CN108698090A - 具有蒸汽冷凝的工业清洁设备及所涉及的方法 - Google Patents

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Abstract

用于清洗部件、比如机加工的金属部件、尤其是发动机构件或变速器构件的工业设备和工艺。设备(1；2；3)具有围出工作空间(5)的壳体(4)和安装在所述壳体内，尤其安装在所述平台(7)上的工业机器人(9)，用以在所述工作空间中操作部件。气体再循环装置(30)具有蒸汽冷凝器(10)和管道，所述管道具有用于允许加载有蒸汽的气体从所述工作空间(5)通入的一个或多个入口(31)、和用于使经除湿的气体返回工作空间(5)的一个或多个出口(33)。所述蒸汽冷凝器优选地包括热回收单元(40；42；50；52)。蒸汽冷凝器(10)布置在所述壳体的顶部(14)下方，优选地布置在平台(7)下方；和/或所述一个或多个入口(31)中的每个布置在工作空间的上半部(15A)下方的一高度水平处，优选地布置在平台(7)上或平台(7)下方。

Description

具有蒸汽冷凝的工业清洁设备及所涉及的方法
技术领域
本发明大致涉及部件的工业清洁领域，更具体地涉及用于机加工的金属部件的清洁设备及清洁方法，所示金属部件尤其是汽车发动机的构件、例如缸体、缸盖、曲轴或者变速器构件、例如齿轮箱。
背景技术
在所属技术领域，部件通常一系列过程来清洁，所述过程涉及借助于加热的清洗液体、例如通过冲洗(德语：Flutwaschen)、高压清洗、高压去毛刺等来实现，例如在国际专利申请WO2006/077037A1或德国实用新型DE202013100959U1中所公开的。
这些过程通常由于热诱导的蒸发和/或产生液滴的射流而形成蒸汽和雾，从而形成加载有蒸汽的气氛。该气氛被知晓是有害于通常用在自动清洁设备中的机器人的寿命的。蒸汽的有害效果至少被清洗液体中所包含的并由此包含在蒸汽中的清洁剂而增强。如将被理解的是，用在这些类型的设备中的工业机器人通常不仅昂贵而且是敏感的仪器。
对此的一个改进由专利US9,221,082B2或EP2345483Bl提供，这两篇专利描述了箱形清洁容器以部分地收容蒸汽并降低它们的扩散，例如相对于WO2006/077037A1中所描述的开放式气体处理而言能降低蒸汽的扩散。
更具体地，EP2345483B1公开了一种设备，该设备具有平台和多个这种处理容器，所述处理容器具有能从工作空间触及的开口并具有用于操作位于平台上的部件的工业机器人
在申请人所制造的一个设计中，壳体进一步被安装在平台上，以在壳体中围出工作空间的气氛并在壳体中容置工业机器人。
申请人所制造的这种类型的设备之前已经配备有气体再循环装置(德语：Umluftvorrichtung)，所述气体再循环装置具有蒸汽冷凝器以“干燥”来自工作空间的过程气体、也即使来自工作空间的过程气体除湿。气体再循环装置具有管道，管道具有入口以允许加载有蒸汽的气体从工作空间通往蒸汽冷凝器，管道还具有出口以将经除湿的气体从蒸汽冷凝器返回到工作空间中。
蒸汽冷凝器用作气体调节装置并能保持对于用来在工作空间中操作部件的工业机器人而言有利的操作环境。为了提高气体调节的能量效率，蒸汽冷凝器通常包括热回收单元，热回收单元将从冷凝所回收的热用来在经除湿的气体返回工作空间之前加热经除湿的气体。
一种类似的设备可以从国际专利申请WO2012/048921A2知晓。
利用向和从围出的工作空间实施气体再循环的前述手段从温度和湿度上保持有益于机器人的稳定的气氛，同时减少向外的热损失。然而，它们提高了所需的装配及维护程序上的复杂性。
发明内容
相对于现有技术，本发明的第一目的是提供一种进一步改善工作空间中的气氛、尤其是从工业机器人的操作环境这一方面改善工作空间中的气氛的设备和方法。
本发明的另一目的是简化维护程序，尤其是涉及气体再循环装置的蒸汽冷凝器的维护程序。
工业设备设计成用于清洁工业制造的部件，比如机加工的金属部件，尤其用于清洁内燃机构件、变速器构件和用在汽车行业中的类似部件。
所述设备通常具有用于在平台上方围出工作空间的壳体，壳体相对于外部收容蒸汽。壳体还包括安装在壳体内、尤其安装在平台上以自动地操作工作空间中的部件的任何适当类型的工业机器人，例如关节型机器人。
为了除去设备所执行的处理中的一个或多个清洁步骤所形成的蒸汽，设备配备有具有蒸汽冷凝单元(德语：Schwadenkondensator)的气体再循环装置(德语：Umluftvorrichtung)，蒸汽冷凝单元在下文中被简称为蒸汽冷凝器。所述设备设置有管道，管道具有允许加载有蒸汽的气体从工作空间通往蒸汽冷凝器的一个或多个入口和允许经除湿的气体从蒸汽冷凝器直接或间接地返回到工作空间中的一个或多个出口。蒸汽冷凝器优选地包括在冷凝期间回收从含有蒸汽的过程气体所抽吸的热的热回收单元、例如热交换器或制冷机或类似物。
对于上文提及的目标，本发明建议蒸汽冷凝器大体上布置成：使得蒸汽冷凝器优选地以它的需要进行维护的全部的功能构件位于壳体的顶部下方，更优选地位于平台下方。此外，本发明还建议：所述一个或多个入口中的每个布置在低于工作空间的上半部的高度水平处，也优选地布置在平台上或平台下方。
这些特征的组合使得能够改进含有蒸汽的气体在壳体内的再循环流动路径的同时还能缩短管道所需的气体管道的延伸度并且又能简化设备总体的维护以及尤其蒸汽冷凝器的维护。由于通向蒸汽冷凝器的入口布置在工作空间的下半部中或在理想情况下布置在平台下方，因而所述设备在流体动力学方面得以改善。含有蒸汽的气体流的主流可以被导向成能基本上绕开工作空间的以下这些区域：机器人主要在这些区域中执行操作。
在本发明没有被理论所界定的情况下，从流体动力学上来看，入口的竖直位置是决定性地影响含有蒸汽的气体的流动图案的一个因素。
同时，使蒸汽冷凝器布置在相对于现有技术(根据现有技术，蒸汽冷凝单元被布置在设备的顶棚上，例如如WO2012/048921A2所示)较低的高度水平处缩短了用于连接入口的管道的长度并简化了出于维护目的而要进行的接近。
在一个实施例中，设备具有可安装于地板的支撑结构，所述支撑结构将壳体和平台支撑在相对于工厂地板提高、例如提高至少1m的高度水平处，所述高度水平优选地比工厂地板高约1.8m至2.5m。尤其，在没有这样的支撑结构的情况下，蒸汽冷凝器可以于壳体的侧部处、即于壳体的侧壁的侧方处布置在平台上。然而，更优选地，尤其在使用下支撑结构时，蒸汽冷凝器可以被布置在平台下方，尤其在较大的程度上布置在支撑结构内但仍易于从工厂地板高度水平予以触及。
在另一实施例中，设备包括至少一个处理容器，所述至少一个处理容器具有能够从工作空间触及的开口。容器可以构造成箱或缸，例如以收容清洗液体，并且可以减少蒸汽向工作空间的逃逸。为了在流体动力学上进一步优化，将蒸汽导向冷凝器的一个或多个入口中的至少一个入口、优选地每个入口布置在所述至少一个处理容器中，从而允许将蒸汽从处理容器直接排走和/或将相邻的容器中的蒸汽抽吸到设置有入口的容器中。采用这种方式，朝向工作空间的关键区并由此朝向机器人的蒸汽喷射被减少。
为了避免热和清洗剂的逃逸，已知的是在壳体的侧壁中设置供部件通过的开合门。在这些情况下，一优选的实施例提供与开合门关联的气帘装置，也被称作气体门(德语：Luftschleier)，气帘装置流体连接至气体再循环装置的第一输出通道并由此部分地用作或只用作用于经除湿的气体的出口。在该实施例中，气体再循环装置的每个入口可以布置在低于气帘装置、尤其低于气帘装置的有效喷出区且至少低于帘的上端的高度水平处。由此，实现了朝向入口的基本上向下流动的主流路径，所述主流路径可以被容易地引导成能绕开工业机器人在统计学上主要的位置。
在另一实施例中，气帘装置是水平喷出类型的，优选地在开合门处、于壳体内具有两个面向彼此的喷出元件。水平喷出元件可以以柱状的方式布置、例如直接搁置在平台上。
为了避开蒸汽流动路径，工业机器人优选地布置在处理容器中的一个或多个相对于开合门而言的远侧上。类似地，如果从上方观察的话，所述一个或多个入口中的每个优选地位于机器人与开合门之间。选择气体入口的合适的水平位置能使流动绕过机器人的安装基底周围的中心区。通过合适的定位，所有的入口可以设置在处理容器之一中或分布在多个处理容器上以从主要形成蒸汽的位置直接抽吸蒸汽。
为了进一步简化维护并降低设备成本，蒸汽冷凝器可以构造成容置在柜式罩或可安装在地板上的罩壳或类似物中的一个单元，所述单元布置在支撑结构的基底上，优选地具有可以从工厂地板触及的门。在该实施例中，蒸汽冷凝器单元优选地包括作为热回收单元的制冷机，热回收单元具有构造成可单独更换的模块的蒸发冷却器模块和加热模块。蒸发冷却器模块和加热模块可以作为盒状模块以可移除的方式安装在柜式罩中，例如利用夹型紧固件将这些模块流体连接至管道。
在典型的设备中具有至少两个处理容器，所述至少两个处理容器包括用于在利用清洗液体的清洗过程后干燥的部件的吹风干燥容器。在这类设备中，吹风干燥容器的适于干燥经清洗部件的吹风干燥喷嘴可以连接至气体再循环装置的第二输出通道。与吹风干燥容器内的气体入口组合，可以提高热回收和/或冷凝效率。此外，单独的输出通道使得能够控制直接从蒸汽冷凝器向吹风干燥处理的热/或体积流量。相应地，在一优选的实施例中，气体再循环装置的允许蒸汽通往蒸汽冷凝器的每个入口布置在吹风干燥容器中。
在另一实施例中，尤其在直接从清洗容器中的一个或多个抽吸气体时，每个入口具有关联的除雾器。由除雾器捕捉的冷凝液体可以立即排入容器中，进而从容器排入废水容器或类似物中。降低气体入口处的水分含量能提高蒸汽冷凝器的效率。
在气体再循环装置的一优选的构造中，气体再循环装置包括第一输出通道，第一输出通道配备有用于将经除湿的加热气体从蒸汽冷凝器以第一速率、尤其以较低的速率提供给气帘装置的第一气体风机，气体再循环装置还包括独立的第二输出通道，第二输出通道配备有用于将经除湿的加热气体从蒸汽冷凝器以第二速率、尤其以较高的速率供应给吹风干燥容器的第二气体风机。利用并行运行的独立的通道和风机使得能降低总能耗和/或尤其根据需要来控制体积流量。
尤其，第二速率风机可以是适于以中等压力和高压运行的可控高速风机，以将气体供应给以中等压力运行的气帘装置和将气体供应给以高压运行的吹风干燥容器。
在用于控制来自蒸汽冷凝器的体积流量的一种简单构造中，第二输出通道包括分叉，所述分叉具有连接至吹风干燥容器的第一支路和连接至气帘装置的第二支路，第二输出通道还包括位于第一支路中的阀，所述阀用于可变地打开和关闭向吹风干燥容器的连接。利用这种布置，可以以短的间隔选择性地提供提高的流量以根据需要运行气帘或吹风干燥装置。气体风机可以以适当的速率独立地供应两个输出通道以使已经在蒸汽冷凝器中除湿和/或加热的气体再循环。
尤其在与柜式罩组合时，第一低速气体风机和第二高速气体风机可以布置在蒸汽冷凝器的罩中，尤其布置在柜式罩中。
另一实施例具有至少三个处理容器，包括利用清洗液体预清洗部件的第一清洗容器、用于高压清洗部件和/或对部件去毛刺的第二清洗容器、和用于干燥被清洗的部件的吹风干燥容器。通向蒸汽冷凝器的气体入口可以分别布置在这些容器中的一些或全部中，或者所有入口可以布置在这些容器中的一个上，尤其布置在吹风干燥容器中。
根据另外的独立方面，每个处理容器具有可移除地固定至平台的上安装凸缘，从而通常使得处理容器的相应的上开口对应于平台中对应的通孔。容器优选地通过适当的机械固定件、例如通过螺母-螺栓可移除地固定。与典型的焊接不同的是，适当的可移除的固定简化了维护和/或改造操作。
本发明还涉及一种用于工业清洗发动机构件或变速器构件的方法，所述方法具有蒸汽冷凝器、管道和/或入口定位所建议的布置的优点。根据本发明，方法优选地利用具有气体再循环装置的设备执行，气体再循环装置配备有用于冷凝蒸汽的蒸汽冷凝器，优选地具有热回收单元，壳体布置在平台上以围出用于操作汽车部件的工业机器人的工作空间，还具有处理容器，所述处理容器包括例如并排布置的清洗容器和吹风干燥容器的，每个处理容器优选地具有上开口，能够于平台上方从工作空间触及所述上开口。壳体优选地具有配备有气帘装置的自动开合门。
采用已知的方式，清洗方法通常包括至少具有以下步骤的相继的清洗顺序：
-在清洗容器中利用被加热的清洗液体清洗部件；并且
-在吹风干燥容器中吹风干燥被清洗的部件。
这些过程中的至少一个生成可观量的蒸汽或雾。
根据本发明，方法还可以包括通过以下方式从工作空间连续地再循环过程气体：通过允许含有蒸汽的过程气体从位于平台处或平台下方的高度水平处的一个或多个入口流入，通过在蒸汽冷凝器中冷凝蒸汽而干燥流入的气体，并使经干燥的气体返回工作空间，优选地通过利用经干燥的气体来供应气帘装置而使经干燥的气体返回工作空间。
该方法实现了：使始自清洗容器和/或始自吹风干燥容器并流向入口的蒸汽流动图案基本上保持在工作空间的下半部中而没有经过工业机器人的主要位置。此外，穿过工作空间的上半部的蒸汽流动可以被显著消除。
根据另一独立的方法方面，再循环的气体被除湿并然后被加热至出口温度(Tout)，气体以出口温度返回工作空间，出口温度(Tout)高于平均外界温度(Tenv)并且低于或等于从工作空间来到蒸汽冷凝器的加载有蒸汽的气体的入口温度(Tin)。优选地，出口温度(Tout)被控制成满足Tenv<Tout<0.9Tin。较低的出口温度(Tout)使得气体能够从主再循环出口下降流向入口。处于较高温度的气体可以例如供送给例如吹风干燥容器。
替代地，管道出口处的出口温度可以被控制成基本上等于入口处的入口温度。然而，这对于正确地操作气帘装置不是必要的，这是因为以高于壳体外的环境温度的温度吹送气体就已经是足够的。
根据另一独立的方法方面，低速气体风机使气体从设备的处理容器内连续地再循环至气帘装置并且蒸汽冷凝器从冷凝过程回收热以加热经干燥的气体。
根据又一独立的方法方面，高速气体风机供送经除湿的且经加热的气体以交替地供应用于配备设备的门的气帘装置和吹风干燥装置、尤其是吹风干燥容器。高速气体风机可以以不同的速率、例如在开合门打开时以用于气帘装置的低速吹风和以较高的速率吹风以用于吹风干燥。
概言之，本发明还涉及一种用于清洁发动机构件或变速器构件的工业设备。工业设备可包括：用于在平台上方围出工作空间的壳体；具有能够从工作空间触及的开口的至少一个处理容器；安装在壳体内、尤其安装在平台上以在工作空间中操作部件的工业机器人；并且还可以配备有具有蒸汽冷凝器和管道的气体再循环装置，管道将加载有蒸汽的气体从工作空间供送给蒸汽冷凝器并使经除湿的气体从蒸汽冷凝器返回工作空间，蒸汽冷凝器包括热回收单元。
简言之，可以通过下述构造来同时实现简化的管道和改进的流动图案：在该构造中，蒸汽冷凝器布置成显著低于壳体的顶部，尤其于壳体的侧方处布置在平台上或者布置在平台下方，其中，优选地使蒸汽冷凝器的基底处于工厂地板高度水平处。这种构造也简化了维护。
附图说明
现在参考附图来示例性地说明本发明的多个优选的非限制性实施例，在附图中：
图1示出根据本发明的第一工业清洁设备的侧视图；
图2示出根据本发明的第二优选的工业清洁设备的局部透视图；
图3A-3B以两个局部透视图示出根据本发明的优选的气体再循环装置，所述气体再循环装置包括蒸汽冷凝器和管道；
图4示出根据本发明的位于柜式罩中的优选的蒸汽冷凝器的布置的前视立体图；
图5示出图4的运行为制冷机的蒸汽冷凝器的示意性框图；
图6示出根据本发明的第三工业清洁设备的侧视图；并且
图7示出根据现有技术的传统清洁设备的示意性剖视图。
具体实施方式
图l示出工业清洁设备1的大侧的侧视图。清洁设备1包括用于关节型工业机器人9、例如竖直关节型6-DOP机器人的壳体4。壳体4内的工作空间5例如通过四个侧壁、顶棚和平台7以合适的方式围出，从而形成长方体的简单构型。壳体4的侧壁可以例如根据德国实用新型DE202013101377U1来构造。通常而言，壳体4形成大致气密性的封闭以收容工作空间5的内部气氛。
清洁设备1包括多个处理容器8A、8B、8C以执行清洁过程的多个步骤，从而清洁机加工的金属部件、比如内燃机(未示出)的缸体、缸盖或曲轴。合适的清洁过程是技术人员知晓的并通常包括预清洗或冲洗、高压清洗和/或去毛刺、以及随后的热气体干燥。清洁过程的具体细节不是关键的，但是以下事实却是关键的：被加热至例如50-70℃的清洗液体和/或由清洗液体所形成的高压射流会生成蒸汽。工业机器人9在容器8A、8B、8C中收纳待清洗的部件以处理这些部件并在容器之间传递这些部件。
此外，图l示出布置在壳体4外的外机器人13，用以将部件传递给内工业机器人9，即经由自动开合门20送入和送离工作空间5，自动开合门20布置在与工业机器人9相对设置的小侧壁上。自动开合门20布置在5工作空间5的下半部15B处。工业机器人9随着它的姿势能伸入工作空间5的上半部15A中。形成壳体4的顶部14的顶棚布置在能为工业机器人9提供足够的竖直空间的高度水平处，例如布置在距地面高度水平17(通常在工厂地板处)为约3.6-6m处。将被理解的是，与外机器人13不同的是，壳体4内的工业机器人9暴露于由清洁过程所形成的内部气氛，即暴露于蒸汽和雾。
平台7布置在相对于地面高度水平17提高的平台高度水平16处，平台高度水平16位于清洁设备1从地面高度水平17至顶部14的总高度的大约一半处，例如距地面高度水平为大约l.8m-3m的高度水平处。平台7以及由此壳体4通过较强的支撑结构11支撑，例如构造焊接金属梁而被支撑。借助于平台7，支撑结构11至少承载工业机器人9、处理容器8A、8B、8C并且提供为清洁设备1的装置提供空间。由此，工作空间5布置在平台7的平台高度水平16之上并通常具有基底区域，所述基底区域包含在支撑结构11的基底区域中。这种构造使得清洁设备1的总占地面较小。基于总重量，支撑结构11可允许清洁设备1作为一个单元、例如借助于工厂起重机、在通常没有布置机器人9、13的情况下来被安装。处理容器8A、8B、8C被平台7支撑并布置在工业机器人9所能够到的范围内。
清洁设备1包括蒸汽冷凝器10，例如针对图4-5所更详细说明的。蒸汽冷凝器10设计成地板安装式器具并布置在柜式罩12中。蒸汽冷凝器10的主要目的是使来自工作空间5的气体被除雾和除湿以使得壳体4中的蒸汽和雾保持在可接受的程度，尤其针对工业机器人9的操作环境而言可接受的程度。
如图l所示，蒸汽冷凝器10布置在支撑结构11的基底上，即布置在接近地面高度水平17处，从而位于平台高度水平16之下。除了能显著减少流向工作空间5的上半部15A的蒸汽流而无需附加的管道以外，蒸汽冷凝器10的这种布置方式还能减小的总布线长度并简化了它的构件的维护。通过使用标准的柜式罩12进一步简化了维护。
现在转至图2，工业清洁设备2的优选的第二实施例被局部地示出，其中，工业清洁设备的一些常规构件、例如两个机器人9、13、形成平台7的板结构以及壳体4的壁和顶棚在图2中未被示出，以示出图3A-3B中最佳地示出的管道和气体再循环装置。除了蒸汽冷凝器10的特定的布置以外，图2的清洁设备2的特征与参考图l所描述的特征基本上相同，这些相同的特征不再予以赘述。
图2更详细地示出三个处理容器，即预清洗容器8A、例如用于例如根据专利US9221082B2或EP2345483B1所说明的方式来高压清洗和/或去毛刺的主清洗容器8B、以及用于后续干燥部件的吹风干燥容器8C的位置和构造。参考EP2345483B1以获知处理容器的缸形设计以及清洁流体回路。每个处理容器8A、8B、8C(它们的侧壁没有被示出)形成大致箱形或缸形的容器以收容液体，所述容器具有能够被来自工作空间5的机器人9触及的上开口。每个处理容器8A、8B、8C具有上安装凸缘28，所述上安装凸缘可以以可移除的方式从下侧固定至平台7(未示出)，以使得处理容器的上开口对应于平台中的相应的孔(未示出)。由此，处理容器8A、8B、8C可以被单独地安装和移走例如以进行维护。在图2的示例中，安装凸缘28具有实现以螺母-螺栓的方式固定至平台7的多个螺孔29，当然也不排除其它机械固定手段。支撑结构11包括矩形框架27以保持形成平台7(图2中未示出)并限定平台高度水平16的板结构。
图2与图3A-3B共同最佳地示出一种优选的气体再循环装置(整体以附图标记30指代，德语：Umluftvorrichtung)的构造。气体再循环装置30从工作空间5向蒸汽冷凝器10连续地抽吸气体并借助于合适的管道将干燥的热气体供回工作空间5，如图3A-3B最佳所示。
在该实施例中，管道包括两个并联的输出通道36A、36B，这两个输出通道独立地运行以使经蒸汽冷凝器10处理的气体返回工作空间5。这两个输出通道36A、36B将蒸汽冷凝器10的相应的出口流体连接至水平喷出类型的气帘装置34的收集器44。收集器44可以是平台框架27的一体部分，如图2-3B所示。输出通道36A、36B供应来自蒸汽冷凝器10的经除湿的热气体。
一种优选的气帘装置34(也被称作“气体门”)具有两个相对地面向彼此的气帘喷出嘴35，所述气帘喷出嘴于开合门20(图2)的紧邻后方布置在壳体4内并形成大致水平的流动图案。喷出嘴35布置在柱状的竖直元件上，所述柱状的竖直元件形成被开合门20控制的开口的竖直框架。气帘装置34允许减少气体壳体4与外部之间的气体交换，即能够避免内部气氛与外部气氛之间的交换并由此提高能效。在图2、图3A-3B的实施例中，气帘装置34的喷出嘴35还构造成气体再循环装置30的使被加热的气体返回工作空间5的出口33。
第一输出通道36A将蒸汽冷凝器10的低压气体风机45直接连接至气帘装置34的收集器44。这允许独立地调节用于使壳体4内的气氛状况在技术上维持稳定性的所需的体积流，例如通过设定低压气体风机45的气体风机速度来独立地调节。
第二输出通道36B连接至高压气体风机46以根据需要提供更高的流率。如图3A-3B最佳所示，第二输出通道36B通过T型配合件38C被分成流体连接至吹风干燥容器8C内的吹风干燥喷嘴18的第一支路38A、和第二支路38B，第二支路38B将高压气体风机46连接至收集器44。吹风干燥喷嘴18适于干燥被清洗的部件并吹走残留的水分和液滴。第一支路38A中的电动阀39允许以根据需要而变化的方式打开和关闭向吹风干燥容器8C的连接。
在这种布置中，速度较低的气体风机44致力于根据壳体4的容积来使气体以低能耗且足够的体积流量从工作空间5连续地再循环至气帘装置34，而速度较高的气体风机46则将所需要的经除湿的热气体以交替的方式供应给气帘装置34或吹风干燥容器中的吹风干燥喷嘴18。这种构造是可能的，因为开合门20通常只有在吹风干燥容器8C中的干燥完成后才打开。
出于能效的原因，低压气体风机45的特性选择成提供10-50Pa、例如20Pa的运行点压力，而高压气体风机46的特性选择成运行点压力为至少10倍，优选为500-1500Pa、例如1000Pa。由此，具有较高能耗的高压气体风机46可以采用受调节的方式以下述方式持续地运行：在中间压力和相对较小的耗电量下运行以供应气帘装置34，和在高压和相对较大的耗电量下运行以仅供应吹风干燥喷嘴18。速度较高的气体风机46也可以间歇地运行，以仅在吹风干燥的短时间段的期间且开合门20打开时接通，而在大部分时间内是关断的。
图2、图3A-3B的气体再循环装置30还包括两个并联的独立的输入通道37A、37B，所述输入通道具有允许来自工作空间5的携带有蒸汽的气体通入的入口31并且将含有蒸汽的气体导送给蒸汽冷凝器10。输入通道37A、37B的管道横截面分别对应于并联的输出通道36A、36B的管道横截面。管道、尤其是输出通道36A、36B和输入通道37A、37B于平台7下方布置在支撑结构11的包络面以实现更紧凑的结构。
如图3A-3B最佳所示，气体再循环装置30的两个入口31中允许蒸汽通往蒸汽冷凝器10的每个入口均被布置成起始自吹风干燥容器8C，即所述每个入口定位在吹风干燥容器8C的接近吹风干燥喷嘴18的侧壁中。起始自容器8A-8C之一的内部的入口31能够在吹风干燥过程中从非常接近蒸汽和热的起源点处抽吸蒸汽和热，这在以下情况下是尤为有利的：蒸汽冷凝器10包括热回收单元，如下文所说明的。在产生蒸汽的其它处理容器8A、8B靠近吹风干燥容器8C布置的情况下，入口31也能有效地、即靠近起源点地抽吸来自这些容器8A、8B的蒸汽。经干燥的加热气体通过出口33连续地再次进入工作空间5并且还通过吹风干燥喷嘴18间歇性地再次返回，所述出口33布置在工作空间5的下半部15B中。
由于通过入口31向蒸汽冷凝器10的通入位置位于较低的入口高度水平19处且位于工业机器人9前方，因而本发明的一个显著优势在于：避免在工作空间5内形成总是经过工业机器人9的再循环蒸汽流动路径，从而减少对工业机器人9的不利影响。事实上，如图2所示，工业机器人9(参见图l)于处理容器8A、8B的两侧中离开合门20较远的那侧上布置在位置“X”上。由此，实现了使含有蒸汽的气体保持在工作空间5的下半部15B中的流动图案，从而在表现上类似于在处理容器8A、8B、8C之间主要在工业机器人9的前方和/或侧方流动的地表雾。
如图2-3B所能观察到的，蒸汽冷凝器10自身布置在远低于壳体4的顶部14、在此低于平台高度水平16的高度水平上，并且两个入口31中的每个均布置在远低于工作空间5的上半部15A的入口高度水平19处，即在吹风干燥容器8C内布置在平台高度水平16的紧邻下方，如从图2和图3A-3B的比较明显看出的。为了简化起见，入口高度水平19被限定成穿过最上入口31的中心的水平面，如图3B所示。
通过以下方式可以实现紧凑的结构：在具有入口31的吹风干燥容器8C相对于开合门20的距离与工业机器人9相对于开合门20的距离近似相同，同时吹风干燥容器还位于工业机器人的侧方处，从而将蒸汽和雾拉离工业机器人9的基底。由此，在图2的实施例中，处理容器8A、8B、8C和工业机器人9中的每个分别布置在壳体4的大致矩形的基底的相应的一个角处，其中，开合门20布置在两个容器8A、8B所在的侧壁中。通常而言，本发明使得能够最靠近蒸汽和热的起源地抽吸蒸汽和热，从而减少蒸汽蔓延同时减少用于管道的必要管路。图3A-3B、图5中示出的用于再循环装置30的通风管道的管道总长度相对较短。
对于入口31的图示的位置替代地，这些入口可以例如以位于平台7中或位于平台7的紧邻上方的细长的收集器形式提供在出口33与工业机器人9的位置(以附图标记“X”示意性示出)之间。
如图3B中的虚线所示，每个入口31配备有关联的除雾器32、例如具有小网格尺寸的不锈钢栅格，除雾器32将较大的液滴以及要除去的液体排入吹风干燥容器8C，吹风干燥容器8C继而具有通向废水容器、例如布置在支撑结构11的下部中的过滤器装置24(参见图2)的废水容器的排水管。过滤装置24用来将污物从用在清洗容器8A、8B中的清洗液体过滤走并具有任何合适的构造。
图4-5示出蒸汽冷凝器单元的一优选的实施例，蒸汽冷凝器单元从冷凝回收热以加热被除湿的气体。蒸汽冷凝器10容置在可安装于地板的柜式罩12中并包括作为热回收单元的制冷机，如图5示意性示出。罩12具有标准设计，类似于图2所示的控制柜22或电柜23的设计。
蒸汽冷凝器10具有蒸发冷却器模块40和加热模块42，这两个模块均构造成可单独更换的盒状模块，从而以可移除的方式安装在罩12中并流体连接至图4-5示出的管道。低速气体风机45和高速气体风机46布置在蒸汽冷凝器10的罩12的上部中，从而使蒸汽冷凝器10形成一个具有需要定期维护的工作部件的大部分或全部的紧凑单元。
如图5所示，蒸汽冷凝器10包括具有冷却剂泵52的冷却剂回路50，冷却剂泵52将蒸发的冷却剂(制冷剂)从蒸发冷却器模块40再循环至加热模块42，在加热模块42中，冷却剂部分地冷凝以将热传递给之前在冷却器模块40通过蒸汽冷凝而被除湿的气体流。冷却剂回路50可包括辅助热交换器53，辅助热交换器53用于在加热模块42下游和冷却器模块40上游进一步冷却冷却剂，以提高卡诺循环的效率。
如图5示意性所示，两个气体风机45、46分别具有它们的始自共用集气室中的入口，共用集气室位于加热模块42下游并用作收集器54。蒸汽冷凝器单元10还包括冷凝物收集器56，冷凝物收集器56用于将冷凝的清洗液体从蒸发冷却器模块40排走，蒸汽冷凝器单元10还包括冷凝物泵58，以用于将冷凝的清洗液体返回到流体回路中、例如返回给过滤装置24(图2)。每个气体风机45、46的输出通道36A、36B是并联的且独立的。
图6示出清洁设备3的第三替代例，该清洁设备与前述实施例的区别主要在于：也收容在柜式罩12中的蒸汽冷凝器10于壳体4的侧方处侧向地且于壳体的顶部14的下方布置在支撑结构11上。图6的布置在以下情况下可能是有用的：在平台7下方没有足够的空间。入口和出口(未示出)可以像图2-3那样布置。
替代地，在图6中，一个出口可以从罩12立即通入工作空间5中，并且另一个出口靠近开合门20地位于气帘处，这两个出口均位于工作空间5的高度的近似一半处。继而，一个或多个入口于第一出口下方始于靠近平台7的下区域中并从工作空间5立即通入罩12中以进一步缩短管道长度，同时还能保持携带有蒸汽的过程气体的“地表雾”类型的流动图案、即低流动路径。
图7是为了示出例如从WO2012/048921A2所知晓的的现有技术设备。一个主要缺点是由蒸汽冷凝器10在工作空间5内所形成的流动图案(图中通过箭头非常示意性地示出)，其通常会经过机器人9的主要位置，从而缩短机器人9的维护周期和寿命。
设计成以更有针对性的方式消除蒸汽的流动图案能降低所需的通风速率并由此减少能量消耗。另一优点是，根据本发明的清洁设备1、2、3通常更加具有维护友好性。
最后，涉及由于气体再循环装置30的构造、例如入口31在较低的入口高度水平19处的定位所引起的再循环行为的一些过程方面将被说明。
借助于低压气体风机45、第一输出通道36A和出口33，气体再循环装置30使来自工作空间5的过程气体连续地再循环，从而使包含有蒸汽的过程气体从较低的入口高度水平19经由入口31流入、使气体在蒸汽冷凝器10中被除湿、并使干燥的气体返回工作空间5。它将气帘装置34的气帘喷嘴35用作通入工作空间5的出口33，从而不管开合门20的状态是怎样的，均能以较低的体积流率实施连续再循环。从清洗容器8A、8B和/或吹风干燥容器8C流向入口31的蒸汽流动保持在工作空间5的下半部15B中。没有显著的流动经过工业机器人9的主要位置。再循环所诱导的朝向工作空间5的上半部15A的任何蒸汽流动可以按照期待被显著地消除。替代地，利用附加的出口(未示出)和适当的喷嘴形状，可以在需要的情况下避免蒸汽滞留。
通过将蒸汽冷凝器10设计成根据图5的热回收系统，蒸汽冷凝器1可以从蒸发冷却器模块40中的冷凝中连续地回收热以加热被干燥的气体，从而降低设备1、2、3的总能耗。蒸汽冷凝器10可以例如通过调节气体风机45和/或冷却剂泵52而被控制成使通过出口33的气体的出口温度Tout显著高于平均外界温度Tenv，以提高气帘装置34的效率。出口温度Tout可以大致等于入口31处的入口温度Tin以避免对工作空间5形成冷却。
替代地，为了增强朝向入口31的大致指向下的流动路径以及增强自然对流以避免滞留，出口温度Tout可以被控制成比入口温度Tin低例如5-15％但同时保持比外界温度Tenv高。热损失可以通过任何适当的手段来补偿，例如在吹风干燥时通过以更高的温度向吹风干燥容器8C吹风来补偿，这可以利用辅助加热手段或者利用具有用于分别第一和第二输出通道36A、36B的热交换器的加热模块42来实现。
利用可控的高速气体风机46(例如具有频率可变的驱动器的风机)和电动阀39，可以以任何适当的流率向气帘装置34和吹风干燥容器8C交替地提供体积流。
附图标记列表
图1-2
1、2 清洁设备
4 壳体
5 工作空间
7 平台
8A、8B、8C 处理容器
9、13 工业机器人
10 蒸汽冷凝器
11 支撑结构
12 柜式罩
14 壳体的顶部
15A 上半部
15B 下半部
16 平台高度水平
17 地面
19 入口高度水平
20 开合门
22 控制柜
23 电柜
24 过滤装置
27 平台框架
28 安装凸缘
29 螺孔
X 机器人位置
图3-5
8C 吹风干燥容器
18 吹风干燥喷嘴
30 气体再循环装置
31 入口
32 除雾器
33 出口
34 气帘装置
35 喷出嘴
36A、36B 输出通道
37A、37B 输入通道
38A、38B 支路
38C T型配合件
39 电动阀
40 蒸发冷却器模块
42 加热模块
44 收集器
45 低压气体风机
46 高压气体风机
50 冷却剂回路
52 冷却剂泵
53 辅助热交换器
54 收集器
56 冷凝物收集器
58 冷凝物泵
图6
3 清洁设备
4 壳体
5 工作空间
7 平台
8A、8B 处理容器
9、13 工业机器人
10 蒸汽冷凝器
11 支撑结构
12 柜式罩
14 壳体的顶部
15A 上半部
15B 下半部
16 平台高度水平
17 地面
20 开合门
图7
4 壳体
5 工作空间
9 工业机器人
10 蒸汽冷凝器

Claims (20)

1.一种用于清洗部件、比如机加工的金属部件、尤其是发动机构件或变速器构件的工业设备(1；2；3)，所述设备包括：
-壳体(4)，所述壳体于平台(7)上方围出工作空间(5)；
-工业机器人(9)，所述工业机器人安装在所述壳体(4)内，尤其安装在所述平台(7)上，用以在所述工作空间中操作部件；和
-气体再循环装置(30)，所述气体再循环装置具有蒸汽冷凝器(10)和管道，所述管道具有用于允许加载有蒸汽的气体从所述工作空间(5)通往蒸汽冷凝器(10)的一个或多个入口(31)、和用于使经除湿的气体返回工作空间(5)的一个或多个出口(33)，所述蒸汽冷凝器(10)优选地包括热回收单元(40；42；50；52)；
其特征在于，
所述蒸汽冷凝器(10)布置在所述壳体的顶部(14)下方，优选地布置在平台(7)下方；并且
所述一个或多个入口(31)中的每个布置在所述工作空间的上半部(15A)下方的一高度水平(19)处，优选地布置在平台(7)上或平台(7)下方。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括支撑结构(11)，所述支撑结构将所述壳体(4)和所述平台(7)支撑在提高的平台高度水平(16)处，并且蒸汽冷凝器优选地布置在平台下方。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述设备还包括至少一个处理容器(8A；8B；8C)，所述至少一个处理容器具有能够从所述工作空间(5)触及的开口，并且，至少一个入口(31)、优选地所述一个或多个入口中的每个布置在所述至少一个处理容器(8C)中。
4.根据权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，所述设备还包括位于壳体的侧壁中的开合门(20)，气帘装置(34)关联于所述开合门(20)，所述气帘装置流体连接至气体再循环装置(30)的第一输出通道(36A)。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述气帘装置(34)是水平喷出类型的，所述气帘装置(34)优选地具有位于所述开合门处的两个相对设置的喷出元件(35)。
6.根据权利要求4或5所述的设备，其特征在于，工业机器人(9)布置在处理容器(8A，8B)中的一个或多个的相对于开合门(20)的远侧处。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，蒸汽冷凝器(10)容置在柜式罩(12)中，所述蒸汽冷凝器优选地包括蒸发冷却器模块(40)和加热模块(42)，所述蒸发冷却器模块(40)和所述加热模块(42)构造成安装在柜式罩中的能够单独更换的盒状模块。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于，设置有至少两个处理容器并且所述处理容器(8A，8B，8C)包括具有吹风干燥喷嘴(18)的吹风干燥容器(8C)，所述吹风干燥喷嘴(18)连接至气体再循环装置的第二输出通道(36B)。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，允许蒸汽通往蒸汽冷凝器(10)的每个入口(31)均被布置在所述吹风干燥容器(8C)中。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，尤其是根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述入口(31)中的每个均具有关联的除雾器(32)，所述除雾器向处理容器(8A，8B，8C)、尤其向吹风干燥容器(8C)排液。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，尤其是根据权利要求4和9所述的设备，其特征在于，气体再循环装置(30)包括第一输出通道(36A)和独立的第二输出通道(36B)，所述第一输出通道(36A)配备有第一气体风机(45)，所述第一气体风机用于以第一速率供应来自蒸汽冷凝器(10)的经除湿的且被加热的气体、尤其供应给气帘装置，所述第二输出通道(36B)配备有第二气体风机(46)，所述第二气体风机用于以第二速率供应来自蒸汽冷凝器(10)的经除湿的且被加热的气体。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述第二输出通道(36B)包括分叉(38C)，所述分叉具有连接至吹风干燥容器(8C)的第一支路(38A)和连接至气帘装置(34)的第二支路(38B)，所述第二输出通道(36B)还包括位于第一支路(38A)中的阀(39)，所述阀用于可变地打开和关闭对所述吹风干燥容器的连通。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，尤其是根据权利要求7所述的设备，其特征在于，低速的第一气体风机(45)和高速的第二气体风机(46)布置在蒸汽冷凝器(10)的罩(12)中，尤其布置在柜式罩中。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的设备，其特征在于，设置有至少三个处理容器(8A，8B，8C)并且所述处理容器包括用于以清洗液体预清洗部件的第一清洗容器(8A)、用于高压清洗部件和/或对部件实施去毛刺的第二清洗容器(8B)、以及用于干燥经清洗的部件的吹风干燥容器(8C)。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的设备，其特征在于，处理容器(8A，8B，8C)中的每个均具有可移除地固定至平台(7)的上安装凸缘(28)。
16.一种用于借助于设备对发动机构件或变速器构件实施工业清洗的方法，所述设备包括：
-气体再循环装置，所述气体再循环装置配备有用于冷凝蒸汽的蒸汽冷凝器，所述蒸汽冷凝器具有热回收单元；
-壳体，所述壳体布置在平台上以围出工业机器人的工作空间，所述工业机器人用于操作汽车部件；
-处理容器，所述处理容器包括清洗容器和吹风干燥容器；以及
-优选地，自动开合门，所述自动开合门配备有气帘装置；
其特征在于，所述方法包括至少具有下述步骤的相继的清洗顺序：
-在所述清洗容器中利用被加热的清洗液体对部件实施清洗；以及
-在所述吹风干燥容器中对经清洗的部件实施吹风干燥；
并且所述方法还包括：连续地，
-通过下述方式来使过程气体从工作空间再循环：使含有蒸汽的过程气体从位于平台的高度水平处或位于平台的高度水平下方、尤其位于吹风干燥容器中的一个或多个入口流入，通过在蒸汽冷凝器中冷凝蒸汽而对流入的气体进行除湿，并且使经除湿的气体返回工作空间、优选地用来供应气帘装置。
17.一种用来对汽车部件、比如机加工的发动机构件或变速器构件实施工业清洗的方法，所述方法优选地在根据权利要求16的前序部分的设备中进行，其特征在于，再循环的气体被除湿并继而被加热至出口温度(Tout)，再循环的气体以所述出口温度返回工作空间，所述出口温度(Tout)高于平均外界温度(Tenv)、或者低于或等于被允许从工作空间通往蒸汽冷凝器的加载有蒸汽的气体的入口温度(Tin)，其中，优选地，Tenv<Tout<0.9Tin。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，低速的气体风机使气体从处理容器内向气帘装置连续地再循环，并且蒸汽冷凝器从冷凝回收热以用于加热经干燥的气体。
19.根据权利要求16或17或18所述的方法，其特征在于，高速的气体风机供给经除湿的且被加热的气体，以交替地供应配备给所述设备的门的气帘装置和吹风干燥装置、尤其是吹风干燥容器。
20.一种用来清洗发动机构件或变速器构件的工业设备，所述设备包括：
-壳体，所述壳体用于在平台上方围出工作空间；
-至少一个处理容器，所述至少一个处理容器具有能够从工作空间触及的开口；
-工业机器人，所述工业机器人安装在所述壳体内，尤其安装在平台上，用以在工作空间中操作部件；和
-气体再循环装置，所述气体再循环装置具有蒸汽冷凝器和管道，所述管道用于将加载有蒸汽的气体从工作空间输送给蒸汽冷凝器并用于将经除湿的气体从蒸汽冷凝器返回给工作空间，所述蒸汽冷凝器包括热回收单元；
其特征在于，
所述蒸汽冷凝器布置在壳体的顶部的下方，尤其：
-于壳体的侧方处布置在平台上；或者
-布置在平台下方，优选地布置在工厂地板高度水平处。
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