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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Bestrahlen von Reinigungsgut
mit Flüssigkeit
in der Bestrahlungskammer einer industriellen Reinigungsanlage.
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Einrichtungen
dieser Art werden zum Reinigen, Entspann oder Entgraten von industriellen
Teilen wie Motorteilen, z.B. Zylinderköpfen, Kurbelgehäusen benutzt.
Die Teile werden in die Bestrahlungskammer eingebracht und mit einem
Hochdruckstrahl aus Wasser oder einer anderen Flüssigkeit wie kohlenwasserstoffhaltigen
Reinigungsflüssigkeit
bestrahlt. Die Behandlung kann durch Sprühen oder Spritzen erfolgen.
Mit einer Hochgeschwindigkeitsbestrahlung und einem gebündelten
Flüssigkeitsstrahl
kann eine Bearbeitung der Teile wie Entgraten durchgeführt werden.
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Die
Bestrahlungskammer besitzt Düsenstöcke oder
lanzenartige Düsen
aus denen die Flüssigkeit
mit hoher Geschwindigkeit auf das Reinigungsgut trifft, wodurch
an den Teilen anhaftender Schmutz oder Späne aber auch Grat entfernt
werden können. Bei
Reinigungsgut mit einer stark zerklüfteten Oberfläche, mit
Hohlräumen
und Bohrungen sind sehr hohe Förderdrücke der
Flüssigkeitspumpen
erforderlich.
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Bei
den bekannten Reinigungsanlagen dieser Art herrscht in der Bestrahlungskammer
normaler Luftdruck (Atmosphärendruck),
wobei es sich bei der Bestrahlungskammer in der Regel lediglich
um eine Spritzschutzumhüllung
handelt. Das bedeutet, dass der Flüssigkeitsstrahl, bevor er auf
das Teil prallt, erst die Luftbarriere zwischen Austrittsdüse und dem
Teil durchqueren muss. Dabei wird viel Energie, die im Flüssigkeitsstrahl
enthalten ist, bereits in der Luft abgebaut, bevor das Reinigungsgut
erreicht ist. Je größer die
Bestrahlungskammer ist, desto größer ist
der Energieverlust des Flüssigkeitsstrahles.
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.
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Durch
die
DE 10 2005
013 948 A1 ist eine Einrichtung der eingangs genannten
Art bekannt, bei der die Bestrahlungskammer als Unterdruckkammer ausgeführt ist,
und die Bestrahlungsflüssigkeit
mit einem konzentrierten Strahl mit Hilfe einer in die evakuierte
Bestrahlungskammer ragenden Düsenlanze mit
hoher Geschwindigkeit eingespritzt wird. Es ist eine Strahlerzeugungs-Einrichtung
vorgesehen, die einen pulsierenden Flüssigkeitsstrahl erzeugt, mit dem
die Bestrahlung erfolgt. Der Vorteil dieser Ausbildung ist, dass
der Energieverlust des Flüssigkeitsstrahles
in der Luft der Behandlungskammer vermieden wird, so dass ein geringerer
Energieverbrauch zur Erzeugung des Flüssigkeitsstrahles erforderlich ist,
um das gleiche Ergebnis zu erreichen. Durch die Aufrechterhaltung
eines hochprozentigen Vakuums, bieten die vorhandenen Luftmoleküle dem Flüssigkeitsstrahl
praktisch keinen Widerstand bei Eintritt in die Behandlungskammer.
Gegenüber
einer kontinuierlichen Arbeitsweise der Strahlerzeugungs-Einrichtung
hat die pulsierende Arbeitsweise den weiteren Vorteil, dass damit
Aufprallimpulse des Flüssigkeitsstrahles
auf das Reinigungsgut erzeugt werden, was zu einer Verbesserung
des Bestrahlungsergebnisses führt.
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Die
Arbeitsweise der bekannten Einrichtung hat sich in der Praxis bewährt. Es
ist die Aufgabe der Erfindung eine Verbesserung der Wirkungsweise
zu erreichen, insbesondere die Energie des austretenden. Flüssigkeitsstrahles
zu erhöhen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
die in Anspruch 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst. Weiterbildungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
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Der
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch das zeitweilige
Unterbrechen des Flüssigkeitsstromes
im Strahlrohr und die Beschleunigung der einzelnen Flüssigkeitsabschnitte
durch die Druckgasimpulse auf dem Reinigungsgut verstärkte Auftreffimpulse
erzeugt werden, die zu einer Effektivitätssteigerung des Bestrahlungsergebnisses,
d.h. einer intensiveren Reinigung des Reinigungsgutes führen. Dadurch
können
auch sonst schwierig zu erreichende Stellen am Reinigungsgut wie
lange Kanäle
oder verwinkelte Bohrungen auch Sacklochbohrungen gesäubert, beispielsweise
Späne ausgewaschen
werden. Als Druckgas kann Druckluft, beispielsweise zwischen 6 bar
bis 10 bar eingesetzt werden. Vorteilhaft ist die Verwendung von
Dampf, beispielsweise Heißdampf
mit einer Temperatur von 150°C
und einem Druck von 5 bar. Der in die Bestrahlungskammer bzw. an
das Reinigungsgut abgestrahlte heiße Dampf verbessert die Trocknung
des Waschgute, insbesondere in einer Vakuumbestrahlungskammer. Die
Definition „Injektionskanal
am Strahlrohr" erfasst selbstverständlich auch
eine solche Anordnung erfindungsgemäß, bei der ein Injektionskanal
mit der beschriebenen Wir kung aus technischen oder funktionalen
Erfordernissen an einem dem Strahlrohr in der Funktion ähnlichen
Bauteil wie Düse,
Schlauch oder Rohrleitung angebracht ist. Dasselbe gilt auch für den Fall,
dass sich der Injektionskanal nicht direkt am Strahlrohr, sondern
im Bereich seiner Zuleitung befindet. Wahlweise können noch
ein weiterer Injektionskanal oder mehrere Injektionskanäle hintereinander
am Strahlrohr zur Injektion von Druckgasimpulsen angebracht werden.
In diesem Fall erfolgt die Injektion des nächsten Druckgasimpulses jeweils
in der durch den vorhergehenden Druckgasimpuls geschaffenen Lücke zwischen
zwei Flüssigkeitsabschnitten.
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Gemäß Anspruch
2 wird eine Verbesserung des Bestrahlungsergebnisses erreicht, indem
eine Zerlegung und zeitweilige Unterbrechung des Flüssigkeitsstromes
in eine pulsierende Strömung
vor dem Injektionskanal erfolgt. Es erfolgt also bereits eine Zerlegung
und Unterbrechung des Flüssigkeitsstromes
im Strahlrohr in Flüssigkeitsabschnitte
bestimmter Länge
vor dem Injektionskanal. Vorteilhaft erfolgt die Unterbrechung des
Flüssigkeitsstromes
im Strahlrohr gemäß Anspruch
5 mit Hilfe einer elektrischen Steuerung, die auf ein (Steuerventil)
Magnetventil einwirkt. Selbstverständlich können auch mechanische Vorrichtungen
zur Erfüllung
dieser Erfordernisse eingesetzt werden, beispielsweise eine vom Flüssigkeitsstrom
angetriebene Turbine und eine mit der Turbine angetriebene Lochscheibe.
Je nach Anzahl der Löcher
in der Lochscheibe werden längere oder
kürzere
Flüssigkeitsabschnitte
erzeugt.
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In
Verbindung mit Anspruch 1 erfolgt eine weitere Zerlegung des bereits
in Abschnitte zerlegten Flüssigkeitsstrahles
in kleine Abschnitte mit Hilfe der Druckgasimpulse. Vorteilhaft
sind Druckgasimpulse im Zeitintervall zwischen 1 sec und 1/10 sec.
Die Druckgasimpulse können
vorteilhaft mittels einer elektrischen Steuerung, die auf ein Ventil,
einwirkt, erzeugt werden. Alternativ kann ein mechanisch wirkendes
Flatterventil verwendet werden. Je nach Intensität der Bestrahlung kann eine
Betriebsweise der Einrichtung ausreichen, bei der nur die Zerlegung hinter
dem Injektionskanal mit Hilfe der Druckgasimpulse aktiviert ist.
Wahlweise kann diese Betriebsweise deaktiviert werden, indem nur
die Zerlegung des Flüssigkeitsstromes
vor dem Injektionskanal erfolgt.
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Der
Vorteil gemäß Anspruch
4, besteht darin, dass ein Energieverlust des Flüssigkeitsstrahles in der Vakuumkammer
vermieden wird, weil die wenigen Luftmoleküle dem Flüssigkeitsstrahl praktisch keinen
Widerstand entgegensetzen. Dadurch kann der Förderdruck des Flüssigkeitsstrahles
vermindert werden.
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Nachfolgend
ist an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Reinigungsanlage mit einer Bestrahlungskammer,
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2 die
Einrichtung zum Erzeugen des pulsierenden Flüssigkeitsstrahles.
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Die
Einrichtung dient zur partiellen Bestrahlung von Reinigungsgut und
ist Bestandteil einer Reinigungsanlage 1, mit der Reinigungsgut,
in diesem Fall Werkstücke 2 wie
Motorteile gewaschen, gespült oder
getrocknet werden. Für
die Erfindung bedeutsam ist der Teil der Anlage, mit dem die Bestrahlung erfolgt.
Die Einrichtung zur Bestrahlung weist eine Bestrahlungskammer 3 mit
Sockel 4 und ein Strahlrohr 5 mit einer Richtvorrichtung 6 auf.
Die Richtvorrichtung 6 dient zum Positionieren des Strahlrohres 5,
beispielsweise zum Ausrichten der Mündung 10 des Strahlrohres 5 zur Öffnung der
Bohrung 9 im Werkstück 2.
Die Bestrahlungskammer 3 besitzt eine nicht dargestellte
Haube, die mit Hilfe einer Führung verschiebbar
gelagert ist. Die Haube besitzt einen ortsfest installierten Deckel 7 zum
dichten Verschluss der Haube in der Arbeitsstellung.
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Die
Bestrahlungskammer 3 hat eine parallele Seitenfläche 8 mit
einer Öffnung.
In diese Öffnung
ist die Richtvorrichtung 6 mit dem Strahlrohr 5 eingebaut.
Die Mündung 10 des
Strahlrohres 5 kann zur Bestrahlung in die Bohrung 9 hineingefahren
werden und spritzt dabei mit hohem Druck und konzentriertem Querschnitt
Wasser in die Bohrung ein. Dabei werden lose anhaftende Späne, Grat
oder andere Bearbeitungsrückstände aus
der Bohrung 9 und ihrem Randbereich abgespült oder
abgestrahlt.
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Die
Bestrahlungskammer 3 ist als Vakuumkammer (Unterdruckkammer)
ausgeführt.
An die Bestrahlungskammer 3 ist eine Vakuumpumpe 11 zur Erzeugung
des Unterdruckes angeschlossen. Die komprimierte Abluft der Vakuumpumpe 11 wird über die
Leitung 12 als Vordruck in den Flüssigkeitstank 13 geleitet.
Der Flüssigkeitstank 13 enthält die Reinigungsflüssigkeit,
mit der das Werkstück 2 bestrahlt wird.
Im einfachsten Fall kann es sich um Wasser handeln. Alternativ können noch
waschaktive Substanzen beigefügt
werden. Als Reinigungsflüssigkeit kommen
auch kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeiten
in Betracht.
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Die
Bestrahlungskammer 3 ist über eine Verbindungsleitung 14 an
den Flüssigkeitstank 13 angeschlossen.
An den Endstutzen der Verbindungsleitung 14 ist ein Wasserschloss 15,
beispielsweise Kugelschwimmer angebracht, der einen Verschluss in Richtung
der Bestrahlungskammer 3 bewirkt. Durch das Überdruckventil 16 wird
ein zulässiger
Druck im Flüssigkeitstank 13 aufrechterhalten.
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Der
Flüssigkeitstank 13 ist über die
Saugleitung 17 mit einer Hochdruckpumpe 18 und über die Druckleitung 19 an
ein Steuerventil 20 angeschlossen. Mit der elektrischen
Steuerung 21 wird das Steuerventil 20 periodisch
betätigt,
so dass ein pulsierender Flüssigkeitsstrom
im Strahlrohr 5 erzeugt werden kann. Durch die Periodendauer
der Betätigung
des Steuerventils 20 bedingt, erfolgt eine Zerlegung des Flüssigkeitsstromes
in Flüssigkeitsabschnitte 21 wählbarer
Größe.
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In
der Druckleitung 19 ist einer Luftspeicher 22 eingebaut,
der mit Hilfe der Pumpe 18 kontinuierlich aus dem Flüssigkeitstank 13 mit
Flüssigkeit
gespeist wird. Die im Luftspeicher 22 enthaltene Luft wird
komprimiert. In der geöffneten
Phase des Steuerventils 20 wird dadurch schlagartig Flüssigkeit
in die evakuierte Bestrahlungskammer 3 eingespritzt und
Leitungsrückschläge werden
vermieden.
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Seitlich
am Strahlrohr 5 ist ein Injektionskanal 23 angebracht, über den
von außen
Druckgasimpulse in das Strahlrohr 5 eingepresst werden.
Dadurch erfolgt eine weitere Zerlegung des Flüssigkeitsstromes im Strahlrohr 5 in
kleinere Flüssigkeitsabschnitte 24 und
deren Beschleunigung im Strahlrohr 5, so dass die einzelnen
Flüssigkeitsabschnitte 24 an
dem Werkstück 2 verstärkte Auftreffimpulse
erzeugen. Der Injektionskanal 23 ist in Strömungsrichtung
des Strahlrohres 5 hin geneigt, vorteilhaft in einem Winkel
von 45°,
angeordnet. An dem Injektionskanal 23 ist eine Druckgasleitung 26 angeschlossen, die
mit einem nicht dargestellten Kompressor verbunden ist. Als Druckgas
dient Druckluft mit einem Druck von ca. 6 bar. Mit einem Druckluftventil 25 in der
Druckgasleitung 26 oder dem Injektionskanal 23 werden
durch intermittierende Betätigung
des Druckluftventils 25 die Druckgasimpulse erzeugt. Die
intermittierende Betätigung
des Druckluftventils 25 wird durch die elektrische Schaltung 27 gesteuert.
Alternativ kann auch ein mechanisches Flatterventil verwendet werden.
An Stelle von Druckgas kann auch Heißdampf eingesetzt werden, der
in der Bestrahlungskammer 3 (Unterdruckkammer) die Trocknung des
Werkstückes 2 begünstigt.