DE10135658B4

DE10135658B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung der Oberfläche eines Rotationskörpers

Info

Publication number: DE10135658B4
Application number: DE10135658A
Authority: DE
Inventors: Andreas H Stranz; Karl-Otto Neutzner
Original assignee: Neutzner Karl-Otto Dipl-Ing(fh); Stranz Andreas H Dipl-Ing(fh)
Current assignee: Neutzner Karl-Otto Dipl-Ing(fh); Stranz Andreas H Dipl-Ing(fh)
Priority date: 2001-07-21
Filing date: 2001-07-21
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2021-07-22
Also published as: WO2003011599A8; DE50208273D1; DE10135658A1; EP1412190A1; ATE340701T1; WO2003011599A1; EP1412190B1

Abstract

Verfahren zur Reinigung der Oberfläche eines in Einbau- und Betriebsstellung befindlichen, in Drehung um eine Achse angetriebenen, vorzugsweisen kreiszylindrischen Rotationskörpers, insbesondere einer Walze oder eines Zylinders einer Druckmaschine, bei dem Reinigungsflüssigkeit an die Oberfläche des Rotationskörpers herangebracht, die Oberfläche mit einer Bahn Reinigungstuch, das einen Bahnvorschub erfährt, in flächigen Berührkontakt gebracht und zum Zweck der Reinigung Ultraschall eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kontaktbereich des Tuchs (14) mit dem Rotationskörper das Tuch (14) mit der Flüssigkeit bis im wesentlichen zur Sättigung getränkt und Ultraschall gegen das Tuch (14) abgestrahlt wird

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung der Oberfläche eines vorzugsweise kreiszylindrischen Rotationskörpers, der in Drehung um eine Achse angetrieben ist. Speziell geht es um die Reinigung der Oberfläche einer Walze oder eines Zylinders einer Druckmaschine.
Im folgenden wird rein exemplarisch auf die Reinigung der Oberfläche eines Gummituchzylinders abgestellt, der in einem Druckwerk Farbe auf ein zu bedruckendes Material überträgt. Ein Gummituchzylinder bietet sich als Beispiel an, da hier besonders hohe Anforderungen an die Reinigungsqualität gestellt werden, um ein gutes Druckbild zu erreichen.
Bei der Erfindung geht es aber nicht nur um die Reinigung von Walzen und Zylindern in Druckmaschinen. Es gibt zahlreiche, der Drucktechnik verwandte technische Gebiete, in denen ein Auftragsmedium mittels eines in Drehung angetriebenen Rotationskörpers auf eine laufende Materialbahn aufgebracht wird und der Rotationskörper gereinigt werden muß. Bei der Materialbahn, dem sogenannten Bedruckstoff, kann es sich um Papier, Kunststoff-Folie, Metallfolie, textile Stoffe u. a. handeln. Die Auftrag stechniken werden als Lackieren, Beschichten, Imprägnieren, Versiegeln u. a. bezeichnet.
Exemplarisch zurückkommend auf den Gummituchzylinder einer Offsetdruckmaschine, ist als Reinigungstechnik ein Abbürsten der Verunreinigungen davon bekannt. Zu diesem Zweck läuft eine mit Reinigungsmittel benetzte Bürstenwalze gegen die Oberfläche des Zylinders. Nachteilig dabei ist, daß Farbe und Lösungsmittel verspritzt und die Umgebungsluft belastet wird.

Aus der DE 30 05 469 A1 ist es bekannt, eine Bahn Reinigungstuch, das mit einer Reinigungsflüssigkeit befeuchtet ist, gegen die Mantelfläche eines rotierenden Gummituchzylinders laufen zu lassen. Das Reinigungstuch erfährt einen getakteten Bahnvorschub. Es wird in Einbau- und Betriebsstellung des Zylinders in flächigen Berührkontakt damit gebracht. Als Reinigungsflüssigkeit wird in der Praxis Wasser mit einem der Menge nach beträchtlichen Zusatz eines Lösungsmittels verwendet.

Die JP 11-70 641 A betrifft die Reinigung eines Druckzylinders an einer Waschstation, an der Düsen eine Reinigungsflüssigkeit versprühen. Über eine Klinge, die ultraschallgetrieben oszillierend gegen den Zylinder wirkt, ist ein den Zylinder abwischendes Tuch geführt, das auf- und abgewickelt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7 zu schaffen, mit denen sich die Effektivität der Reinigung wesentlich verbessern läßt, so daß man in der Regel mit Wasser ohne Zusatz eines Lösungsmittels als Reinigungsflüssigkeit auskommt, der Anteil an Lösungsmittel aber jedenfalls erheblich herabgesetzt werden kann, so daß sich bessere Arbeitsbedingungen, ein geringeres Gefährdungspotential durch Lösungsmitteldämpfe und eine Entlastung der Umwelt ergeben. Die verbesserte Effektivität der Reinigung soll sich in einer Verkürzung der Reinigungszeit und einer Verlängerung der Betriebszeit zwischen zwei Reinigungsvorgängen niederschlagen, so daß die Produktivität erhöht und eine Kostensenkung erzielt wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch das in Patentanspruch 1 gekennzeichnete Verfahren und die in Patentanspruch 7 gekennzeichnete Vorrichtung.

Das erfindungsgemäß verwendete Reinigungstuch wird in seinem Kontaktbereich mit dem zu reinigenden Rotationskörper im wesentlichen bis zur Sättigung mit der Reinigungsflüssigkeit getränkt. Im Kontaktbereich des Tuchs mit dem Rotationskörper wird Ultraschall gegen das Tuch abgestrahlt.

Während nach dem Stand der Technik das gegen die Mantelfläche eines Gummituchzylinders laufende Reinigungstuch feucht ist, ist das erfindungsgemäß verwendete Tuch richtig naß. Der hohe Flüssigkeitsgehalt des im wesentlichen bis zur Sättigung getränkten Tuchs stellt eine gute Ultraschall-Leitung an die zu reinigende Oberfläche sicher. Durch das Tuch wird ein diffuses Schallfeld erreicht.

Die Reinigung mit Ultraschall ist in der industriellen Technik weit verbreitet. Typischerweise befinden sich Ultraschallsender in einem Reinigungsbad, in das ein zu reinigendes Teil verbracht wird. Das setzt Maschinenstillstand und einen Ausbau und Wiedereinbau des Teils voraus.

Erfindungsgemäß wird hingegen ein Rotationskörper in Einbau- und Betriebsstellung mittels Ultraschall gereinigt. Aus- und Wiedereinbau des Rotationskörpers entfallen, und es treten keine Maschinenausfallzeiten dafür auf.

Der physikalische Effekt der Ultraschallreinigung beruht auf Kavitation in einer Flüssigkeit (vgl. Kenneth S. Suslick, „Die chemischen Wirkungen von Ultraschall", Spektrum der Wissenschaft, April 1989, Seiten 60 bis 66). Eine Besonderheit der Erfindung ist, die erforderliche Flüssigkeit an den in Einbau- und Betriebsstellung befindlichen Rotationskörper heranzubringen und ein dafür verwendetes Reinigungstuch zugleich als Zerstreuer für den Ultraschall zu verwenden. In dem Rei nigungstuch kommt es zu Erscheinungen wie Absorption, Reflexion, Beugung, Streuung und Brechung der Schallwellen, und es entwickeln sich transversale Schallwellen.

Als Flüssigkeit genügt in vielen Fällen Wasser ohne Zusatz eines Lösungsmittels. Wenn vereinzelt doch ein entsprechender Zusatz erforderlich ist, kann der Mengenanteil des Lösungsmittels erheblich herabgesetzt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante wird die Reinigungsflüssigkeit in dem Kontaktbereich des Tuchs mit dem Rotationskörper gestaut. Zu diesem Zweck ist der Kontaktbereich des Tuchs mit dem Rotationskörper nach unten und zur Seite abgedichtet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zur Abdichtung ein Schieber mit Dichtungen daran vorgesehen.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante wird intensitätsmodulierter und/oder frequenzmodulierter und/oder gepulster Ultraschall in einem Frequenzband zwischen 2 × 10⁴ s^–1 und 10⁶ s^–1, vorzugsweise zwischen 6 × 10⁴ s^–1 und 10⁵ s^–1 verwendet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die abstrahlende Fläche des Ultraschallsenders mit einem weichen Material beschichtet. Dadurch wird Kavitation an dem Ultraschallsender durch von dem Tuch reflektierten Ultraschall verhindert.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist ein Transportmechanismus vorgesehen, der das Tuch von einer Saubertuchrolle abwickelt und zu einer Schmutztuchrolle aufwickelt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Vorrichtung zur Reinigung der Oberfläche eines kreiszylindrischen Rotationskörpers in einer seitlichen Schnittansicht quer zu dessen Achse; und
2 Einzelheiten der Vorrichtung in einer schematischen Schnittansicht parallel zu der Achse des Rotationskörpers.
Als Beispiel für einen zu reinigenden Rotationskörper ist in 1 der Gummituchzylinder 10 eines Druckwerks gezeigt. Wie durch den Pfeil 12 angedeutet, dreht sich dieser in der einen oder anderen Richtung um seine zentrale Achse.
Zur Reinigung des Gummituchzylinders 10 wird ein Reinigungstuch 14 an die Zylindermantelfläche 16 herangeführt. Bei dem Reinigungstuch 14 handelt es sich um ein Vlies.
Das Reinigungstuch 14 wird von einer Saubertuchrolle 18 abgewickelt und über eine Walze 20 zu der Zylindermantelfläche 16 hin umgelenkt.
Wie durch den Pfeil 22 angedeutet, läßt sich die Walze 20 zu dem Gummituchzylinder 10 hin und davon weg verstellen.
Das Reinigungstuch 14 wird unmittelbar vor Erreichen der Zylindermantelfläche 16 an einer Befeuchtungsstation 24 mit Reinigungsflüssigkeit getränkt. Bei der Reinigungsflüssigkeit handelt es sich zumeist um reines Wasser. Nur in besonderen Fällen kann ein Zusatz von Lösungsmittel in geringer Menge geboten sein.
1 zeigt die Zuleitung 26 der Befeuchtungsstation 24, und 2 einzelne Sprühdüsen 28 der Befeuchtungsstation 24 in einer Reihe.
Die Befeuchtungsstation 24 ist darauf ausgelegt, das Reinigungstuch 14 bis im wesentlichen zur Sättigung mit Reinigungsflüssigkeit zu tränken.
Das Reinigungstuch 14 kommt über ein kurzes Umfangssegment mit dem Zylindermantel 16 des Gummituchzylinders 10 in flächigen Berührkontakt. Die Winkellänge des Kontaktsegments ist durch die beengten Platzverhältnisse an einer Druckmaschine begrenzt.
Das Reinigungstuch 14 verläßt den Zylindermantel 16 des Gummituchzylinders 10 über einen Schieber 30, der sich, wie durch den Pfeil 32 angedeutet, gegen den Zylindermantel 16 und davon weg verstellen läßt. Der Schieber 30 hat Dichtungen, die den Kontaktbereich des Tuchs 14 mit dem Zylindermantel 16 nach unten und zur Seite hin abdichten. Je nach Stellung des Schiebers 30 wird der Kontaktbereich mehr oder weniger abgeschottet und die Reinigungsflüssigkeit darin mehr oder weniger gestaut.
Das benutzte Reinigungstuch 14 wird an einer Walze 34 umgelenkt und auf einer Welle 36 des Transportmechanismus zu einer Schmutztuchrolle 38 aufgewickelt. Mit dem Wellenantrieb wird der Bahnvorschub des Reinigungstuchs 14 bewirkt.
Unterhalb der Bahn benutzten Reinigungstuchs 14 ist eine Auffangwanne 40 angebracht, die benutzte Reinigungsflüssigkeit aufnimmt. Letztere kann gefiltert und wiederverwendet werden. Die Wanne 40 hat eine geeignete Füllstandsanzeige und einen Abfluß.
In dem Kontaktbereich des Reinigungstuchs 14 mit dem Zylindermantel 16 ist ein Ultraschallsender 44 angeordnet, der den Gummituchzylinder 10 gegenüberliegt und Ultraschall gegen das flüssigkeitsgetränkte Reinigungstuch 14 abstrahlt. Der Ultraschallsender 44 hat ein kastenförmiges Gehäuse, dessen Berührfläche 46 mit dem Reinigungstuch 14 der Mantelkrümmung des Gummituchzylinders 10 entsprechend gekrümmt ist. Dadurch wird ein gleichbleibender Laufspalt für das Reinigungstuch 14 zwischen Gummituchzylinder 10 und Ultraschallsender 44 gebildet. Die abstrahlende Fläche des Ultraschallsenders 44 ist mit einem weichen Material beschichtet. Der Schieber 30 steht allseits über das Gehäuse des Ultraschallsenders 44 vor und dichtet es nach unten und zur Seite hin ab.
Der Ultraschallsender 44 ist gegen die Befeuchtungsstation 24 und den Schieber 30 körperschallisoliert. Eine mögliche Form der Körperschallisolierung 50 zur Seite und 52 zu Befeuchtungsstation 24 und Schieber 30 hin ist in 2 schematisch gezeigt. Wie in 1 durch Pfeile 54 angedeutet, kann die körperschallisolierte Einheit zu dem Gummituchzylinder 10 hin und davon weg verstellt werden.
Die beschriebene Reinigungsvorrichtung läßt sich als komplette Einheit von dem Gummituchzylinder 10 abstellen, so daß das Reinigungstuch 14 dessen Mantelfläche 16 nicht berührt. Das ist die normale Druckstellung des Gummituchzylinders 10, in der die Reinigungseinheit außer Funktion ist und sich in einer nicht näher dargestellten Bereitschaftsstellung befindet. Bei Reinigungsbedarf wird der Druckvorgang unterbrochen und die Reinigungseinheit wie in 1 gezeigt an den Zylindermantel 16 des Gummituchzylinders 10 herangeführt.
Der Reinigungsvorgang läuft mit taktweisem Bahnvorschub des Reinigungstuchs 14 ab. Es kommt wiederholt ein neuer, sauberer Bahnabschnitt des Tuchs 14 mit der zu reinigenden Oberfläche des Gummituchzylinders 10 in Kontakt. Der Reinigungsvorgang vollzieht sich bei stehendem Tuch 14 durch Rotation des Gummituchzylinders 10 um seine Achse.
Die Befeuchtungsstation 24 ist ebenfalls getaktet. Das Tuch 14 kann sowohl in befeuchtetem, als auch in trockenem Zustand an die Oberfläche des Gummituchzylinders 10 herangeführt werden, um diese naß abzuwischen oder trockenzuwischen.
Der Ultraschallsender 44 ist entsprechend getaktet. Eine Ultraschallabstrahlung findet nur statt, wenn das Reinigungstuch 14 im Kontaktbereich mit dem Gummituchzylinder 10 richtig naß, d. h. bis im wesentlichen zur Sättigung mit der Reinigungsflüssigkeit getränkt ist.
Die wesentliche Neuheit der Erfindung ist die Verwendung der Ultraschalltechnik zur direkten Reinigung eines in Drehung angetriebenen, vorzugsweise kreiszylindrischen Rotationskörpers. Um den physikalischen Effekt der Ultraschallreinigung bewirken zu können, ist Flüssigkeit erforderlich.
Üblicherweise wird eine Reinigungsflüssigkeit verwendet. Neu ist es, den Ultraschallreinigungsprozeß direkt an dem zu reinigenden Rotationskörper ablaufen zu lassen, und nicht wie üblich, das zu reinigende Objekt zu einer Ultraschallreinigungsanlage zu befördern und dort in einer Wanne oder in einem Gefäß, das mit Reinigungsflüssigkeit gefüllt ist, mittels Ultraschall zu reinigen. Neu ist es auch, daß die Reinigung des Rotationskörpers in einer Druckmaschine o. ä. ohne Lösungsmittel erfolgen kann.
Die Erzeugung von Ultraschallwellen erfolgt in der Regel durch piezoelektrische Ultraschallgeber. Ja nach Orientierung des Kristalls lassen sich longitudinale oder transversale Wellen anregen. Je nach Einstellung oder Ausführung des Impulsgenerators lassen sich Ultraschallwellen verschiedener Frequenzen erzeugen, z. B. 2 × 10⁴ s^–1, 4,3 × 10⁴ s^–1 oder 8 × 10⁴ s^–1. Für den erfindungsgemäßen Anwendungsfall ändert der Generator entsprechend einer vorgegebenen Steuerung ständig bestimmte Parameter, damit in der angeregten Reinigungsflüssigkeit die gewünschte Reaktion erfolgt. Der Steuerungsablauf ist auch von der Beschaffenheit des Reinigungstuchs 14 abhängig. Letzteres wirkt dämpfend, und es erzeugt ein diffuses Schallfeld.
Bei dem Prozeß der Ultraschallreinigung bewirken die Wellen des Ultraschalls eine Bildung von Gasblasen. Diese erfahren eine periodische Kompression und Expansion. Das Gas in den Blasen kann eine sehr hohe Temperatur erreichen. Bei der Implosion der Blasen entsteht ein sehr hoher lokaler Druck. All das wird gemeinhin als Kavitation bezeichnet. Daraus ergeben sich maßgebliche Vorteile der Ultraschallreinigung. Es ist eine porentiefe Intensivreinigung ohne Bürsten oder Schaben und eine schonende und zerstörungsfreie Reinigung empfindlicher Produkte möglich.
Die Erfindung ermöglicht das direkte Reinigen von Walzen und Zylindern im eingebauten Zustand beispielsweise in einer Druckmaschine durch Anwendung der Ultraschalltechnik. Ein Vorteil der Erfindung ist, daß die Reinigung, je nach verwendetem Papier und nach verwendeter Farbe, in der Regel ohne den Einsatz von Lösungsmitteln erfolgen kann. Der von Lösungsmitteldämpfen ausgehende gesundheitsschädliche Effekt für das Personal wird somit beseitigt oder erheblich verringert. Durch die Möglichkeit, beispielsweise an einer Rollenrotationsdruckmaschine ohne Lösungsmittel zu arbeiten, ist die Explosionsgefahr im Trocknerbereich durch die Lösungsmittelreste, welche mit der Bahn in den Trockner gelangen könnten, nicht mehr gegeben. Die direkte Reinigung mit Ultraschall ist sehr gründlich. Das Zeitintervall zwischen Reinigungsprozessen kann je nach verwendetem Papier und nach verwendeter Farbe erheblich erhöht werden.

Claims

Verfahren zur Reinigung der Oberfläche eines in Einbau- und Betriebsstellung befindlichen, in Drehung um eine Achse angetriebenen, vorzugsweisen kreiszylindrischen Rotationskörpers, insbesondere einer Walze oder eines Zylinders einer Druckmaschine, bei dem Reinigungsflüssigkeit an die Oberfläche des Rotationskörpers herangebracht, die Oberfläche mit einer Bahn Reinigungstuch, das einen Bahnvorschub erfährt, in flächigen Berührkontakt gebracht und zum Zweck der Reinigung Ultraschall eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kontaktbereich des Tuchs (14) mit dem Rotationskörper das Tuch (14) mit der Flüssigkeit bis im wesentlichen zur Sättigung getränkt und Ultraschall gegen das Tuch (14) abgestrahlt wird
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Reinigungsflüssigkeit Wasser mit mengenmäßig allenfalls geringem oder ohne Zusatz eines Lösungsmittels verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsflüssigkeit in dem Kontaktbereich des Tuchs (14) mit dem Rotationskörper gestaut wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß intensitätsmodulierter und/oder frequenzmodulierter und/oder gepulster Ultraschall in einem Frequenzband zwischen 2 × 10⁴ s^–1 und 10⁶ s^–1 verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Ultraschall in einem Frequenzband zwischen 6 × 10⁴ s^–1 und 10⁵ s^–1 verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungstuch (14) von einer Saubertuchrolle (18) abgewickelt und das benutzte Reinigungstuch (14) zu einer Schmutztuchrolle (38) aufgewickelt wird.
Vorrichtung zur Reinigung der Oberfläche eines in Drehung um eine Achse angetriebenen, vorzugsweise kreiszylindrischen Rotationskörpers, insbesondere einer Walze oder eines Zylinders einer Druckmaschine, mit einem Transportmechanismus für eine Bahn Reinigungstuch, der dem Tuch einen Bahnvorschub vermittelt und das an einer Befeuchtungsstation mit einer Reinigungsflüssigkeit befeuchtbare Tuch in Einbau- und Betriebsstellung des Rotationskörpers in flächigen Berührkontakt damit bringt, und mit wenigstens einem Ultraschallsender, dadurch gekennzeichnet, daß die Befeuchtungsstation (24) auf ein Tränken des mit dem Rotationskörper in Kontakt kommenden Tuchs (14) im wesentlichen bis zur Sättigung ausgelegt ist, und daß wenigstens ein Ultraschallsender (44) in dem Kontaktbereich des Tuchs (14) mit dem Rotationskörper Ultraschall gegen das Tuch (14) abstrahlt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktbereich des Tuchs (14) mit dem Rotationskörper nach unten und zur Seite abgedichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung ein Schieber (30) mit Dichtungen daran vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsender (44) intensitätsmodulierten und/oder frequenzmodulierten und/oder gepulsten Ultraschall in einem Frequenzband zwischen 2 × 10⁴ s^–1 und 10⁶ s^–1 abzustrahlen geeignet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsender Ultraschall in einem Frequenzband zwischen 6 × 10⁴ s^–1 und 10⁵ s^–1 abzustrahlen geeignet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die abstrahlende Fläche des Ultraschallsenders (44) mit einem weichen Material beschichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportmechanismus das Tuch (14) von einer Saubertuchrolle (18) auf eine Schmutztuchrolle (38) transportiert.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsflüssigkeit Wasser mit mengenmäßig allenfalls geringem oder ohne Zusatz eines Lösungsmittels ist.