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Die
Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zur Reinigung
und Entsandung von Zylinderköpfen von Verbrennungsmotoren
bzw. ähnlichen Werkstücken in einem Spülbad
unter Anwendung von Stoßwellen.
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Aus
der
DE 40 19 589 C2 ist
eine Putzanlage für Feingussteile bekannt. Als Spülbad
für die Feingussteile ist eine rohrartige Kammer mit vertikal
ausgerichteter Rohrachse vorgesehen, wobei Spülflüssigkeit,
beispielsweise Wasser, über einen oberen Zuführanschluss
zugeführt und einen unteren Abführanschluss abgeführt
werden kann. Die zu reinigenden Werkstücke hängen
an einer Haltestange, die sich in Richtung der Rohrachse vertikal
in Aufwärts- und Abwärtsrichtung alternierend
bewegen lässt. Damit soll erreicht werden, dass die Werkstücke
durch Aufwärts- und Abwärtsbewegung vom Spülmittel
durchsetzt werden. Innerhalb des Spülbades ist eine Elektrodenanordnung
vorgesehen, die sich elektrisch mit einer Kondensatoranordnung verbinden
lässt. Die Kondensatoranordnung kann auf eine elektrische
Spannung aufgeladen werden, die ausreicht, zwischen den Elektroden
der Elektrodenanordnung innerhalb der Spülflüssigkeit
eine Funkenentladung zu generieren. Die Elektrodenanordnung ist
etwa mittig zwischen dem Zuführanschluss und den Zu- und Abführanschlüssen
exzentrisch zur Rohrachse und damit einerseits außerhalb
und andererseits nahe der Bewegungsbahn der bei der Reinigung aufwärts
und abwärts bewegten Werkstücke angeordnet. Dadurch
soll die Möglichkeit geboten werden, durch vertikale Verlagerung
der Werkstücke unterschiedliche Werkstückbereiche
in die Nähe der Elektrodenanordnung zu bringen und dementsprechend
unterschiedliche Werkstückbereiche verstärkt mit
Stoßwellen zu beaufschlagen.
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Außerdem
wird durch die zur Rohrachse exzentrische Anordnung der Elektrodenanordnung
erreicht, dass die erzeugten Stoßwellen von der Rohrwandung
derart zum Rohrzentrum hin reflektiert werden, dass es an verschiedenen
Bereichen zu Überschneidungen und Konzentrierungen der
reflektierten Stoßwellen kommt. Durch „geschicktes"
Anordnen der Werkstücke innerhalb des Spülbades
können diese Überschneidungen und Konzentrierungen zur
Reinigung besonders schmutziger Zonen des Werkstückes genutzt
werden.
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Im Übrigen
ist es bekannt, Werkstücke unter Anwendung von Stoßwellen
umzuformen. Hierzu kann beispielhaft auf die
DE 26 28 579 C2 verwiesen werden.
Die Möglichkeit der Nutzung von Stoßwellen zur
Materialumformung zeigt die bei der Nutzung der Stoßwellen
zur Reinigung von Werkstücken grundsätzlich bestehende
Gefahr einer Beschädigung bzw. unerwünschten Veränderung
des Werkstückes bei seiner Reinigung unter Anwendung von
Stoßwellen.
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Deshalb
ist es Aufgabe der Erfindung, Verfahren und Vorrichtungen zu einer
einerseits wirksamen und andererseits schonenden Reinigung kompliziert
geformter Werkstücke wie insbesondere Zylinderköpfe
von Verbrennungsmotoren zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass die Stoßwellen während einer Durchspülung
des Werkstückes bei strömender Spülflüssigkeit
erzeugt werden.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, durch eine ständige
Strömung im Spülbad vom Werkstück gelöste
Verschmutzungen sofort abzutransportieren. Dadurch wird gewährleistet, dass
die Verschmutzungen praktisch keine dämpfende Wirkung auf
die Stoßwellen auszuüben vermögen. Im
Ergebnis können damit vergleichsweise „milde"
Stoßwellen in gut reproduzierbarer Weise zur Unterstützung
der Schmutzabfuhr eingesetzt werden. Dementsprechend wird die Gefahr
unerwünschter Verformungen der zu reinigenden Werkstücke
oder sonstiger Beschädigungen der Werkstücke ganz
wesentlich vermindert.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
im Spülbad ein Stoßwellengenerator vorgesehen,
der die von ihm erzeugten Stoßwellen vorzugsweise in Strömungsrichtung
der Spülflüssigkeit emittiert. Damit werden im strömenden
Spülmedium in dessen Strömungsrichtung verlaufende
Schwallbewegungen generiert, die die Reinigung des Werkstückes
einerseits schonend und andererseits wirksam unterstützen.
In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung
kann zur Erzeugung der Stoßwellen eine Elektrodenanordnung
mit veränderbarem Elektrodenabstand vorgesehen sein, so
dass sich durch Veränderung des Elektrodenabstandes die
zur Erzeugung einer Funkenentladung zwischen den Elektroden notwendige elektrische
Spannung an den Elektroden analog zur Elektrodenabstand verändern
lässt. Auf diese Weise kann die Intensität der
Stoßwellen dem jeweiligen Bedarf angepasst werden. Indem
eine der Elektroden als Reflektor für die Stoßwellen
ausgebildet ist oder die Elektrodenanordnung mit einem Stoßwellen-Reflektor
kombiniert ist, kann die bevorzugte Ausbreitungsrichtung der Stoßwellen
in konstruktiv einfacher Weise bestimmt werden, wobei je nach Form
der Reflexionsfläche eine Bündelung oder Zerstreuung
der generierten Stoßwellen möglich ist.
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Im übrigen
wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche
sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand
der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher
beschrieben wird.
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Schutz
wird nicht nur für ausdrücklich angegebene oder
dargestellte Merkmalskombinationen sondern auch für prinzipiell
beliebige Kombinationen der angegebenen oder dargestellten Merkmale
beansprucht.
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In
der Zeichnung zeigt
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die
einzige Fig. ein schematisiertes Schnittbild einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Reinigung bzw. Entsandung von Zylinderköpfen
von Verbrennungsmotoren.
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Gemäß der
Zeichnung durchlaufen Werkstücke 1 auf einer Förderstrecke 2 ein
Spülbad 3. Im Hinblick auf eine weiter unten beschriebene
Beaufschlagung der Werkstücke 1 im Spülbad 2 mit
Stoßwellen ist dabei vorgesehen, die Werkstücke 1 auf bzw.
an der Förderstrecke an nachgiebigen Halterungen, beispielsweise
sog. Schwingmetallanordnungen, zu lagern. Im Übrigen sind
die Zylinderköpfe aus ebenfalls weiter unten dargestellten
Gründen so gelagert, dass sie innerhalb des Spülbades 3 mit
ihrer Brennraumseite nach oben weisen.
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Innerhalb
des Spülbades 3 wird zumindest innerhalb einer
Behandlungszone 4 eine starke Spülmittelströmung
aufrecht erhalten, indem beispielsweise über Zuläufe 5,
die gegebenenfalls zumindest teilweise an den Werkstückhalterungen
angeordnet sein können, von oben Spülmittel zugeführt
und über Abläufe 6 Spülmittel
aus dem Unterbereich des Spülbades 3 abgeführt
wird. Die Zu- und Abläufe 5 und 6 sind
dabei derart angeordnet, dass bereits durch die Spülmittelströmung
eine vergleichsweise gute Reinigung der Werkstücke 1 erreicht
werden kann. Zusätzlich sind im Bereich der Behandlungszone
Stoßwellengeneratoren 7 angeordnet, welche die
Werkstücke 1 von oben beaufschlagende Stoßwellen emittieren.
Damit wird erreicht, dass an den Werkstücken 1,
gegebenenfalls in Hohlräumen der Werkstücke 1,
anhaftende Verschmutzungen, wie insbesondere Formsand und von vorangehenden
Herstellungsprozessen zurückgebliebene Metallspäne,
wirksam abgelöst bzw. aufgewirbelt werden. Diese abgelösten
Verschmutzungen werden sofort von der Spülmittelströmung
erfasst und abtransportiert. Soweit es sich bei den Werkstücken 1 um
Zylinderköpfe von Verbrennungsmotoren handelt, ist es für
die Reinigung von Hohlräumen vorteilhaft, wenn die Stoßwellen
von oben kommend die Brennraumseite der Zylinderköpfe beaufschlagen.
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Die
Stoßwellengeneratoren 7 können als Elektrodenanordnungen
ausgebildet sein, deren Elektroden elektrisch mit einer Hochspannungsquelle
oder einem mit elektrischer Hochspannung geladenen Kondensator verbindbar
sind, so dass zwischen den Elektroden eine Funkenstrecke erzeugt werden
kann, die dann ihrerseits die Stoßwellen verursacht.
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Durch
eine Vielzahl von Stoßwellengeneratoren 7 längs
der Förderstrecke 2 wird gewährleistet, dass
längs der Transportstrecke der Werkstücke 1 unterschiedliche
Werkstückbereiche verstärkt mit Stoßwellen
beaufschlagt werden. Gegebenenfalls können die Stoßwellengeneratoren 7 auch
beweglich angeordnet sein, um die Stoßwellen mehrerer Generatoren 7 vorübergehend
simultan auf vorgegebene Werkstückbereiche zu fokussieren.
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Die
Anordnung einer Vielzahl von Stoßwellengeneratoren ist
des Weiteren vorteilhaft, weil jeder einzelne Stoßwellengenerator 7 für
die Erzeugung vergleichsweise „milder" Stoßwellen
ausgelegt sein kann, etwa dadurch, dass bei einem als Elektrodenanordnung
ausgebildeten Stoßwellengenerator elektrische Spannungsquellen
bzw. Kondensatoren mit vergleichsweise geringer Kapazität
und/oder elektrischer Spannung vorgesehen sind. Auf diese Weise kann
einer Überbeanspruchung der Werkstücke 1 durch
Stoßwellen eines Stoßwellengenerators 7 entgegengewirkt
werden, andererseits kann durch Parallelbetrieb mehrerer Stoßwellengeneratoren 7 und entsprechende
Ausrichtung dieser Generatoren die Möglichkeit geboten
werden, vorgegebene Werkstückbereiche vergleichsweise stark
mit Stoßwellen zu beaufschlagen.
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Die
jeweilige Abstrahlrichtung eines Stoßwellengenerators 7 kann
dadurch vorgegeben werden, dass derselbe mit einem Reflektor für
die Stoßwellen kombiniert ist, wobei im Falle einer den
Stoßwellengenerator 7 bildenden Elektrodenanordnung auch
eine der Elektroden als Reflektor für die Stoßwellen
ausgebildet sein kann. Je nach Form des Reflektors kann eine ausgeprägte
Richtcharakteristik oder eine Diffusion der erzeugten Stoßwellen
erreicht werden.
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Als
besonders vorteilhaft hat sich die erfindungsgemäß ständig
aufrecht erhaltene Strömung des Spülmittels erwiesen,
denn damit werden von den Stoßwellen aufgewirbelte Verschmutzungen, auch
solche aus Hohlräumen der Werkstücke, sofort aus
dem Bereich der Werkstücke 1 und aus dem Spülbad 3 abgeführt,
mit der Folge, dass die Schmutzpartikel keine dämpfende
Wirkung auf die Stoßwellen ausüben können.
Insgesamt wird dadurch eine äußerst reproduzierbare
Wirkung der Stoßwellen bzw. der diese erzeugenden Stoßwellengeneratoren 7 erreicht.
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Da
die Werkstücke 1 auf der Förderstrecke 2 kontinuierlich
durch das Spülbad 3 geführt werden, lässt
sich die Werkstückreinigung ohne weiteres in eine Produktionsstraße,
etwa für die Motorenfertigung, integrieren. Außerdem
steht ein relativ großes „Zeitfenster" für
die Applikation der Stoßwellen zur Verfügung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4019589
C2 [0002]
- - DE 2628579 C2 [0004]