DE102005013948A1

DE102005013948A1 - Einrichtung zum Bestrahlen industrieller Teile mit Flüssigkeit

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Publication number: DE102005013948A1
Application number: DE200510013948
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-03-26
Filing date: 2005-03-26
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2025-03-27
Also published as: DE102005013948B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Bestrahlen von industriellen Teilen in einer Behandlungskammer (2) mit Flüssigkeit. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Einrichtung der eingangs bezeichneten Art zu verbessern, insbesondere mit geringeren Förderdrücken auszukommen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Behandlungskammer (2) als Unterdruckkammer ausgeführt ist und eine Strahlerzeugungs-Einrichtung (15) zum Einspritzen von Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck in die evakuierte Behandlungskammer vorgesehen ist. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein Energieverlust des Flüssigkeitsstrahles in der Behandlungskammer vermieden wird, so dass ein geringer Energieeinsatz zur Erzeugung des Flüssigkeitsstrahles erforderlich ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Bestrahlen von industriellen Teilen in einer Behandlungskammer mit Flüssigkeit.

Einrichtungen dieser Art werden zum Reinigen, Entspanen oder Entgraten von industriellen Teilen wie Motorteilen, z.B. Zylinderköpfen, Kurbelgehäusen benutzt. Die Teile werden in die Behandlungskammer eingebracht und mit einem Hochdruckwasserstrahl oder einer anderen Flüssigkeit wie kohlenwasserstoffhaltigen Reinigungsflüssigkeit bestrahlt. Je nach Behandlungsart kann eine andere Bestrahlungsart wie Sprühen oder Spritzen angewendet werden. Mit einer Hochgeschwindigkeitsbestrahlung und einem gebündelten Flüssigkeitsstrahl kann sogar eine Bearbeitung der Teile wie Entgraten durchgeführt werden.

Die Behandlungskammer besitzt Düsenstöcke oder lanzenartige Düsen aus denen die Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit und Druck auf die Teile trifft, wodurch an den Teilen anhaftender Schmutz oder Späne aber auch Grat entfernt werden können. Bei Teilen mit einer stark zerklüfteten Oberfläche, mit Hohlräumen und Bohrungen sind sehr hohe Förderdrücke der Flüssigkeitspumpen erforderlich.

Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art herrscht in der Behandlungskammer normaler Luftdruck (Atmosphärendruck), wobei es sich bei der Behandlungskammer in aller Regel lediglich um eine Spritzschutzumhüllung der Behandlungsstation handelt. Das bedeutet, dass der Flüssigkeitsstrahl, bevor er auf das Teil aufprallt, erst die Luftbarriere zwischen Austrittsdüse und dem Teil durchqueren muss. Dabei wird der größte Teil der Energie, die im Flüssigkeitsstrahl enthalten ist, bereits in der Luft abgebaut, bevor das Teil erreicht ist. Je größer die Behandlungskammer ist, desto größer ist der Energieverlust des Flüssigkeitsstrahls. Dieser Nachteil muss durch eine Erhöhung des Förderdruckes, d.h. durch stärkere Förderpumpen ausgeglichen werden. In der Praxis sind Förderdrücke bis 100 bar erforderlich, um beispielsweise eine Entgratbehandlung durchzuführen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Einrichtung der eingangs bezeichneten Art zu verbessern, insbesondere mit geringeren Förderdrücken auszukommen. Die Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der vorstehend beschriebene Energieverlust des Flüssigkeitsstrahles in der Luft der Behandlungskammer vermieden wird, so dass ein geringer Energieeinsatz zur Erzeugung des Flüssigkeitsstrahles erforderlich ist, um das gleiche Ergebnis, oder mit hohem Energieeinsatz ein besseres Behandlungsergebnis zu erhalten.

Dadurch, dass während des Behandlungsvorganges in der Behandlungskammer stets ein größtmöglicher Unterdruck, vorzugsweise hochprozentiges Vakuum aufrechterhalten werden kann, bieten die restlichen Luftmoleküle dem Flüssigkeitsstrahl praktisch keinen Widerstand bei Eintritt in die Behandlungskammer. Der Unterdruck in der Behandlungskammer bewirkt eine Erhöhung des Wirkungsgrades der Einrichtung, weil der Behandlungsvorgang praktisch bei Null bar abläuft.

Es ist dann lediglich noch eine Frage der Ausbildung der Austrittsöffnung, um für die gewünschte Anwendung die optimale Strahlwirkung zu erreichen. die Austrittsöffnung kann beispielsweise so gewählt werden, dass ein sehr konzentrierter Flüssigkeitsstrahl erzeugt wird, mit dem in Vertiefungen, Bohrungen oder Kanälen des Werkstückes eingedrungen werden kann, um eine intensive Behandlung auch an schwer zugänglichen Stellen zu ermöglichen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Flüssigkeitsstrahl mit einer entsprechenden Düse so auszubilden, dass ein gefächerter Strahl entsteht, mit dem größere Flächen behandelt werden können. Im übrigen sind die bekannten Düsenquerschnitte verwendbar, um eine möglichst verlustfreie Beschleunigung des Flüssigkeitsstrahles zu erreichen.

Selbstverständlich kann an Stelle nur eines Flüssigkeitsstrahles zum Beispiel mit Hilfe einer Düsenlanze mehre Düsenstöcke oder Düsenlanzen in der Behandlungskammer angebracht werden. Die Düsenstöcke oder Düsenlanzen können beweglich, vorteilhaft drehbar oder schwenkbar angebracht sein. Auch eine pulsierende oder rotierende Arbeitsweise des Flüssigkeitsstrahles ist vorteilhaft und kann das Arbeitsergebnis verbessern.

Das zu behandelnde, zu reinigende Werkstück wird in die druckdicht verschließbare Behandlungskammer eingebracht. An die Behandlungskammer ist ein Aggregat zur Unterdruckerzeugung angeschlossen. Die Kammer wird je nach Anwendung auf einen Druck zwischen Normaldruck und den maximalen erreichbaren Unterdruck evakuiert. Mit den eingebauten Düsenstöcken oder Düsenlanzen wird der Flüssigkeitsstrahl, hier Wasser, auf das Werkstück gerichtet und in den evakuierten Raum eingespritzt, durch Öffnen eines in der Druckleitung eingebauten Steuerventils. Das Wasser erreicht eine weitaus höhere kinetische Energie, die bis zum 1000-fachen eines unter Normaldruck auftreffenden Flüssigkeitsstrahles betragen kann, wodurch eine intensive Reinigung, Entspanung oder Entgratung erreicht wird.

Die Erzeugung des Vakuums in der Behandlungskammer kann mittels eines Seitenkanalverdichters oder durch eine Vakuumpumpe erzeugt werden. Hierfür ist verhältnismäßig wenig Energieaufwand erforderlich, auf jeden Fall weniger als unter Normaldruck und Erzeugung der erforderlichen Drücke mit einer Kolbenpumpe oder mit mehreren hintereinandergeschalteten Kreiselpumpen, in diesem Fall bis zu 1000 bar.

Für die Entnahme der Reinigungsflüssigkeit kann ein druckdichter Vorratstank vorgesehen werden, der über eine Leitung mit der Behandlungskammer verbunden ist und in den die Abluft der Vakuumpumpe als Vordruck eingeleitet wird. Die Abluft kann selbstverständlich auch ins Freie abgelassen werden.

Die in die Behandlungskammer eingespritzte Flüssigkeit kann zusätzlich durch einen an die Druckleitung angeschlossenen Druckluftspeicher vorgespannt werden, der beim Öffnen des Steuervetils die Flüssigkeit zusätzlich beschleunigt. In der Praxis kann hierfür der Druckluftspeicher kontinuierlich aus dem Vorratstank mit einer Vordruckpumpe mit Flüssigkeit befüllt werden, so dass die im Druckluftspeicher vorhandene Luft komprimiert wird. Beim Öffnen des Steuerventils kann dadurch eine große Flüssigkeitsmenge schlagartig in die evakuierte Behandlungskammer eingeschossen werden. Die vorgespannte Flüssigkeit bewirkt auf Grund der großen kinetischen Energie einen verbesserten Behandlungseffekt.

Eine vorteilhafte Anwendung der Erfindung ist bei der Entspanung und Entgratung von Werkstücken mit einer komplizierten Bauteilgeometrie gegeben, wie sie beispielsweise an Motor- Zylinderköpfen vorhanden ist. Hier wird mit mehreren 100 bar Druck die Flüssigkeit in die Hohlräume gespritzt. Festsitzende Späne oder auch Grat werden sicher herausgespült.

Nachfolgend ist an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung eine Einrichtung zur Vakuum-Hochgeschwindigkeits-Bestrahlung von industriellen Werkstücken wie Motorblöcken, Zylinderköpfen, Gehäuseteilen und dergleichen mit einer Flüssigkeit.
Bei der Flüssigkeit kann es sich um Wasser oder eine andere Reinigungsflüssigkeit handeln.
Es handelt sich dabei um eine Einkammer-Einrichtung. Selbstverständlich kann die Erfindung auch für eine Mehrkammer-Anlage angewendet werden, was heißen soll, dass zusätzlich zu der Vakuum-Hochgeschwindigkeits-Bestrahlung noch bekannte Oberflächenbehandlungen, wie Reinigen, Spülen und Trocknen durchgeführt werden können, wobei entweder für jede Behandlungsmethode eine separate Behandlungskammer Verwendung findet, oder eine Behandlungskammer vorgesehen ist, mit der die genannten Methoden kombiniert werden. Die Behandlungskammer 2 zur Vakuum-Hochgeschwindigkeits-Bestrahlung ist als Unterdruckkammer ausgeführt. Drumherum können für jeden einzelnen Behandlungsvorgang die benötigten Aggregate installiert und mit den entsprechenden Organen in die Behandlungskammer hineinführen.
Wenn beispielsweise normal gewaschen oder vorgewaschen werden soll, dann kommen die dafür vorgesehenen Aggregate zur Waschbehandlung zum Einsatz. Die übrigen vorhandenen Aggregate sind inaktiv. die Behandlungskammer kann unter Normaldruck betrieben werden. Das gleiche gilt für einen normalen. Spülvorgang, bei dem dann nur die entsprechenden Aggregate zur Spülbehandlung, wie Spritz oder Sprühdüsen zum Einsatz kommen. Ebenso werden zum Trocknen entweder im Luftstrom oder mit Wärmebestrahlung die entsprechenden Aggregate aktiviert.
Bei einer solchen Einrichtung mit mehreren Behandlungszyklen kann die erfindungsgemäße Vakuum-Hochgeschwindigkeits-Bestrahlung als ein Zyklus von mehreren eingesetzt werden. Beispielsweise kann in einer solchen Einrichtung durch Vorwaschen der grobe Schmutz entfernt werden, durch Hauptwaschen der Feinschmutz und dann zum Entspanen oder Entgraten der Vakuum-Hochgeschwindigkeits-Bestrahlungs-Zyklus, und schließlich kann der Trocknungszyklus aktiviert werden. Da die Einrichtung bereits eine druckdichte Behandlungskammer 2 aufweist, kann dann auch auf die an sich bekannten Methoden zur Vakuumbehandlung, wie Vakuumtrocknung mit Dampf zurückgegriffen werden.
Für den Einsatz in Mehrkammeranlagen kann die Vakuum-Hochgeschwindigkeits-Bestrahlung separat ein einer separaten Einrichtung ausgeführt werden, so dass in die Behandlungskammer 2 nur zur Hochgeschwindigkeits-Bestrahlung benutzt wird. Wie auch immer eine entsprechend dimensionierte Einrichtung ausgeführt sein mag, wesentlich für die Erfindung ist, dass die Einrichtung eine verschließbare Behandlungskammer 2 aufweist, die als Unterdruckkammer ausgeführt ist. In diese Unterdruckkammer werden die Werkstücke 1 zur Behandlung eingebracht.
An die Unterdruck-Behandlungskammer 2 ist eine Vakuumpumpe 3 zur Erzeugung des Unterdruckes angeschlossen. Zur Darstellung der Innenansicht ist der vorhandene Kammdeckel nicht dargestellt. Die kompriemierfähige Abluft der Vakuumpumpe 3, wird direkt über die Leitung 5 als Vordruck in den Flüssigkeitstank 4 geleitet. An den Endstutzen 6 der Verbindungsleitung 7 zur Behandlungskammer 2 ist ein Wasserschloss 8, beispielsweise Kugelschwimmer angebracht, der einen Verschluss in Richtung der Behandlungskammer 2 bewirkt. Durch das Überdruckventil 9 ist ein zulässiger Druck im Flüssigkeitstank aufrechtzuerhalten. Die Abluft der Vakuumpumpe 3 kann in einer anderen Variante auch direkt in Freie abgelassen werden, so dass der Flüssigkeitstank 4 für drucklosen Betrieb ausgeführt werden kann.
Der Flüssigkeitstank 4 ist außerdem über die Saugleitung 10 mit der Hochdruck-Spritzpumpe 11 und über die Druckleitung 12 und dem Steuerventil 13 an die Behandlungskammer angeschlossen. In die Druckleitung 12 ist ein Luftspeicher 14 eingebaut, der mit Hilfe einer Vordruckpumpe kontinuierlich aus dem Flüssigkeitstank 4 mit Flüssigkeit gespeist wird. Die in dem Luftspeicher 14 enthaltene Luft wird dabei komprimiert. Beim Öffnen des Steuerventils 13 wird schlagartig eine große Menge Flüssigkeit in die evakuierte Behandlungskammer 2 eingeschossen. Die auf diese Art vorgespannte Flüssigkeit wird zusätzlich beschleunigt und intensiviert den Behandlungseffekt. In der Behandlungskammer 2 ist wenigstens eine Düsenlanze 15, vorzugsweise sind mehrere Düsenlanzen vorhanden, die an die Druckleitung 12 angeschlossen sind.
Zum Hochgeschwindigkeits-Bestrahlen wird die Behandlungskammer 2 evakuiert, und aus dem Flüssigkeitstank 4 wird Wasser mit hohem Druck durch die Düsenlanze 15 in die Öffnungen des Werkstückes 1 gespritzt, wobei Späne oder Grat herausgesprengt werden.

Claims

Einrichtung zum Bestrahlen von Gegenständen in einer Behandlungskammer (2) mit Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungskammer (2) als Unterdruckkammer ausgeführt ist und eine Strahlerzeugungs-Einrichtung (15) zum Einspritzen von Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit in die evakuierte Behandlungskammer (2) vorgesehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlerzeugungs-Einrichtung (15) in der Behandlungskammer mit Düsenstöcken versehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlerzeugungs-Einrichtung (15) mit wenigstens einer, in die Behandlungskammer (2) ragenden Düsenlanze versehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenstöcke oder Düsenlanzen beweglich in der Behandlungskammer (2) angebracht sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlerzeugungs-Einrichtung (15) mit wenigstens einem pulsierenden Flüssigkeitsstrahlerzeuger ausgerüstet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungskammer (2) an eine Vakuumpumpe (3) angeschlossen ist.
Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abluftseite der Vakuumpumpe (3) an einen Flüssigkeitsbehälter (4) angeschlossen ist.
Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungskammer (2) über eine Hochdruckleitung (12) mit Hochdruckpumpe (11) und Steuerventil (13) mit dem Flüssigkeitsbehälter (4) verbunden ist.
Einrichtung nach Anspruche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus dem Flüssigkeitsbehälter (4) gespeister Luftspeicher (14) vorgesehen ist, der an die Hochdruckleitung (12) angeschlossen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe (3) oder Hochdruckpumpe (11) in Abhängigkeit vom Druck in der Behandlungskammer (2) steuerbar sind.
Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abluftseite der Vakuumpumpe (3) ins Freie geleitet ist.