CZ283370B6 - Způsob zpracování obrobků a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Způsob a zařízení slouží k čištění kovových obrobků (30), které potom mají být podrobeny tepelnému zpracování. Obrobky (30) se dopraví do velké prací nádrže (12), která se potom uzavře. Potom se napustí ponorná lázeň (83) ohřáté pracovní kapaliny, do které jsou obrobky (30) v podstatě pnořeny. Po tlakotěsném uzavření prací nádrže (12) tak, že nad ponornou lázní (83) zůstane vzduchový prostor (93), se tento vzduchový prostor ekakuuje a sice až na podtlak, který leží pod tlakem nasycených par péracovní kapaliny ponorné lázně (83). Tímto způsobem se dostane ponorná lázeň (83) při dané teplotě zřetelně pod 100 .sup.o.n.C do varu a obrobky (30) jsou zpracovávány stoupající plynovými bublinkami.ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu zpracování obrobků kapalinou, zejména čištění kovových obrobků před následujícím tepelným zpracováním.

Dosavadní stav techniky

Způsob a zařízení uvedeného druhu jsou známé z HTM , 45 (1990), sešit 5, strana 273.

Způsoby a zařízení ke zpracování obrobků kapalinou, dále označovaného jako praní, zejména čištění a/nebo oplachování kovových obrobků, se většinou používají u sdružených zařízení na tepelné zpracování. Těmito zařízeními se myslí například vakuová zařízení na tepelné zpracování, protlačovací zařízení, zařízení s válečkovou nístějí, svislé retortové zařízení nebo pecní vícekomorové zařízení, v nichž se provádí lesklé tepelné zpracování, různá žíhání a kalení, jakož i difuzní procesy, jako nitrování, nitrocementování a nauhličování.

U známých zařízení a způsobů popsaného druhu se přitom používají lázně, které se volí výlučně z hlediska své účinnosti, přičemž v dřívějších dobách byly brány v úvahu otázky využití surovin a zejména vhodnost z ekologického hlediska v daleko menší míře. Z tohoto důvodu se proto dříve k čištění kovových obrobků používaly chlorované uhlovodíky (CK.W), například tetrachlorethen (Per) nebo trichlorethen (Tri), které sice jsou ideálními čisticími prostředky, zejména pro odstraňování tuků a pigmentových nečistot, avšak jejich negativní účinek na životní prostředí byl zjištěn teprve později a později rovněž zohledňován.

Z hlediska ochrany životního prostředí vstoupily v mnoha zemích v platnost zatím předpisy, které mají za cíl použití chlorovaných uhlovodíků (CK.W), zejména tetrachlorethenu a trichlorethenu, jakož i použití halogenových uhlovodíků (HKW), drasticky omezit, popřípadě zcela zakázat.

Trichlorethen (Tri) mezitím upadl do podezření, že způsobuje rakovinu, takže tento čisticí prostředek byl v Evropě prakticky stažen z oběhu.

V různých státech na zemi vzniklo mezitím silné zákonodárství, podporující ochranu životního prostředí. Ve Spolkové republice Německo bylo například druhým Spolkovým věstníkem o ochraně před emisemi stanoveno, že fluorchlorované uhlovodíky (FCKW), které byly doposud používány jako chladicí prostředky a 1,1,1-trichlorethan, který byl doposud používán jako čisticí prostředek, již nebudou moci být po krátké ochranné lhůtě vůbec používány.

Do zákona Clean Air Act, byl ve Spojených státech amerických dne 27. 10. 1990 vložen doplněk, který byl uveden v platnost podpisem prezidentem Bushem dne 15. 1. 1990. Tento doplněk zákona představuje enormní zostření spolkového zákonodárství v USA z roku 1977. Pod částí III uvedeného doplňku jsou vyjmenována určitá průmyslová odvětví, která mají být vedena s rozdílnou prioritou. Odstraňování tuku a čištění kovů je přitom udáno jako priorita č. 1. V této souvislosti jsou výslovně uvedeny chlorované uhlovodíky (CKW), zejména i trichlorethylen. Změna zákona přitom předpokládá drastické omezení výroby a prodeje těchto látek, a sice například ze základního množství výroby (100%) v roce 1989 na 15 % v roce 1997. Porušení předpisů znamená podle zákonných změn citelné pokuty.

Na druhé straně se však při tepelném zpracování kovových obrobků poukazuje na bezvadné vyčištění obrobků před tepelným zpracováním nebo jiným povrchovým zpracováním, zejména

- 1 CZ 283370 B6 potom, když byly před tím podrobeny jinému druhu opracování, například tváření nebo třískovému obrábění.

Druhy znečištění kovových obrobků, vzniklé při těchto zpracováních, jsou různé. Těmito nečistotami mohu být například látky, sloužící pro chlazení a mazání, tuky, lapovací pasty a pigmenty nebo kalicí oleje, prášky a kovové třísky. Jestli mají být takové obrobky podrobeny následujícímu povrchovému zpracování, je nevyhnutelné tyto nečistoty z povrchu obrobků odstranit. Znečištěné povrchy totiž ovlivňují výsledek tepelného zpracování, například při nitrování, nitrocementování nebo nauhličování, podstatně. Při uvedených vytvrzovacích postupech (difúzních postupech) totiž vnikají z vnější strany obrobku látky, jako například dusík a/nebo uhlík difuzními postupy do vnějších vrstev kovového obrobku. Jestliže je nyní povrch na určitých místech znečištěn, nedochází buď vůbec nebo jen zpomaleně nebo s časovým zpožděním v uvedených místech k difuzním postupům zvenčí, například při nitrocementování vplynu. Výsledkem toho je, že povrchy obrobků, nacházející se v oblasti nečistot, jsou buď částečně vytvrzeny, nebo vůbec nevytvrzeny.

Při vakuovém tepelném zpracování, lesklém žíhání, vytváření povlaků a podobně je však čistý povrch naprosto nezbytný.

Vzhledem k uvedeným problémům se vyvíjí již dlouhou dobu značné úsilí, aby se jednak vytvořily čisticí roztoky na bázi vhodné z hlediska okolního prostředí, například na bázi vody, které jsou pro osoby, přicházející s těmito roztoky do styku, nezávadné, které však na druhé straně mají dobré čisticí výsledky.

Takové vodou rozpustné čisticí prostředky, napi|klad povrchově aktivní látky s vysokou prací aktivitou, však mají oproti chlorovaným uhlovodíkům (CK.W) zmenšenou možnost rozpouštění tuků, přičemž proces čištění musí být podporován relativním pohybem a tyto prostředky musí být používány ve velmi vysokých koncentracích, takže čištění musí být podporováno relativním pohybem mezi čištěným obrobkem a čisticí kapalinou.

U známých zařízení k čištění kovových obrobků je dosaženo relativního pohybu mezi obrobkem a čisticí kapalinou tím, že obrobky jsou ostříkávány pomocí výkyvných ramen, a sice při vysoké výstupní rychlosti pracovní kapaliny. Tímto způsobem se obrobky pracovní kapalinou ostříkávají a čisticí efekt je vytvořen kombinací mechanického uvolňování částic nečistot a chemického účinku. Nevýhodně působí emulgování tuků a olejů, způsobené vysokými výstupními rychlostmi, na stav lázně.

Přitom se zjistilo, že komplikovaně tvarované obrobky, například klikové hřídele nebo tlaková tělesa s úložnými místy, vyžadují nákladná mechanická zařízení, jako kloubově výkyvná stříkací ramena, pro umožnění vyčištění veškerých povrchů. Dále je pomocí známých způsobů obtížné čistit sypký materiál nebo naskládané dávky, protože pomocí několikrát výkyvných stříkacích ramen je velmi obtížné zajistit dosažení vnitřního prostoru nebo jádra naskládané dávky uložených obrobků ze všech stran. To spočívá v tom, že obrobky, uspořádané prostorově kolem dalšího obrobku, tento obrobek zastiňují, takže čisticí kapalina, i když je stříkána pod vysokým tlakem, nemůže proniknout na všechny povrchy.

Dále jsou známá zařízení, u nichž je celá dávka, popřípadě veškerý nasypaný materiál ponořen do lázně a pomocí čerpadel, vrtulí, cirkulačních zařízení, zařízení s tryskami, nebo zvedáním a klesáním celé dávky se vytváří relativní pohyb mezi obrobky a kapalinou.

Přes tyto značné technické náklady bylo zjištěno, že v dávce nenastává žádné proudění, nýbrž že nanejvýš dochází k nepatrným pohybům množství kapaliny, respektive sloupce kapaliny v dávce sem a tam, a že pohybující se kapalina v podstatě proudí kolem vnějšího obrysu celé dávky.

-2CZ 283370 B6

Dále bylo zjištěno, že při použití vodových čisticích roztoků s látkami s velkou prací aktivitou, které obsahují mnoho iontových komponent, zůstává i po mnoha oplachováních na povrchu obrobků určitý druh filmu mazadla, který se odvozuje ze silného iontového střídavého působení mezi látkami s prací aktivitou a kovovými povrchy. Tento film mazadla například značně nepříznivě ovlivňuje při pozdějším nitrováním v plynu difúzi. To může konečně vést k tomu, že látky čisticího prostředku, které předtím odstranily existující nečistoty, nyní samy poškozují povrchy obrobků.

Dalším problémem, který vzniká při čištění kovových obrobků, je sušení obrobků po vyčištění a popřípadě oplachování.

V dosavadních zařízeních byly kovové výrobky z lázně nebo stříkacího zařízení vyjímány a potom pomocí ohřátého okolního vzduchu odpařováním za pomoci vlastního tepla součástí nebo i ofukováním nebo pomocí okolního ohřátého vzduchu sušeny.

Toto opatření však mělo tu nevýhodu, že obrobky byly po určitou dobu vystaveny atmosféře. Úplné vysušení, především u těsně balených dávek, u obrobků s tak zvanými naběracími plochami, jako například se slepými dírami, konkávními místy a podobně, však nebylo přitom zcela zaručeno.

To již po velmi krátké době vedlo k změnám na površích obrobků, protože čerstvě vyprané a opláchnuté kovové obrobky jsou na svém povrchu vysoce aktivní, takže již po krátké době byly zjištěné skvrny koroze. Když navíc byly použity čisticí nebo oplachovací kapaliny, obsahující ještě rozpuštěné soli, vytvářely se při sušení na površích obrobků solné skvrny. Rovněž to vedlo při následujícím difuzním tepelném zpracování ke značným problémům.

A konečně jsou dosavadní topení ve formě ohřevu okolního vzduchu velmi energeticky náročná, protože jejich účinek je velmi nízký.

A konečně existuje další problém u dosavadních čisticích způsobů kovových obrobků v tom, že použité čisticí prostředky jsou použitelné jen v určitém teplotním rozsahu. Když má totiž například čisticí lázeň příliš vysokou teplotu (téměř 100 °C), tak se čisticí prostředky chemicky mění ajejich čisticí účinek silně klesá. Když na druhou stranu není čisticí lázeň dostatečně teplá (pod bodem zákalu nebo těsně nad ním), rovněž dojde ke snižování čistícího účinku, protože prací aktivity již nejsou dostatečně tepelně podporovány. Vyšší viskozita tuku ztěžuje chemický postup praní.

Z vpředu uvedeného HTM, 45/1990, sešit 5, strana 273, je znám způsob a zařízení k čištění kovových obrobků, pomocí nichž jsou již vpředu popsané nevýhody částečně odstraněny. U tohoto známého zařízení se použije prací nádrž, v níž obrobky při čištění, popřípadě oplachování a sušení, zůstávají. Při čištění a oplachování se tyto obrobky udržují v ponorné lázni, která se promíchává vháněním vzduchu ve dnu nádrže, jakož i přečerpáváním. Pro sušení obrobků se použije vakuového sušicího zařízení.

Toto opatření má tu výhodu, že při vhánění vzduchu je dosaženo dostatečného promíchávání pracovní lázně, protože stoupající vzduchové bublinky vlivem adhezních sil unášejí s sebou částice nečistoty, i když tyto jsou těžší než pracovní kapalina. Kromě toho je ponecháváním obrobků v jedné a téže nádrži dosaženo toho, že obrobky přijdou do styku s okolní atmosférou jen v nepatrném rozsahu. A konečně vakuové sušení zajišťuje sušení, spořící energii.

Avšak i toto známé zařízení s uvedeným známým postupem má nevýhodu v tom, že v důležité první fázi procesu čištění, totiž při zaplavení nádrže, nenastává dostatečný čisticí účinek, zejména ohledně hrubých nečistot, že při následujících způsobových krocích ještě po určitou dobu setrvává kontakt mokrých obrobků s vnější atmosférou, a že konečně obrobky nejsou na

-3 CZ 283370 B6 určitých částech (slepých dírách, dutinách, naběrácích plochách) dostatečně promíchávanou lázní oplachovány.

Z DD-PS 91 177 je známý způsob čištění kancelářských strojů a podobných mechanických přístrojů. Podle něho se uvedené kancelářské stroje čistí v lázni, v níž jsou vytvořeny sloupce bublin, vytvářených pulzujícím proudem plynu.

Z FR-PS 1 410 251 je známé čisticí zařízení nemocničního nářadí, u něhož se čisticí kapalina pohybuje pomocí tlakového vzduchu stříkáním a podobně.

Z US-PS 2 567 820 je známé čisticí zařízení pro malé strojní součásti, u něhož se malé strojní součásti umístí v koši, jehož dno je tvořeno mřížkou. Pod mřížkou je umístěn trubkový prstenec, jehož horní strana je opatřena výstupními otvory pro plynové bubliny.

Z DE-GM 84 37 870 je známé zařízení k praní kovových obrobků, u něhož je prací kapalina stříkána na obrobky pomocí trysek, a sice s rychlostí mezi 18-55 m/s.

Z DE-OS 37 15 332 jsou známé způsob a zařízení k čištění obrobků, u nichž se opět obrobky umístí v ponorné lázni, do níž se vhání vzduch nebo jiný plyn. Přitom se částice nečistot, unášené plynovými bublinami, odlučují z lázně pomocí přepadu na horním okraji.

Úkolem vynálezu proto je vytvořit způsob a zařízení k zpracování obrobků, zejména čištění obrobků, které nebudou mít uvedené nevýhody, a které celkově zvýší účinek čištění kovových obrobků.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje způsob zpracování obrobků kapalinou, zejména čištění kovových obrobků pro tepelné zpracování, následující za čištěním, podle vynálezu, jehož podstatou je, že

a) obrobky se dopraví do prací nádrže,

b) napustí se ponorná lázeň pracovní kapaliny o objemu mezi 1 m³ a 10 m³, s teplotou mezi 50 °C a 90 °C, v níž jsou obrobky v podstatě ponořeny,

c) prací nádrž se tlakotěsně uzavře tak, že nad ponornou lázní zůstane vzduchový prostor,

d) směs vzduch/pára, přítomná ve vzduchovém prostoru, se evakuuje až na podtlak, ležící pod tlakem nasycených par pracovní kapaliny ponorné lázně při této teplotě,

e) při vařící se ponorné lázni se udržuje podtlak po předem určenou dobu,

f) vzduchový prostor se odlehčí na okolní tlak a

g) ponorná lázeň se vypustí.

Způsob podle vynálezu způsobuje totiž var při podtlaku, to znamená var ponorné lázně již při teplotě, která leží zřetelně pod teplotou, při níž by se ponorná lázeň vařila při normálním okolním tlaku.

Tímto způsobem se proto v ponorné lázni tvoří plynové bublinky již při teplotě, která leží výrazně pod 100 °C, přičemž tyto plynové bublinky v ponorné lázni stoupají nahoru a proudí kolem obrobků. Plynové bublinky se však vytvářejí nejen jako u známých způsobů na dnu prací

-4CZ 283370 B6 nádrže, vytvářejí se na každém místě ponorné lázně, to znamená i uvnitř slepých děr, tak zvaných sběracích ploch a podobně, které u dosavadních ponorných lázní byly vháněnými vzduchovými bublinkami nedosažitelné.

Tímto způsobem mohou být proto promíchávány i normálně nepřístupné oblasti obrobků uvedenými vznikajícími bublinkami. Proto i v těchto oblastech dojde ktomu, že stoupající bublinky působením adhezních sil unášejí s sebou částice nečistot a odstraňují je tudíž z normálně nepřístupných oblastí.

Další podstatná výhoda způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se pracuje s teplotami ponorné lázně, ležícími výrazně pod bodem varu při normálním tlaku, tedy pod 100 °C. Proto je možno použít i ty pracovní kapaliny, jejichž chemické pracovní přísady mají svoji optimální účinnost pouze při teplotách, ležících výrazně pod 100 °C, a které se proto nemohly použít u známých způsobů ve vařících pracovních lázních, protože tyto přísady při 100 °C nevýhodně mění své chemické vlastnosti.

Způsob podle vynálezu proto otevírá zcela nové spektrum možností zpracování, protože nyní mohou být použita i ta pracovní média, která z uvedených důvodů byla nepoužitelná.

Se zvláštní výhodou se způsob podle vynálezu může použít i u naskládaného nebo nasypaného materiálu, který nemohl být pomocí známých způsobů a zařízení pro vhánění vzduchových bublinek do pracovní lázně dostatečně promícháván, protože i zde plynové bublinky proudí kolem velkého množství obrobků. Není tedy zapotřebí ve většině případů použití ani žádných umělých zásahů, například v bubnu, otáčejícím se v ponorné lázni, do něhož jsou obrobky nasypány, aby všechny nasypané obrobky (například šrouby a podobně) byly vystaveny účinku plynových bublin.

Podle výhodného provedení způsobu podle vynálezu se podtlak nastaví tak, že odpovídá tlaku nasycených par pracovní kapaliny ponorné lázně při dané teplotě, sníženému alespoň o hydrostatický tlak na dnu prací nádrže.

Toto opatření má tu výhodu, že celá ponorná lázeň se uvede do varu i potom, když je vodní sloupec v prací nádrži relativně vysoký.

Podle dalšího výhodného provedení způsobu podle vynálezu se při krocích d) a e) vhání do ponorné lázně plyn.

Toto opatření má dvě různé výhody. Za prvé slouží vháněný plyn jako oplachovací plyn pro vývěvu, připojenou k prací nádrži, která proto z prací nádrže odsává směs vzduch/pára, přičemž podíl vzduchu projde vývěvou a podíl páry zkondenzuje, jak bude ještě objasněno. Za druhé má vhánění plynu tu výhodu, že se dosáhne přídavného promíchávání, které zpracovávání umocňuje.

Podle dalšího výhodného provedení se proto plyn vhání ode dna prací nádrže tak, že plynové bublinky proudí kolem obrobků.

Tímto způsobem se dosáhne té výhody, že veškerý obsah nádrže, to jest všechny dávky obrobků, jsou obtékány plynovými bublinkami co nej rovnoměrněji.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu se směs vzduch/pára vede kondenzátorem, přičemž dále se pracovní kapalina, zkondenzovaná v kondenzátoru, vede zpět do nádrže. Toto opatření má výhodu v tom, že se zabrání zahuštění, popřípadě vysolování pracovní kapaliny, která by vznikla, když by se z pracovní lázně neustále odváděla pára, zatímco rozpuštěné pracovní látky v lázni zůstávají. Zpětným vedením zkondenzované pracovní kapaliny se tomuto účinku zabrání,

-5CZ 283370 B6 takže způsobem podle vynálezu je možno pracovat dlouho soběstačně, to znamená bez doplňování pracovních kapalin.

Podle výhodného provedení vynálezu se jako pracovní kapalina použije oplachovací kapalina nebo alternativně čisticí kapalina.

Přitom je výhodné, když je čisticí kapalinou voda, do níž je přidán měkký čisticí prostředek, rozpouštějící tuky, nevyvolávající žádné chemické reakce s povrchem obrobků a/nebo nepodporující takové chemické reakce.

Toto opatření je výhodné proto, že po praní nezůstávají na povrchu obrobků žádné zbytky čisticího prostředku.

Podle dalšího výhodného provedení je čisticí prostředek neutrální až mírně alkalický.

Toto opatření má za prvé tu výhodu, že kovy, popřípadě kovové slitiny, nejsou v tomto rozsahu pH vodových médií napadnutelné, a že tato média jsou pro okolní prostředí neutrální a jsou neškodná pro osoby, které s nimi manipulují.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu se kroky b) až g) provádějí několikrát za sebou se stejnými nebo různými pracovními kapalinami.

Výhodou tohoto opatření je velmi velká flexibilita, protože je možno provádět za sebou jen oplachování, jen čištění nebo kombinované čištění nebo oplachování nebo jiné pracovní postupy.

V tomto případě je zvlášť výhodné, když se jako oplachovací kapalina použije zcela odsolená voda, která se po kroku g) smísí s čisticím prostředkem a použije se pro další následující provádění způsobu podle vynálezu jako čisticí kapalina.

Toto opatření má tu výhodu, že použitá oplachovací lázeň se může dále použít ještě jako čisticí lázeň, přičemž pro čisticí kapalinu se výborně hodí jako výchozí látka odsolená voda.

Podle dalších provedení vynálezu se při kroku e) nechá ponorná lázeň recirkulovat a mimo prací nádrž se čistí.

Toto opatření má tu výhodu, že je zaručena dlouhá doba provozu, aniž by bylo nutno přivádět a odvádět pracovní kapaliny.

Dále je výhodné, když při kroku e) se ponorná lázeň mechanicky promíchává. Rovněž toto opatření má tu výhodu, že se umocňuje účinek zpracování, když se s existujícími chemickými účinky a odváděním částic pomocí parních bublinek spojí ještě mechanické působení na povrch obrobků.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu se krok e) provádí po dobu 1 až 20 minut.

Tato doba zpracování se osvědčila pro var při podtlaku, může se však rozšířit dolů a zejména nahoru, v případě, že je to zapotřebí.

Zvlášť výhodné je dále, když se kroky d) až f) provádějí pulzované, s měnící se amplitudou podtlaku.

Výhoda tohoto provedení je v tom, že pracovní lázeň se může uvést do varu jednou nebo víckrát s tím výsledkem, že obrobky jsou promývány zvlášť intenzivně.

-6CZ 283370 B6

Podle další výhodné varianty způsobu podle vynálezu se obrobky při kroku b) nejprve po dobu mezi 1 až 10 minutami oplachují beztlakovým proudem pracovní kapaliny, přičemž proud má nastavený průtok mezi 100 a 300 m³/h na m² plochy obrobků a pracovní kapalina se kontinuálně z prací nádrže vypouští odtokem, přičemž potom se odtok uzavře, dokud se prací nádrž proudem nenaplní až do předem stanovené výšky.

Toto opatření má tu výhodu, že i ve velmi kritické první fázi zpracování, například čištění, je dosaženo oplachováním obrobků beztlakovým proudem velmi velkého průtoku, takže obrobky jsou zpracovány, respektive vyčištěny již ve velkém rozsahu stím výsledkem, že například následující čištění se potom provádí již u značně vyčištěnějších obrobků, než tomu bylo podle známých způsobů.

Beztlakový proud, proudící kolem obrobků s velmi vysokým průtokem, se dostává navíc i do nepřístupných oblastí obrobků, tvoří tam víry a unáší odtud částice nečistot. Toho není známými zařízeními dosaženo, protože u nich se pracuje s tenkými paprsky kapaliny pod vysokým tlakem, takže za prvé jsou oplachovány části povrchů obrobků jen bodovitě a za druhé, jak již bylo uvedeno, jsou vnitřní oblasti obrobků nedosažitelné.

Ve srovnání sjiž známými způsoby vhánění vzduchu má způsob podle vynálezu tu výhodu, že již před napuštěním čisticí lázně byly obrobky již delší dobu oplachovány, přičemž v této době ještě neprobíhalo působení vháněním vzduchu nebo vytvářením plynových bublinek.

Podle dalšího výhodného provedení způsobu podle vynálezu se při kroku g) obrobky oplachují s výhodou pomocí již uvedeného beztlakového proudu pracovní kapaliny a při průtoku, který odpovídá 80 % až 100 % uvedeného průtoku.

Toto opatření má výhodu v tom, že obrobky nejsou v žádném okamžiku při vypouštění ponorné lázně vystaveny účinku vnějšího vzduchu, proudícího dovnitř, což by mohlo vzhledem k vysoké teplotě, kterou obrobky mají, okamžitě způsobit vznik koroze a podobně, protože obrobky jsou v této době na svém povrchu vysoce aktivní.

Přitom je dále výhodné, když se po kroku g) vytvoří v prací nádrži podtlak, s výhodou mezi 60 a 350 hektopascaly po dobu 3 až 10 minut.

Výhodou tohoto opatření je, že obrobky se mohou sušit pomocí podtlaku v téže prací nádrži. Ohřáté obrobky, které v tomto okamžiku mají teplotu ponorné lázně, to znamená například 85 °C, mají naakumulováno vlastní teplo v dostatečném množství pro odpaření ulpělých zbytků pracovní kapaliny. Když se v tomto okamžiku vytvoří v prací nádrži podtlak, tak se odpařené podíly kapaliny odstraní a obrobky jsou zcela suché před tím, než se prací nádrž znovu otevře a obrobky přijdou do styku s okolním vzduchem.

Výše uvedený úkol dále splňuje zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu, sestávající ztlakotěsně uzaviratelné prací nádrže o kapacitě mezi 1 alOm³, s prvními prostředky pro dopravení obrobků do prací nádrže, s druhými prostředky pro napouštění ponorné lázně, v níž jsou obrobky v podstatě ponořeny, přičemž nad ponornou lázní zůstane v prací nádrži vzduchový prostor, a s prostředky k vytváření podtlaku v prací nádrži, přičemž podstatou vynálezu je, že prostředky pro vytváření podtlaku jsou připojeny na vzduchový prostor a dimenzovány pro umožnění evakuování vzduchového prostoru až na podtlak, ležící po předem stanovenou dobu pod tlakem nasycených par pracovní kapaliny ponorné lázně při dané teplotě.

Tato opatření mají tu výhodu, že je možno použít dosavadní prací nádrže, které je nutno pouze nepatrně upravit pro provádění způsobu podle vynálezu.

-7 CZ 283370 B6

Rozumí se, že vpředu i dále uvedené znaky vynálezu je možno použít nejen v udané kombinaci, nýbrž i v jiných kombinacích nebo i samostatně, aniž by se vybočilo z rámce vynálezu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje velmi schematicky celkový pohled na jedno příkladné provedení zařízení k čištění kovových obrobků, obr. 2 podobný pohled jako na obr. 1, pro objasnění způsobového kroku beztlakové oplachování, obr. 3 pohled podobný jako na obr. 1, pro objasnění způsobového kroku beztlakové oplachování a naplňování, obr. 4 pohled podobný jako na obr. 1, pro objasnění způsobového kroku recirkulace s promícháváním probubláváním, obr. 5 pohled podobný jako na obr. 1, pro objasnění způsobového kroku beztlakové oplachování a vypouštění, obr. 6 pohled podobný jako na obr. 1, pro objasnění způsobového kroku vakuové sušení, obr. 7 pohled podobný jako na obr. 1, pro objasnění způsobového kroku podtlakový var, obr. 8 variantu prací nádrže, znázorněné na obr. 1 až 7, s bočním vháněním vzduchu, obr. 9 a 10 velmi schematicky bokorys a nárys další varianty prací nádrže podle vynálezu ve vodorovném uspořádání.

Příklady provedení vynálezu

Zařízení 10, znázorněné na obr. 1, obsahuje prací nádrž 12, první nádrž 14 pro první pracovní kapalinu, druhou nádrž 16 pro druhou pracovní kapalinu, vakuovací stanici 18, filtrační zařízení 20 a zařízení 22 pro vhánění plynu do prací nádrže 12.

Prací nádrž 12 má kruhový průřez aje na své horní straně uzavřena víkem 26. Ve vnitřním prostoru prací nádrže 12 je umístěno přidržovací zařízení 28, upravené pro umístění dávky obrobků 30. Přidržovací zařízení 28 může být vloženo při otevřeném víku 26 ve svislém směru shora do prací nádrže 12, nebo z ní opět vyjmuto ven.

Obrobky 30 jsou s výhodou kovové obrobky, to znamená běžné strojní součásti, které se budou později tepelně zpracovávat, například nitrocementováním. Obrobky 30 proto mají různé konstrukční dutiny, díry a podobně, které jsou otevřeny nahoru, dolů nebo do stran.

Dále je v přidržovacím zařízení 28 přidržován buben 32, opatřený vodorovným hřídelem 34. Hřídel 34 prochází bočně stěnami prací nádrže 12 aje proto poháněn pohonem 36, umístěným mimo prací nádrž 12.

Buben 32 slouží pro umístění zde blíže neznázoměného sypkého materiálu. Buben 32 je proto vytvořen tak, zeje na svém obvodu opatřen otvory, takže kapalina a plynové bubliny jím mohou procházet, přičemž sypký materiál, umístěný v bubnu 32, v tomto bubnu 32 zůstává.

Prací nádrž 12 je na svém horním okraji opatřena přepadem 38. Na obrázcích je přepad 38 na prací nádrži 12 zakreslen jako vnější přepad, upravený kolem dokola. Podle výhodného provedení vynálezu však může být přepad uspořádán na vnitřní straně prací nádrže 12. Tímto způsobem se přemístí průběh způsobu podle vynálezu do vnitřku prací nádrže 12, což má výhodu vzhledem k využívání podtlaku.

Přepad 38 je na jedné straně spojen potrubím 40 s druhou nádrží 16, která ve znázorněném příkladu provedení obsahuje čisticí kapalinu 42. Přepad 38 je dále spojen potrubím 48 s první nádrží 14, která ve znázorněném příkladu provedení obsahuje oplachovací kapalinu 47. Potrubí 40 a 48 jsou opatřena ventily, aby mohlo být spojení mezi přepadem 38 a nádržemi 14 a 16 buď otevřeno nebo zavřeno, jak bude dále ještě obšírně popsáno.

-SCZ 283370 B6

Druhá nádrž 16, obsahující čisticí kapalinu 42, je potrubím 41 spojena se sací stranou čerpadla

43. Čerpadlo 43 je výstupní stranou spojeno potrubím 44 s trubkovým hrdlem 46, uspořádaným ve dnu prací nádrže 12. I zde jsou mezi nádrží 16 a čerpadlem 43 nebo čerpadlem 43 a trubkovým hrdlem 46 upraveny příslušné ventily, jak bude dále ještě blíže objasněno.

Čerpadlo 43 je na své sací straně kromě toho potrubím 45 spojeno s první nádrží 14, obsahující oplachovací kapalinu 47.

Nádrže 14 a 16 jsou v oblasti svých den opatřeny vždy topením 49.

Podle druhé nádrže 16 je na obr. 1 znázorněno, že druhá nádrž 16 je opatřena bočně uspořádaným předběžným odlučovačem 50, spojeným přepadem s vlastním vnitřním prostorem druhé nádrže 16. Tento předběžný odlučovač 50 je dále neznázoměným potrubím a čerpadlem spojen s druhou nádrží 16, takže z předběžného odlučovače 50 může být kapalina přečerpávána do druhé nádrže 16. Nádrže 14 a 16 jsou opatřeny přepady, takže vyplavavší nečistoty kapalin 42 a 47 se dostanou do předběžného odlučovače 50. V předběžném odlučovači 50 je v činnosti opět sběrač nebo stahovač, který nečistoty sbírá, přičemž tyto nečistoty mohou být dále odstraňovány.

Předběžný odlučovač 50 je dále spojen s filtračním zařízením 20, které obsahuje filtr 55 a odlučovač 54 oleje. Toto filtrační zařízení 20 není bezpodmínečně zapotřebí, může však být připojeno jako přídavné.

Filtr 55 slouží k oddělování pevných látek z kapaliny, přicházející z předběžného odlučovače 50. Účelem odlučovače 54 oleje je oddělování olejových fází z této kapaliny, přičemž oddělené olejové fáze se odvádějí odvodem 57 oleje a dopravují na místo, kde se provede jejich zneškodnění. Kapalina, která opouští filtr 55, může být znovu přiváděna do druhé nádrže ]6.

Vakuovací stanice 18 obsahuje vývěvu 70, spojenou potrubím 71 s vnitřním prostorem prací nádrže 12. Potrubí 71 s výhodou ústí do prací nádrže 12 těsně pod přepadem 38.

Výtlačná strana vývěvy 70 je spojena s vymrazovací jímkou 72 a se sběračem 73. Rovněž v potrubí 71 je upraven ventil, jak bude ještě blíže dále objasněno.

Prací nádrž 12 je možno v oblasti víka 26, respektive přepadu 38, vakuotěsně uzavřít.

Zařízení 22 pro vhánění plynu do prací nádrže 12 je tvořeno tlakovou nádobou 60, v níž je uložen pod tlakem plyn. Tlaková nádoba 60 může být připojena na kompresor na obr. 1 neznázoměný. Rovněž je možno místo kompresoru použít dmýchadlo. Plynem, zpracovávaným v zařízení 22, je s výhodou vzduch, je však možno použít i netečný ochranný plyn. Rovněž je možno vytvořit zařízení 22 tak, že plyn se ohřeje před tím, než se přivede do prací nádrže 12.

Tlaková nádoba 60 je potrubím 61, v němž jsou uspořádány příslušné regulační ventily tlaku, spojena s hrdlem 62, procházejícím stěnou prací nádrže 12. Odtud vede potrubí 61 do deskovitého dutého tělesa 63, uspořádaného v oblasti dna vnitřního prostoru prací nádrže 12. Deskovité duté těleso 63, jehož rovina desky se rozkládá přibližně horizontálně, vyplňuje s výhodou pokud možno úplně vnitřní průřez prací nádrže 12 v oblasti dna. V každém případě je snahou, aby rozměry dutého tělesa 63, ve svislém pohledu, byly přibližně stejně velké jako rozměry přidržovacího zařízení 28.

Deskovité duté těleso 63 může být v příkladech provedení vynálezu provedeno z plechů z ušlechtilé oceli, přičemž horní desková plocha, tvořená plechem z ušlechtilé oceli, může být opatřena otvory 65. Otvory 65 mají průměr asi 1 mm a jsou uspořádány ve vzájemném odstupu vždy s výhodou 25 mm.

-9 CZ 283370 B6

Alternativně k dutému tělesu 63 z plechů z ušlechtilé oceli je možno použít i porézní keramický materiál, který trubku pro rozvádění vzduchu uzavře a jehož póry potom vzduch proudí.

A konečně je zařízení 10, znázorněné na obr. 1, ještě opatřeno elektronickým řídicím přístrojem 75, na jehož vstupy 76 je možno přivádět parametry způsobu podle vynálezu, přičemž výstupy 77 řídí agregáty zařízení 10, zejména četné ventily a čerpadla.

Způsob, proveditelný zařízením 10 podle obr. 1, bude blíže objasněn dále podle schémat na obr. 2 až 7.

K přípravě způsobu podle vynálezu se (neznázoměno) víko 26 prací nádrže 12 otevře, aby bylo možno pomocí jeřábu nebo podobně dopravit shora do prací nádrže 12 přidržovací zařízení 28 s obrobky 30.

Po provedení tohoto úkonu se prací nádrž 12 opět víkem 26 uzavře. V této fázi způsobu podle vynálezu ještě nemusí být uzávěr přitom vakuotěsný, musí však vytvářet dobrou ochranu proti stříkající vodě.

Na obr. 2 je nyní znázorněn první vlastní způsobový krok.

Pomocí řídicího přístroje 75, kterému byly před tím dodány požadované způsobové parametry, se nejprve jako příprava k provádění způsobu podle vynálezu nastaví topení 49 v druhé nádrži 16 s čisticí kapalinou 42 a paralelně s tím rovněž topení 49 v první nádrži 14 s oplachovací kapalinou 47, pokud je oplachování zapotřebí. Tímto způsobem se čisticí kapalina 42 a popřípadě i oplachovací kapalina 47 ohřejí, a sice na teplotu mezi 50 °C a 90 °C, s výhodou v rozsahu mezi 80 °C a 90 °C. To je teplota, při níž mají čisticí a oplachovací prostředky (pokud se přidávají), svůj optimální pracovní rozsah, protože tyto prostředky se při ještě vyšších teplotách chemicky mění a při nižších teplotách jejich čisticí nebo oplachovací účinek klesá.

Jakmile jsou kapaliny 42 a popřípadě 47 ohřátý na požadovanou pracovní hodnotu, otevře řídicí přístroj 75 potřebné ventily. Za prvé se otevře ventil 41a v potrubí 44, které spojuje druhou nádrž 16 se sací stranou čerpadla 43. Dále se otevře ventil 51a v potrubí 51, které spojuje výtlačnou stranu čerpadla 43 se sprchou 52. A konečně se otevře ventil 67a v potrubí 67, které spojuje potrubím 66 trubkové hrdlo 65 prací nádrže 12, působící jako odtok, s druhou nádrží 16.

V důsledku těchto opatření se spojí oběh čisticí kapaliny 42, který vede z druhé nádrže 16 přes ventil 41a, potrubí 41, čerpadlo 43, potrubí 51 a ventil 51a do sprchy 52. Dopravní výkon čerpadla 53, popřípadě průtočné průřezy ventilů 41a a 51a se přitom elektronickým řídicím přístrojem 75 nastaví tak, že ze sprchy 52 vystupuje beztlakový proud 80 čisticí kapaliny 42, jehož průtok se nastaví do rozsahu 100 m³/h a 300 m³/h na m² povrchu obrobků 30.

Proud 80 oplachuje proto obrobky 30 beztlakově a dostane se trubkovým hrdlem 65, působícím jako odtok, potrubími 66 a 67, jakož i otevřeným ventilem 67a opět do druhé nádrže 16.

Beztlakovým proudem 80 se obrobky 30 předčišťují, protože tento proud 80 strhává ulpělé nečistoty, zejména pigmentové nečistoty, avšak i tuky, s sebou a odvádí je.

Čisticí kapalina 42 je přitom s výhodou tvořena vodovým roztokem nepěnivého neutrálního čisticího prostředku s dočasnou ochranou proti korozi. Takový neutrální čisticí prostředek má sice relativně malé olejové emulgační účinky, avšak je absolutně nezávadný z ekologického hlediska a žádným způsobem nepoškodí ani čištěné obrobky, ani osoby, které s touto kapalinou manipulují. Mírně alkalická dočasná ochrana proti korozi zůstává ulpělá na obrobcích jako tenká ochranná vrstva a při teplotách nad 300 °C se zcela beze zbytku odpaří.

- 10CZ 283370 B6

Způsobový krok, objasněný vpředu podle obr. 2, bude nyní prováděn po dobu s výhodou mezi 1 minutou a 10 minutami.

Když uplynul uvedený časový úsek, přepne řídicí přístroj 75 postup do dalšího způsobového kroku, který je znázorněn na obr. 3.

V průběhu tohoto dalšího způsobového kroku zůstává spojení mezi druhou nádrží 16 přes čerpadlo 43 do sprchy 52 nezměněno. Na rozdíl od předcházejícího způsobového kroku se však nyní ventil 67a v potrubí 67 uzavře, takže prací nádrž 12 nemá žádný odtok.

V důsledku toho se vytvoří v prací nádrži 12 ponorná lázeň 83, jejíž hladina 85 plynule stoupá, což je naznačeno šipkou 86.

Prací nádrž 12 se proto plynule plní teplou čisticí ponornou lázní 83 a tento způsobový krok trvá tak dlouho, dokud se neoznámí (neznázoměný) ukazatelem stavu naplnění, že hladina 5 kapaliny dosáhla přepadu 38. Jakmile k tomu dojde, uvedený způsobový krok se ukončí.

Obr. 4 znázorňuje další způsobový krok, při němž ponorná lázeň 83 recirkuluje aje promíchávána.

Pro vytvoření recirkulace se nejprve sice udržuje spojení mezi druhou nádrží 16 a sprchou 52, avšak například zmenšením dopravního výkonu čerpadla 43, například o 30 % až 80 %, takže ze sprchy 52 nyní vystupuje jen mnohem menší proud 80'.

Řídicí přístroj 75 nyní otevře ventil 40a v potrubí 40 mezi přepadem 38 a druhou nádrží 16, takže čisticí kapalina 42, přepadávající přes přepad 38, nyní může být odváděna do druhé nádrže 16.

Jakmile hladina 85 kapaliny dosáhla přepadu 38, může se alternativně uzavřít ventil 51a v potrubí 51 ke sprše 52 a otevřít spojovací ventil 51b, který spojuje výtlačnou stranu čerpadla 43 se dnem prací nádrže 12. Přívodem kapaliny ode dna prací nádrže 12 se dosáhne toho, že pouze kapalina, která obsahuje v důsledku stoupajících plynových bublin nečistoty vynesené nahoru, opouští prací nádrž 12 tak, že ihned přeteče přes přepad 38, a nikoli ta kapalina, která byla přivedena sprchou 52.

Současně ovládá řídicí přístroj 75 zařízení 22 pro vhánění plynu tím, že se otevře ventil 61a v potrubí 61 mezi tlakovou nádobou 60 a deskovým dutým tělesem 63.

V důsledku toho vystupují plynové bubliny ve velkém objemu z deskového dutého tělesa 63 a oplachují obrobky 30 za současného promíchávání čisticí ponorné lázně 83.

Plyn, respektive vzduch, který vystupuje z deskového dutého tělesa 63, je v něm pod tlakem, který jev oblasti otvorů 65 nepatrně menší než v těchto místech panující okolní tlak. Tlakový vzduch vystupuje velkým počtem otvorů 65 ve formě malých plynových bublin z deskového dutého tělesa 63 ven, přičemž tyto plynové bubliny v důsledku tlaku plynu a vztlaku proudí rychle nahoru k přepadu 38.

Ty plynové bubliny, které narážejí na spodní stranu obrobků 30, se od ní odchylují do stran, takže na svislých stěnách nebo dírách obrobků 30 se vytvoří hustší proud plynových bublinek, pokud tyto stěny nebo díry jsou svislé nebo skloněné vůči svislici. Bublinky jsou v důsledku adhezních sil a vlivem turbulence kapaliny vedeny i podél homí strany obrobků 30, takže i v těchto místech existuje silný ohyb čisticí kapaliny 42.

- 11 CZ 283370 B6

Vzduchové bublinky, proudící z otvorů 65, neprobíhají tedy vlivem četných odrazů přidržovacím zařízením 28, respektive v něm umístěnými obrobky 30, v přímém směru, nýbrž jejich dráha je hadovitě zakřivena a částečně je rozvířena.

Vzduchové bublinky probíhají i bubnem 32, takže i sypký materiál v něm umístěný je bublinkami oplachován, když se buben 32 otáčí.

Pro promíchávání čisticí ponorné lázně 83 může být ventil 61a řídicím přístrojem 75 udržován bud’ kontinuálně otevřený, přičemž intenzita promíchávání může být ovlivněna proudem vzduchu. Alternativně je však rovněž možné střídavě ventil 61a předem určeným způsobem otevírat a zavírat, takže se potom pracuje s pulzujícími tlakovými rázy. Tímto způsobem může být vháněn tlakový vzduch, například v časových úsecích asi 10-15 sekund, krátkodobě pod tlakem 0,5-1 MPa do prací nádrže 12.

Zejména u obrobků 30, silně znečištěných pevnými látkami, jako je pigmentová nečistota, písek, špony po obrábění nebo kal po vrtání, se v počáteční fázi čisticího postupu pracuje s velmi vysokým pulzujícím tlakem as vysokou frekvencí. Intenzivní rozvíření vede ktomu, že tyto pevné částice mohou být odtrženy od obrobků 30 samotným mechanickým účinkem. Dále se ukázalo, že pevné částice, ačkoliv mají větší hustotu než čisticí kapalina 42, obsažená v prací nádrži 12, se vzhledem k adhezním silám rychle dostanou na povrch, to jest do oblasti přepadu 38. Tam se tyto nečistoty odvádějí potrubím 40 do druhé nádrže 16. Při extrémně znečištěných obrobcích 30 může být v oblasti přepadu 38 upraven i filtr hrubých nečistot.

Použitím zmíněného nepěnivého neutrálního čisticího prostředku je zajištěno, že i při intenzivním vhánění plynu do prací nádrže 12 se netvoří žádná nadměrná pěna.

Protože má čisticí kapalina 42 pracovní teplotu, dojde k odmašťování obrobků 30 prostřednictvím pracích látek, obsažených v pracím prostředku, například aniontových povrchově aktivních látek, to znamená, že nastane čištění od ulpělých mazacích olejů a podobně.

Rozumí se, že i množství cirkulující kapaliny, která je dodávána při tomto způsobovém kroku čerpadlem 43, se může nastavit podle stupně znečištění obrobků 30. Dopravní výkon čerpadla je možno přitom měnit i při průběhu tohoto způsobového kroku tím, že například se nejprve pracuje s vyšším průtokem a teprve potom s nižším průtokem.

Způsobový krok, popsaný podle obr. 4, se s výhodou provádí po dobu mezi 3 minutami a 15 minutami.

Po uplynutí uvedeného časového úseku přepne řídicí přístroj 75 průběh do dalšího způsobového kroku, který je popsán podle obr. 5.

Za tím účelem přepne řídicí přístroj 75 čerpadlo 43 opět na dopravní výkon, který zcela nebo téměř odpovídá dopravnímu výkonu způsobového kroku, popsaného podle obr. 3. Ze sprchy 52 nyní opět vystupuje proud 80, jehož průtok leží mezi 100 m³/h a 300 m³/h. Současně se však opět otevře ventil 67a v potrubí 67, takže ponorná lázeň 83 z prací nádrže 12 odtéká, jak je naznačeno na obr. 5 dolů směřující šipkou 86' na hladině 85 kapaliny.

Setrvalé beztlakové oplachování obrobků 30 u způsobového kroku, znázorněného na obr. 5, má následující smysl:

Když v důsledku vypuštění ponorné lázně 83 klesne hladina 85 kapaliny, může se stát, že částice nečistoty, které při vypouštění vyplavaly, se usadí na obrobcích 30, když hladina 85 kapaliny míjí tyto obrobky 30. Tomu se však zabrání tím, že se stále seshora, totiž ze sprchy 52, přivádí

- 12CZ 283370 B6 dostatečně čerstvá, to znamená vyčištěná čisticí kapalina 42, protože potom jsou obrobky 30 i při odtékání ponorné lázně 83 neustále oplachovány.

Za druhé má přepnutí na beztlakový proud 80 ten smysl, že obrobky 30 vůbec nebo téměř nepřijdou do styku s okolním vzduchem. Při odtékání ponorné lázně 83 musí být totiž (neznázoměno) umožněn přívod vzduchu do vnitřního prostoru prací nádrže 12, aby mohla ponorná lázeň 83 odtékat. Přivedený čerstvý vzduch by však mohl vyvolat chemické reakce na povrchu obrobků 30, který je v tomto okamžiku vysoce aktivní, což je nežádoucí. Rovněž z tohoto důvodu je výhodné, když jsou obrobky 30 neustále pokryty filmem kapaliny trvalým io beztlakovým oplachováním.

Když ponorná lázeň 83 odtekla, což se oznámí vhodnými čidly stavu naplnění (neznázoměno), přepne řídicí přístroj 75 postup na další způsobový krok, který je znázorněn na obr. 6.

Pro tento způsobový krok musí být víko 26 prací nádrže 12 uzavřeno tlakotěsně.

Nyní řídicí přístroj 75 otevře ventil 71a v potrubí 71 mezi vnitřním prostorem prací nádrže 12 a vývěvou 70. Současně se vývěva 70 zapne.

Na tomto místě je nyní nutno se zrakem přesvědčit, že obrobky 30 mají v tomto okamžiku teplotu ponorné lázně 83, to znamená, že mají teplotu například mezi 80 °C a 90 °C.

Vývěva 70 nyní vytváří ve vnitřním prostoru prací nádrže 12 podtlak. Při tlaku asi 800 hektopascalů nastane odpaření zbytkové kapaliny na obrobcích 30 a vodní pára se, jak je na 25 obr. 6 naznačeno šipkami 90, odsává potrubím 7L Vývěva 70 nyní zmenšuje tlak v prací nádrži 12 na 200-300 hektopascalů, což odpovídá tlaku páry při teplotě vody 60 °C až 80 °C.

V důsledku toho se kapalina, nacházející se ještě na obrobcích 30, odpaří, přičemž odpařování probíhá na rovných površích rychleji než v dírách, dutinách nebo tak zvaných naběrácích plochách, to znamená nahoru otevřených prohlubeninách obrobků 30.

Sušení potom probíhá po dobu mezi 3 a 10 minutami. Jakmile se z obrobků 30 odpařila poslední kapalina, klesne nárazovitě tlak ve vnitřním prostoru prací nádrže 12, například na 7080 hektopascalů, protože již neexistuje v tomto okamžiku žádná kapalina, která by se mohla odpařit. Vhodným řízením doby nebo popřípadě tlakovým čidlem (neznázoměným), které tento 35 pokles tlaku registruje a oznamuje, se sušení řídicím přístrojem 75 ukončí.

Vždy podle toho, který způsob je zapotřebí, se může nyní nebo ijiž před sušením napojit zpracovávací krok další pracovní kapalinou, například oplachování obrobků 30 oplachovací kapalinou 47, obsaženou v první nádrži 14, Průběh tohoto postupu je přitom stejný, takže je 40 možno použít odkaz na popis podle obr. 2 až 5.

Důležité je v této souvislosti ještě toto:

V průběhu celé doby provádění uvedeného způsobu, zejména v průběhu způsobových kroků, 45 u nichž nastává recirkulace ponorné lázně 83, se příslušná kapalina, například čisticí kapalina 42, kontinuálně čistí, jak již bylo objasněno na začátku podle popisu obr. 1 v souvislosti s filtračním zařízením 20.

To znamená, že zařízení 10 pracuje zcela soběstačně, to znamená, že v průběhu provozu není 50 zapotřebí žádného přívodu nebo odvádění pracovních kapalin.

Teprve tehdy, když je v důsledku zestárnutí některá z kapalin už nepoužitelná, musí se vhodnými zařízeními znovu zpracovat nebo odvést a nahradit novou pracovní kapalinou. V průběhu

- 13 CZ 283370 B6 normálního provozu zařízení 10 je naproti tomu zapotřebí pouze odvádění odfiltrovaných podílů nečistot.

Dále je výhodné, když je základem pracovních kapalin zcela odsolená voda. Zcela odsolená voda se může nejprve použít jako oplachovací kapalina 47, protože se tím zabrání tomu, že by se při sušení (obr. 6) mohly po oplachování tvořit na obrobcích 30 skvrny soli, které by mohly působit rušivě při následuj ícím tepelném zpracování, například při nitrocementování.

Oplachovací kapalina 47 může být nadto ještě potom, když již není použitelná jako oplachovací kapalina, zpracována přísadou vhodného čisticího prostředku a pro další prací postupy použita jako čisticí kapalina 42.1 tímto způsobem je umožněno extrémní využití použitých kapalin, aniž by bylo zapotřebí doplňování nových kapalin.

Obr. 7 znázorňuje možnost promíchávání ponorné lázně 83 podle vynálezu.

U uspořádání podle obr. 7 se s výhodou připojí potrubí 71’ mezi vývěvu 70 a prací nádrž 12 na víko 26.

Způsobový krok, popsaný dále podle obr. 7, je nutno chápat jako alternativu nebo doplnění ke způsobovému kroku promíchávání, objasněnému výše podle obr. 4.

Podle způsobového kroku, znázorněného na obr. 7, se pro promíchávání ponorné lázně 83 zapne řídicím přístrojem 75 vývěva 70 a současně se otevře ventil 71a' v potrubí 7Γ.

Protože je v tomto stavu průběhu celého postupu ponorná lázeň 83 naplněna až k přepadu 38, vytváří vývěva 70 ve zbývajícím malém vzduchovém prostoru 73 v oblasti sprchy 52 velký podtlak.

Podtlak se nyní nastaví tak, že ponorná lázeň 83 teplotě, ležící pod teplotou 100 °C varu vody při atmosférickém tlaku, začne vařit. Za tím účelem musí být podtlak nastaven tak, že odpovídá stavu nasycení vodní páry při příslušné nižší teplotě a navíc je zohledněn hydrostatický tlak v prací nádrži 12, to znamená výška sloupce kapaliny, nacházející se uvnitř prací nádrže 12.

Leží-li například teplota ponorné lázně 83 na 85 °C, odpovídá to tlaku nasycené páry 600 hektopascalů. Když je sloupec kapaliny v prací nádrži 12 vysoký 2 m, je nutno od něj ještě odečíst 200 hektopascalů na hydrostatický tlak, což vede k potřebnému tlaku 400 hektopascalů. Při teplotě 80 °C ponorné lázně 83 a tlaku nasycené páry 500 hektopascalů vznikne po odečtení 200 hektopascalů na vyrovnání hydrostatického tlaku při výšce vodního sloupce 2 m potřebný tlak 300 hektopascalů.

Když se proto nastaví uvedený potřebný tlak 400 (85 °C) nebo 300 (80 °C) hektopascalů, začne se ponorná lázeň 83 vařit, ačkoliv její teplota leží pod 100 °C.

Var ponorné lázně 83 má za následek, že na každém místě ponorné lázně 83 se tvoří parní bubliny, tedy nikoli jen na površích obrobků 30, nýbrž spíše i v dutinách, dírách, slepých dírách, naběrácích prostorech a podobně. Parní bubliny vznikají proto i na těch místech obrobků 30, která nejsou dosažitelná pro plynové bubliny, které jsou vytvářeny zařízením 22 pro vhánění plynu. K tomu přistupuje navíc i to, že i stoupající parní bubliny účinkem adhezních sil unášejí s sebou částice nečistot s tím výsledkem, že i slepé díry, naběrací plochy a podobně se unášením částic nečistot mohou čistit. Přitom se rozumí, že intenzita varu se může vhodným nastavením podtlaku vývěvou 70 měnit. Nečistoty, vynášené nahoru parními bublinami při podtlakovém varu, se shromažďují na povrchu ponorné lázně 83 a po ukončení fáze varu mohou být odváděny přepadem 38 z prací nádrže 12 již popsaným způsobem.

- 14 CZ 283370 B6

Var ponorné lázně 83 je možno vyvolat přitom jak v průběhu čištění, tak i v průběhu oplachování, protože čištění podporuje chemický proces čištění, zatímco při oplachování jsou oplachovány zmíněným způsobem i obtížně přístupné prostory. Rozumí se, že i při podtlakovém varuje možná recirkulace a/nebo promíchávání ponorné lázně 83.

Za tím účelem se sací strana čerpadla 43 spojí potrubím 95 s trubkovým hrdlem 65, přičemž v potrubí 95 je uspořádán ventil 95a.

Vhodným sacím výkonem čerpadla 43 může být nyní přes podtlak, panující v prací nádrži 12, odsávána příslušná pracovní kapalina trubkovým hrdlem 65 a sprchou 52 znovu přiváděna. Rozumí se, že i v tomto případě je možno provádět pomocí vhodných opatření kontinuální čištění příslušné pracovní kapaliny (neznázoměno).

Dále je výhodné, když je v potrubí 71' uspořádán kondenzátor 92, protože vývěva popsaným způsobem odsává páru příslušné pracovní kapaliny a tato pára se nesmí dostat do vývěvy 70. Z toho důvodu je vhodným přívodem vzduchu zajištěno to, že vývěva 70 nasává neustále směs vzduchu a páry, přičemž potom se pára vysráží v kondenzátorů 92 aje přiváděna do příslušné nádrže pro pracovní kapaliny. To má tu výhodu, že se pracovní kapaliny nezahustí, to znamená, že nemají vyšší obsah soli tím, že ztráta vody je udržována co nejmenší.

Množství páry pro vývěvu 70 se zmenší o zkondenzované množství páry, takže vývěva 70 může mít menší rozměry.

Protože vývěva 70, jak již bylo uvedeno, může nasávat pouze nasycený vzduch, přivádí se vzduch, potřebný pro vývěvu 70, s výhodou přes duté těleso 63. Přitom může být nastaveno množství vzduchu, potřebné pro vývěvu 70, tak, že odpovídá právě flotačnímu množství vzduchu.

Způsob podtlakového varu, objasněný podle obr. 7, je nyní možno rozličným způsobem integrovat do dále uvedených způsobových kroků, objasněných podle obr. 2 až 6.

U první alternativy tak může být permanentně použito podtlakového varu u ponořovacího způsobu s tím výsledkem, že v průběhu celé čisticí nebo oplachovací doby dochází k varu při podtlaku.

U druhé alternativy je možno navíc k flotaci použít u ponořovacího způsobu podtlakového varu, to znamená vždy po určitou část doby čištění nebo oplachování.

U třetí alternativy je možno způsob podtlakového varu použít i pulzované vhodným nastavením pomocí řídicího přístroje 75, ať už v průběhu celé doby čištění nebo oplachování, nebo v jednotlivých časových úsecích. Pulzující podtlakový var je možno v tomto případě dosáhnout tím, že se ponorná nádrž 12 vždy silně evakuuje, dokud nenastane efekt varu nebo téměř nenastane, aby potom nárazovým přidáním čerstvého vzduchu bylo způsobeno vyvaření, to znamená uvolnění tlaku.

Čerstvý vzduch může být přitom přiváděn dutým tělesem 63 nebo i sprchou 52.

A konečně je možná i čtvrtá alternativa, u níž se navíc podtlakový var v ponořovacím způsobu použije pro recirkulaci a přídavně i k promíchávání prostřednictvím vhánění vzduchu.

Způsobový krok podtlakového varu může trvat 1-20 minut.

Obr. 8 znázorňuje variantu zařízení 100, přičemž je znázorněna pouze prací nádrž 104, která prakticky odpovídá prací nádrži 12 zařízení 10 podle obr. 1-7. Z toho důvodu budou dále

- 15 CZ 283370 B6 popsány pouze odlišné elementy, přičemž na obr. 8 jsou pro stejné součásti použity částečně stejné vztahové značky.

Rovněž prací nádrž 104 je vytvořena jako nádrž s přibližně kruhovým průřezem, která je na svém dnu opatřena trubkovým hrdlem 105, které zde zastupuje trubková hrdla 46 a 65 prací nádrže 12 z obr. 1-7.

Prací nádrž 104 obsahuje dále buben 106, který se otáčí účinkem pohonu 107 kolem vodorovné osy 108. V bubnu 106 jsou umístěny šestiúhelníkové obrobky 110, 110'... . V oblasti víka 112 je prací nádrž 104 opatřena přepadem 111, který je spojen jak s druhou nádrží 16, obsahující čisticí kapalinu 42, tak i s první nádrží 14. obsahující oplachovací kapalinu 47. Dále je prací nádrž 104 bočními hrdly spojena s vakuovací stanicí 18. Pro provedení způsobu podtlakový var může být ve víku 112 upraveno i hrdlo 114. Na vnitřní straně víka 112 je uspořádána sprcha 113, která slouží již podle objasněného způsobu k beztlakovému oplachování proudem kapaliny obrobků 110, umístěných ve vnitřním prostoru prací nádrže 104.

U čištění, které bylo výše obšírně popsáno podle obr. 4, se prací nádrž 104 naplní čisticí kapalinou 42 až po přepad 111. V prací nádrži 104 je umístěno přidržovací zařízení 118, nesoucí různé další obrobky 120.

Zařízení 122 pro vhánění plynu (u příkladu provedení, znázorněného na obr. 8, je tímto plynem dusík) sestává z dutého tělesa 126, které má dnovou část 130 a boční část 131.

Boční část 131 je umístěna na jedné straně přidržovacího zařízení 118 a alespoň větší částí svého obvodu je obklopuje.

Duté těleso 126 je přitom opět na straně, přivrácené k přidržovacímu zařízení 118, jak již bylo výše objasněno, opatřeno četnými otvory, které jsou v příkladu provedení, znázorněném na obr. 8, vytvořeny jako trysky 128.

Z trysek 128 vystupuje dusík, přicházející z tlakové nádoby 60, ve formě jemných perliček, respektive bublinek 127. Bublinky 127 proudí kolem obrobků 120. jak již bylo výše popsáno, což je naznačeno například šipkou 136.

Provedením boční části 131 se vytvoří i bočně směrovaný proud bublinek 127, jak je naznačeno například šipkou 139. Přitom vznikne linie, zakřivená směrem nahoru, protože bublinky 127, vystupující z bočních trysek 128, mají ihned vzhledem ke vztlaku tendenci stoupat nahoru.

Tlak plynových bublinek 127, vystupujících z bočních trysek 128. se přitom při čištění nastaví tak, že plynové bublinky 127 dosahují alespoň podélné osy prací nádrže 104, to znamená, že viděno na obr. 8 v řezu, jak je naznačeno šipkou 138, zasahují alespoň za polovinu šířky v bočním směru.

Provedením boční části 131, která alespoň částečně obklopuje přidržovací zařízení 118, je zajištěno, že i u komplikovaně tvarovaných obrobků 120 je možno provádět rychlé čištění.

Duté těleso 126 je dále rozděleno oddělovacími šoupátky 132 a 133 na horní část 134, střední část 135 a dnovou část, takže podle druhu obrobků 110, umístěných v prací nádrži 104, se plyn 141 vtlačuje buď pouze v oblasti dna, nebo i dalšími nad sebou uspořádanými bočními částmi 134, 135.

Stoupající plynové bublinky 127 vytvářejí sekundární proudění, naznačené šipkou 137. Kapalina, nacházející se v prací nádrži 104, potom proudí v cirkulujícím oběhu.

- 16CZ 283370 B6

A konečně, na obr. 9 a 10 je znázorněn ještě další příklad provedení zařízení podle vynálezu, které se používá pro provádění způsobu podle vynálezu.

Na obr. 9 a 10 je znázorněno zařízení 150 pro čištění zejména kovových obrobků, obsahující prací nádrž 151. V prací nádrži 151 je opět upraveno přldržovací zařízení 152 pro obrobky. Uspořádání je však na rozdíl od uspořádání podle obr. 1-8 provedeno tak, že přldržovací zařízení 152 je možno z prací nádrže 151 vyjmout ve vodorovném směru vstupními dveřmi 153. Vstupní dveře 153 jsou přitom s výhodou posuvné ve svislém směru, jak je naznačeno šipkou.

Potrubími 154, 155 a 156 je možno přivádět a odvádět kapaliny a plyny, jak již bylo vpředu obšírně popsáno, přičemž průběh celého postupu nevykazuje žádné rozdíly.

To platí zejména i pro sprchu 157, která i u zařízení 150 dodává beztlakový proud vody, i když je účinná plocha horizontálního provedení, znázorněného na obr. 9 a 10, větší než u svislého provedení podle obr. 1-8.

Další zvláštnost zařízení 150 spočívá v tom, že prací nádrž 151 je uspořádána na podstavci 160, který současně nese i nádrže 161 a 162 pro pracovní kapaliny. Ve znázorněném příkladu provedení jsou upraveny opět dvě nádrže 161, 162 pro čisticí kapalinu a oplachovací kapalinu.

Rozumí se, že v rámci vynálezu je možno provádět četné další úpravy, aniž by se vybočilo z jeho rozsahu. Například je možno upravit v prací nádrži 12 přídavné topení, aby se mohlo pracovat i s chladnějšími součástmi, nebo aby se mohlo provádět sušení i s většími zbytky vody tím, že přídavné topení dodá potřebné přídavné odpařovači teplo.

V prací nádrži 12 mohu být upraveny i generátory ultrazvuku pro vytváření kavitací v pracovní kapalině v důsledku extrémních fyzikálních sil. Tímto způsobem je umožněno odstraňovat anorganické látky, pevně ulpělé na obrobcích, stejně jako nečistoty, které se do povrchu obrobků dostaly.

Claims (19)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob zpracování obrobků (30, 110, 120) kapalinou, zejména čištění kovových obrobků pro tepelné zpracování, následující za čištěním, vyznačující se tím, že

   a) obrobky (30, 110, 120) se dopraví do prací nádrže (12, 104, 151) ,

   b) napustí se ponorná lázeň (83) pracovní kapaliny (42, 47) o objemu mezi 1 m³ a 10 m³, s teplotou mezi 50 °C a 90 °C, v níž jsou obrobky (30, 110, 120) v podstatě ponořeny,

   c) prací nádrž (12, 104, 151) se tlakotěsně uzavře tak, že nad ponornou lázní zůstane vzduchový prostor (93),

   d) směs vzduch/pára, přítomná ve vzduchovém prostoru (93), se evakuuje až na podtlak, ležící pod tlakem nasycených par pracovní kapaliny (42, 47) ponorné lázně (83) při této teplotě,

   e) při vařící se ponorné lázni (83) se udržuje podtlak po předem určenou dobu,

   f) vzduchový prostor (93) se odlehčí na okolní tlak, a

   - 17CZ 283370 B6

   g) ponorná lázeň (83) se vypustí.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že podtlak se nastaví tak, že odpovídá tlaku nasycených par pracovní kapaliny (42, 47) ponorné lázně (83) při dané teplotě po odečtení alespoň hydrostatického tlaku na dnu prací nádrže (12, 104, 151).
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že v průběhu kroků d) a e) se do ponorné lázně (83) vhání plyn.
4. 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že plyn se vhání ode dna prací nádrže (12, 104, 151) a obrobky (30, 110, 120) jsou obtékány plynovými bublinkami (127).
5. 5. Způsob podle jednoho nebo několika z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že směs vzduch/pára, přítomná ve vzduchovém prostoru (93), se vede kondenzátorem (92).
6. 6. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že pracovní kapalina (42, 47), zkondenzovaná v kondenzátoru (92), se vede zpět do nádrže (14, 16).
7. 7. Způsob podle jednoho nebo několika z nároků laž6, vyznačující se tím, že jako pracovní kapalina se použije oplachovací kapalina (47).
8. 8. Způsob podle jednoho nebo několika z nároků laž6, vyznačující se tím, že jako pracovní kapalina se použije čisticí kapalina (42).
9. 9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že čisticí kapalinou (42) je voda, do níž je přidán měkký čisticí prostředek, rozpouštějící tuky, nevyvolávající žádné chemické reakce s povrchem obrobků (30, 110, 120) a/nebo nepodporující takové chemické reakce.
10. 10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že čisticí prostředek je neutrální až mírně alkalický.
11. 11. Způsob podle jednoho nebo několika z nároků lažlO, vyznačující se tím, že kroky b) až g) se provedou několikrát za sebou se stejnými nebo různými pracovními kapalinami (42, 47).
12. 12. Způsob podle nároků 7, 8 a 11, vyznačující se tím, že jako oplachovací kapalina (47) se použije zcela odsolená voda, která se po kroku g) smísí s čisticím prostředkem a použije se pro další následující provádění způsobu jako čisticí kapalina.
13. 13. Způsob podle jednoho nebo několika z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že při kroku e) ponorná lázeň (83) recirkuluje a mimo prací nádrž (12, 104, 151) se čistí.
14. 14. Způsob podle jednoho nebo několika z nároků lažl3, vyznačující že při kroku e) se ponorná lázeň (83) mechanicky promíchává.
15. 15. Způsob podle jednoho nebo několika z nároků lažl4, vyznačující že krok e) se provádí po dobu mezi 1 minutou a 20 minutami.

    tím, se tím,
16. 16. Způsob podle jednoho nebo několika z nároků lažl4, vyznačující se že kroky d) až f) se provádějí pulzované, s měnící se amplitudou podtlaku.

    tím,

    - 18 CZ 283370 B6
17. 17. Způsob podle jednoho nebo několika z nároků 1 až 16, vyznačující se tím, že obrobky (30, 110, 120), se při kroku b) nejprve po dobu mezi 1 min a 10 min oplachují beztlakovým proudem (80) pracovní kapaliny (42, 47) s pokrytím ploch, přičemž proud (80) se nastaví s průtokem mezi 100 m³/h a 300 m³/h na m² plochy obrobků, a pracovní kapalina (42, 47) se odtokem (65, 105) kontinuálně vypouští z prací nádrže (12, 104, 151), přičemž potom se odtok (65, 105) uzavře, dokud se prací nádrž (12, 104, 151) proudem (80) nenaplní až do předem stanovené výšky.
18. 18. Způsob podle jednoho nebo několika z nároků lažl7, vyznačující se tím, že při kroku g) se obrobky (30, 110, 120) oplachují.
19. 19. Způsob podle jednoho nebo několika z nároků lažl8, vyznačující se tím, že po kroku g) se v prací nádrži (12, 104, 151) nastaví podtlak, zejména mezi 60 a 350 hektopascaly, po dobu mezi 3 až 10 minut.