinderkopfs teilweise dargestellt. Über eine Oberfläche 1a des Werkstücks 1 wird eine Vorrichtung 2 geführt, um es durch Abblasen von Resten der Bearbeitungsvorgänge, wie etwa Späne zu befreien.

[0028] In der Fig. 2 ist die Vorrichtung 2 in größerem Detail, aber ebenfalls schematisch dargestellt. Um die Funktion zu erklären, werden auf der Oberfläche 1a des Werkstücks 1 verschiedene

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virtuelle Bereiche definiert. Ein in der Regel kreisförmiger Oberflächenabschnitt 3 ist der Bereich, der vom Luftstrahl 6a einer Blasdüse 6 mit hohem Druck beaufschlagt wird, um anhaftende Rückstände abzulösen.

[0029] Es ist hier ein Absaugkopf 23 mit einer einzelnen Blasdüse 6 dargestellt, in bevorzugter Weise können aber auch mehrere Blasdüsen 6 in unterschiedlichen Winkeln auf den Oberflächenabschnitt 3 des Werkstücks 1 gerichtet sein, um eine entsprechend verbesserte Reinigungswirkung zu erzielen.

[0030] Der Oberflächenabschnitt 3 ist von einem Saugabschnitt 4 umgeben, in dem über Saugkanäle 7 entlang der Pfeile 8 Luft abgesaugt wird. Die Saugkanäle 7 sind über Saugleitungen 9 mit einem Sauggebläse 10 verbunden. Die Leistung des Sauggebläses 10 ist vorzugsweise so bemessen, dass mindestens die gesamte Luftmenge abgesaugt werden kann, die über die Blasdüsen 6 eingebracht wird, wobei es günstig ist, wenn die abgesaugte Luftmenge etwas größer als die eingeblasene Luftmenge ist.

[0031] Ein Kompressor 11 stellt Druckluft zur Verfügung, die in einem lonisator 12 ionisiert wird und über eine Druckleitung 13 der Blasdüse 6 zugeführt wird.

[0032] Rings um die Saugkanäle 7 sind Sperrluftdüsen 14 vorgesehen, die Sperrluft außen auf den Randabschnitt 5 des Saugabschnitts 4 blasen. Die Sperrluftdüsen 14 sind schräg nach innen gerichtet und arbeiten mit einem wesentlich geringeren Druck als die Blasdüse 6. Die Sperrluftdüsen 14 werden über Sperrluftgebläse 15 und Sperrluftleitungen 16 versorgt.

[0033] Die Blasdüse 6 ist zentral in einem Reinigungsraum 17 der Vorrichtung 1 angeordnet, der von einer ersten Schürze 18 umgeben ist, die eine Vorderkante 18a aufweist. Diese Vorderkante 18a ist dazu bestimmt, in einem vorbestimmten Abstand über das Werkstück 1 geführt zu werden, sodass der Ringspalt zwischen der Vorderkante 18a und der Oberfläche 1a des Werkstücks 1 möglichst konstant in einem optimalen Bereich bleibt. Durch die Beschleunigung der Strömung beim Ringspalt wird eine zusätzliche Reinigungswirkung erreicht, da hier die Reinigungsluft mit hoher Geschwindigkeit tangential über die Oberfläche 1a des Werkstücks 1 strömt.

[0034] Die untere Öffnung der Saugkanäle 7 ist als Saugdüse 19 ausgebildet, die sich rund um die Schürze 18 erstreckt. Rund um die Saugdüse 19 ist eine Saugschürze 20 vorgesehen, die den äußeren Rand der Saugdüse 19 bildet. Vorzugsweise ist die Saugschürze 20 im Betrieb etwas weniger von der Oberfläche 1a des Werkstücks 1 entfernt als die Vorderkante 18a der ersten Schürze 18, d.h. dass sie etwas tiefer liegt. Dadurch ergibt es sich auch, dass die Saugdüse 19 schräg in Richtung zur Blasdüse 6 hin orientiert ist.

[0035] Zusätzlich kann eine äußere Schürze 21 vorgesehen sein, die außerhalb der Sperrluftdüsen 14 vorgesehen ist und diese umgibt.

[0036] Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsvariante sind insgesamt drei Blasdüsen 6 vorgesehen, die tangential entlang einer gedachten geschlossenen Kurve 22 schräg nach unten gerichtet angeordnet sind.

[0037] Die Wirkung der erfindungsgemäßen Ausbildung besteht einerseits darin, dass die kontaminierte Blasluft, die mit hoher Geschwindigkeit unter der Vorderkante 18a der ersten Schürze 18 durchgesaugt wird, durch ihre Trägheit an sich die Tendenz hätte, teilweise an der Saugdüse 19 vorbei nach außen zu strömen und damit eine Kontamination der Umgebung zu verursachen. Durch die Sperrluft wird dies weitgehend unterbunden und selbst dann, wenn eine geringe Menge der Blasluft unter der Saugschürze 20 durchtreten kann, wird sie sogleich wieder rückgesaugt.

[0038] Fig. 4 zeigt einen Reinigungstunnel 24, der über einer Transportvorrichtung 25 in der Form eines Förderbands angeordnet ist, auf dem die Werkstücke 1 gefördert werden. Im Innenraum 28 des Reinigungstunnels 24 ist der Absaugkopf 23 angeordnet. Das Werkstück 1 tritt über eine vorzugsweise verschließRbare Eintrittsöffnung 26 in den Innenraum 28 des Reinigungstunnels 24 ein und über eine vorzugsweise verschlieRbare Austrittsöffnung 27 aus ihm aus.

[0039] Alternativ ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für absenkbare Reinigungstunnel 24 analog anwendbar.

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Claims (13)

Patentansprüche

1. Vorrichtung (2) zur Reinigung von Werkstücken (1) mit mindestens einer Blasdüse (6) zum Abblasen eines Oberflächenabschnitts (3) eines Werkstücks (1), mindestens einer Saugdüse (1) zum Absaugen eines Saugabschnitts (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Saugdüse (1) durch eine erste Schürze (18) getrennt neben dem Oberflächenabschnitt (3) angeordnet ist und dass neben der Saugdüse (19) mindestens eine Sperrluftdüse (14) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, Sperrluft auf einen vom Oberflächenabschnitt (3) entfernten Randabschnitt (5) des Saugabschnitts (4) zu blasen.

2. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasdüse (6) zentral in einem von der ersten Schürze (18) umgebenen Reinigungsraum (17) angeordnet ist.

3. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Blasdüsen (6) in einem von der ersten Schürze (18) umgebenen Reinigungsraum (17) angeordnet sind.

4. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schürze (18) eine Vorderkante (18a) aufweist, die dazu bestimmt ist, sich in einem vorbestimmten, annähernd konstanten Abstand zur Oberfläche (1a) des Werkstücks (1) zu befinden und dass die Saugdüse (19) unmittelbar an die Vorderkante (18a) der ersten Schürze (18) anschließt.

5. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugdüse (19) schräg in Richtung zur Blasdüse (6) orientiert ist.

6. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugdüse (19) ringförmig ausgebildet ist und außen durch eine Saugschürze (20) abgeschlossen ist.

7. Vorrichtung (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugschürze (20) weiter in Richtung des Werkstücks (1) vorragt als die erste Schürze (18).

8. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrluftdüse (14) ringförmig ausgebildet ist und unmittelbar außerhalb der Saugdüse (19) angeordnet ist.

9. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrluftdüse (14) zur Saugdüse (19) hin gerichtet ist.

10. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Blasdüsen (6) tangential zu einer geschlossenen Kurve (22) im Reinigungsraum (17) angeordnet sind.

11. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasdüse (6), die Saugdüse (19) und die Sperrluftdüse (14) in einem gemeinsamen Absaugkopf (23) angeordnet sind.

12. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasdüse (6), die Saugdüse (19) und die Sperrluftdüse (14) in einem Reinigungstunnel (24) angeordnet sind.

13. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Transportvorrichtung (25) vorgesehen ist, um die Blasdüse (6), die Saugdüse (19) und die Sperrluftdüse (14) relativ zum Werkstück (1) zu bewegen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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