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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung mit einer
Reinigungskammer zur Aufnahme eines zu reinigenden Werkstücks,
mit einer Fluidtransfereinrichtung zum Transferieren mindestens
eines Fluids in die Reinigungskammer und/oder aus der Reinigungskammer,
wobei die Fluidtransfereinrichtung mindestens eine Düse
in Form einer sich entlang einer Spaltachse erstreckenden Spaltdüse
umfasst, mittels welcher das mindestens eine Fluid quer zu der Spaltachse
in die Reinigungskammer einbringbar oder aus der Reinigungskammer
ausbringbar ist.
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Aus
der
DE 37 02 675 A1 ist
eine Vorrichtung zum Nassreinigen von Werkstücken bekannt,
welche eine Langspaltdüse zur Erzeugung eines messerartigen
Hochdruck-Spritzstrahls aufweist.
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Aus
der
DE 33 33 802 A1 ist
eine Spülvorrichtung zum Ausschleudern eines vorhangartigen Strahls
aus Reinigungsflüssigkeit bekannt.
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Hiervon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Reinigungsvorrichtung zu schaffen, mit welcher eine besonders gute
Reinigungswirkung erzielbar ist.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Reinigungsvorrichtung mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass die Reinigungsvorrichtung eine Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung
zum Bewegen zumindest eines Teils der Spaltdüse umfasst.
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Die
erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung ermöglicht
es, ein Fluid entlang der Spaltachse der Spaltdüse verteilt
in die Reinigungskammer einzubringen oder aus der Reinigungskammer
auszubringen.
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Mit
Hilfe der Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung kann zumindest
ein Teil der Spaltdüse so bewegt werden, dass eine Fluidtransferrichtung
der Spaltdüse veränderbar ist. Auf diese Weise
kann eine Wirkrichtung des Fluids angepasst werden, so dass eine
optimale Reinigung auch komplex geformter Werkstücke erreicht
wird. Insbesondere ermöglicht es die Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung,
die Fluidtransferrichtung so anzupassen, dass schwer zugängliche
Werkstückabschnitte, beispielsweise Ausnehmungen oder Hinterschnittbereiche,
einer Fluidwirkung ausgesetzt werden können. Hierdurch kann
eine sogenannte ”Spritzschattenbildung” verhindert
werden. Aufgrund der guten Reinigungswirkung der erfindungsgemäßen
Reinigungsvorrichtung ergeben sich außerdem sehr kurze
Taktzeiten zur Reinigung eines Werkstücks.
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Die
Spaltdüse ermöglicht einen sehr hohen Flüssigkeitsdurchsatz
pro Zeiteinheit, wodurch eine besonders gute Reinigungswirkung erzielt
wird.
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Vorzugsweise
ist die Fluidtransfereinrichtung innerhalb der Reinigungskammer
angeordnet, wodurch ein direkter Transfer eines Fluids in die Reinigungskammer
und/oder aus der Reinigungskammer möglich ist.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn die Spaltdüse derart bewegbar ist,
dass eine mittlere Fluidtransferrichtung der Spaltdüse
und eine zu reinigende Werkstückoberfläche einen
Winkel von mindestens ungefähr 30° bis höchstens
ungefähr 70° miteinander einschließen.
Hierdurch lässt sich eine besonders gute Reinigungswirkung
erzielen.
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Vorzugsweise
ist ein Abstand zwischen einander gegenüberliegenden Kammerwänden
der Reinigungskammer gleich oder geringfügig größer
als eine Ausdehnung der Spaltdüse in zu der Spaltachse paralleler
Richtung. Hierdurch kann der Wirkbereich der Spaltdüse
bezogen auf ein vorgegebenes Kammervolumen maximiert werden.
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Vorzugsweise
beträgt das Verhältnis einer Spaltweite zu einer
Spaltlänge der Spaltdüse zwischen ungefähr
1:10 und ungefähr 1:500, insbesondere zwischen ungefähr
1:100 und ungefähr 1:200. Solche Spaltdüsen ermöglichen
einen hohen Fluidtransfer.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass
die Fluidtransfereinrichtung eine Fluideinbringeinrichtung zum Einbringen
mindestens eines Fluids in die Reinigungskammer umfasst. Hierdurch
ist ein Spül- oder Abblasbetrieb der Reinigungsvorrichtung
ermöglicht.
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Insbesondere
kann ein flüssiges Fluid und/oder ein gasförmiges
Fluid in die Reinigungskammer eingebracht werden. Bevorzugt ist
es, wenn das Fluid druckbeaufschlagbar ist, beispielsweise mit einem
Druck von mindestens ungefähr 1 bar und/oder höchstens
ungefähr 10 bar.
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Eine
besonders gute Reinigungswirkung wird erzielt, wenn ein flüssiges
Fluid und ein gasförmiges Fluid zeitlich aufeinander folgend
in die Reinigungskammer einbringbar sind.
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Beispielsweise
handelt es sich bei dem flüssigen Fluid um Wasser, welches
als Reinigungsfluid wirkt. Beispielsweise handelt es sich bei dem
gasförmigen Fluid um Luft, insbesondere um Druckluft.
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Bevorzugt
ist es, wenn die Fluidtransfereinrichtung eine Fluidausbringeinrichtung
zum Ausbringen mindestens eines Fluids aus der Reinigungskammer
umfasst. Dies ermöglicht einen Abtransport eines in die
Reinigungskammer eingebrachten Fluids und/oder von Schmutzstoffen
aus der Reinigungskammer. In vorteilhafter Weise ist die Reinigungskammer
evakuierbar, um einen besonders guten Abtransport von Schmutzpartikeln
zu ermöglichen.
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Nach
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
bildet oder umfasst die Fluidtransfereinrichtung sowohl eine Fluideinbringeinrichtung
als auch eine Fluidausbringeinrichtung. Dies ermöglicht
einen besonders flexiblen Reinigungsbetrieb. Insbesondere ist es
bevorzugt, wenn das Einbringen eines Fluids in die Reinigungskammer
und das Ausbringen eines Fluids aus der Reinigungskammer mittels
derselben Spaltdüse erfolgt.
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Vorzugsweise
ist die Spaltdüse mittels der Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung
schwenkbar oder drehbar. Hierdurch weist die Spaltdüse
einen besonders großen Wirkbereich auf. Vorzugsweise beträgt ein
Schwenkwinkel der Spaltdüse mindestens ungefähr
90°, insbesondere mindestens ungefähr 180°. Günstig
ist es ferner, wenn die Spaltdüse um mindestens ungefähr
360° oder frei drehbar ist.
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Nach
einer Ausführungsform der Erfindung sind eine Drehachse,
um welche die Spaltdüse schwenkbar oder drehbar ist, und
die Spaltachse der Spaltdüse miteinander kollinear. Hierdurch
kann eine besonders kompakte Fluidtransfereinrichtung geschaffen
werden.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind eine
Drehachse, um welche die Spaltdüse schwenkbar oder drehbar
ist, und die Spaltachse der Spaltdüse zueinander versetzt.
Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellung einer
fluidwirksamen Verbindung zwischen der Spaltdüse und einem
Fluidvorrat.
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In
vorteilhafter Weise umfasst die Reinigungsvorrichtung eine Spaltweiten-Einstelleinrichtung
zur Einstellung einer Spaltweite der Spaltdüse. Dies ermöglicht
es, die Geometrie der Spaltdüse an unterschiedliche Fluidströme
und/oder unterschiedliche Fluiddichten anpassen zu können.
Beispielsweise ist die Spaltweite in Abhängigkeit der Dichte
des Fluids einstellbar, so dass für Fluide mit höheren Dichten,
beispielsweise für Flüssigkeiten, kleinere Spaltweiten
eingestellt werden können und für Fluide mit geringeren
Dichten, beispielsweise für Gas, insbesondere für
Druckluft, größere Spaltweiten eingestellt werden
können.
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Vorzugsweise
ist mindestens ein Spaltbegrenzungselement quer zu der Spaltachse
bewegbar, wodurch sich eine besonders einfache Einstellbarkeit der
Spaltweite ergibt. Günstig ist es ferner, wenn ein Abstand
zwischen mindestens zwei Spaltbegrenzungselementen einstellbar ist.
Insbesondere können einander gegenüberliegende
Spaltbegrenzungselemente relativ zueinander bewegbar sein.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst
die Spaltweiten-Einstelleinrichtung mindestens ein längs
einer Verstellachse bewegbares Einstellelement. Ein solches Einstellelement
wirkt beispielsweise direkt oder indirekt auf mindestens ein Spaltbegrenzungselement
und ermöglicht eine besonders einfache und zuverlässige
Einstellung der Spaltweite.
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Vorzugsweise
ist die Verstellachse, entlang welcher mindestens ein Einstellelement
der Spaltweiten-Einstelleinrichtung bewegbar ist, im Wesentlichen
parallel zu der Spaltachse. Dies ermöglicht eine besonders
einfache und raumsparende Übertragung einer Längsbewegung
des Einstellelements in eine Bewegung eines Spaltbegrenzungselements
quer zu der Spaltachse.
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Insbesondere
kann die Verstellachse kollinear mit einer Drehachse der Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung
sein. Hierdurch kann eine besonders kompakte Spaltweiten-Einstelleinrichtung
geschaffen werden.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn das Einstellelement um die Verstellachse
schwenkbar oder drehbar ist. Dies ermöglicht es, die Spaltweite
der Spaltdüse unabhängig von einer Schwenk- oder Drehlage
der Spaltdüse einstellen zu können.
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Günstig
ist es ferner, wenn das Einstellelement unabhängig von
der linearen Bewegbarkeit des Einstellelements schwenkbar oder drehbar
ist. Dies ermöglicht es, eine ortsfeste und lagefeste Antriebseinrichtung
für die Spaltweiten-Einstelleinrichtung vorzusehen.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn die Spaltweiten-Einstelleinrichtung und die
Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung voneinander unabhängig
betätigbar sind. Hierdurch ist die Spaltweite der Spaltdüse unabhängig
davon einstellbar, ob oder wie zumindest ein Teil der Spaltdüse
mittels der Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung bewegt wird.
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Die
Spaltweiten-Einstelleinrichtung und die Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung
sind vorzugsweise gleichzeitig betätigbar, insbesondere
während des Einbringens oder Ausbringens mindestens eines
Fluids in die Reinigungskammer oder aus der Reinigungskammer.
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Bevorzugt
ist es ferner, wenn die Reinigungskammer mindestens eine Kammerwand
aufweist und wenn eine Fluideinbringrichtung der Spaltdüse
derart einstellbar ist, dass mindestens ein Abschnitt mindestens
einer Kammerwand der Reinigungskammer mittels eines eingebrachten
Fluids abreinigbar ist. Beispielsweise kann der mindestens eine
Abschnitt der mindestens einen Kammerwand abgespült oder
abgeblasen werden, wodurch auf eine separate Reinigungseinrichtung
verzichtet werden kann.
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Insbesondere
ist zur Reinigung der Reinigungskammer die Spaltdüse um
mindestens 360° drehbar. Dies ermöglicht eine
vollständige Abreinigung von relativ zu der Spaltachse
umfangseitig angeordneten Kammerwänden. Insbesondere sind sämtliche
Kammerwände der Reinigungsvorrichtung mittels des durch
die Spaltdüse eingebrachten Fluids abreinigbar.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Reinigungsvorrichtung
eine Fluidleitungseinrichtung, welche zum Zuleiten oder Ableiten
eines Fluids in Fluidverbindung mit der Fluidtransfereinrichtung
steht und eine Mehrzahl von Fluidleitungen für voneinander
verschiedene Fluide umfasst. Beispielsweise kann die Fluidleitungseinrichtung
Fluidleitungen für mindestens eine Flüssigkeit,
beispielsweise Wasser und/oder Reinigungsmittel, und für
mindestens ein Gas, beispielsweise für Druckluft und/oder ein
aus der Reinigungs kammer abzusaugendes Gas, umfassen. Dies ermöglicht
einen besonders flexiblen Betrieb der Reinigungsvorrichtung.
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Günstig
ist es ferner, wenn die Reinigungsvorrichtung eine Werkstück-Bewegungseinrichtung zum
Bewegen eines in der Reinigungskammer aufgenommenen Werkstücks
relativ zu der Spaltdüse umfasst. Mittels einer solchen
Werkstück-Bewegungseinrichtung ist ein Werkstück
relativ zu der Reinigungskammer bewegbar und/oder gemeinsam mit der
Reinigungskammer bewegbar.
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Beispielsweise
umfasst die Werkstück-Bewegungseinrichtung eine Haltevorrichtung
zum Halten des Werkstücks in der Reinigungskammer, welche
vorzugsweise als Drehgestell, auch ”Rhönrad” genannt,
ausgebildet sein kann. Ein solches Drehgestell kann aufgrund der
effektiven Arbeitsweise der beweglichen Spaltdüse mit einer
erhöhten Drehzahl gedreht werden, wodurch eine Taktzeitverkürzung
erreicht wird. Durch die Bewegbarkeit der Spaltdüse wird
erreicht, dass ein Werkstück durchgehend mit Fluid beschlagt
werden kann und dass Traversen des Drehgestells nicht zu einer Spritzschattenbildung
auf einer Oberfläche eines zu reinigenden Werkstücks führen.
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Vorzugsweise
ist das Werkstück um eine Rotationsachse schwenkbar oder
rotierbar, so dass es besonders gut gereinigt werden kann. Insbesondere ist
eine solche Rotationsachse im Wesentlichen parallel zu der Spaltachse,
so dass ein Werkstück gleichmäßig abreinigbar
ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht
vor, dass die Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung und eine
Werkstück-Bewegungseinrichtung miteinander gekoppelt sind,
um die Bewegungen der Spaltdüse und des Werkstücks
aufeinander abzustimmen. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn Dreh-
und/oder Schwenkfrequenzen der Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung
und der Werkstück-Bewegungseinrichtung aufeinander abgestimmt
sind, so dass ein ”intelligentes” bewegliches Düsensystem
geschaffen werden kann. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass eine Dreh- oder Schwenkfrequenz der Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung
gleich einem ganzzahligen Vielfachen einer Dreh- oder Schwenkfrequenz
der Werkstück-Bewegungseinrichtung ist.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
ist die Reinigungskammer mit einem Flüssigkeitsbad füllbar,
in welches zumindest ein Abschnitt eines zu reinigenden Werkstücks und/oder
eine Spaltdüsenöffnung der Spaltdüse
eintauchbar ist. Durch Eintauchen eines zu reinigenden Werkstücks
in das Flüssigkeitsbad können Verunreinigungen
von dem Werkstück abgewaschen oder aufgeweicht werden.
Durch Eintauchen einer Spaltdüsenöffnung der Spaltdüse
wird ein besonders spritzarmer Fluidaustrag ermöglicht.
Durch gleichzeitiges Eintauchen zumindest eines Abschnitts eines zu
reinigenden Werkstücks und der Spaltdüsenöffnung
der Spaltdüse in das Flüssigkeitsbad kann das zu
reinigende Werkstück mit einem aus der Spaltdüse
ausgetragenen Fluid beaufschlagt und gereinigt werden, wobei ein
besonders effizienter und geräuscharmer Betrieb der Reinigungsvorrichtung
ermöglicht ist. Eine solche Art der Reinigung wird auch als ”Injektionsflutwaschen” bezeichnet.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Reinigung eines Werkstücks,
bei welchem ein Werkstück in einer Reinigungskammer angeordnet
wird und mindestens ein Fluid durch eine Fluidtransfereinrichtung,
welche eine Düse in Form einer sich entlang einer Spaltachse
erstreckenden Spaltdüse umfasst, quer zu der Spaltachse
in die Reinigungskammer eingebracht oder aus der Reinigungskammer
ausgebracht wird.
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Der
Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Reinigung eines Werkstücks zu schaffen, mit welchem eine
besonders gute Reinigungswirkung erzielbar ist.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Reinigung eines Werkstücks
der vorstehend genannten Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass zumindest ein Teil der Spaltdüse
relativ zu der Reinigungskammer bewegt wird.
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Besondere
Ausgestaltungen und Vorteile des erfindungsgemäßen
Verfahrens sind bereits vorstehend im Zusammenhang mit den besonderen Ausgestaltungen
und den Vorteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erläutert worden.
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Die
erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung eignet
sich insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Reinigung eines Werkstücks.
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Durch
eine geringe Anzahl von Zu- und Abgängen der Reinigungskammer
und durch eine Spülung der Abgänge wird eine effektive
Reinigung mit einem geringen Blindwert erreicht. Der Blindwert gibt den
Grad der Kontaminierung der Reinigungskammer mit Verunreinigungen
an, welche nach einem Reinigungsvorgang in der Reinigungskammer
verbleiben und einen folgenden Reinigungsvorgang negativ beeinflussen
können.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden
Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Vorderansicht einer ersten Ausführungsform
einer Reinigungsvorrichtung mit einer Spaltdüse und mit
einer Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung;
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2 eine
schematische Seitenansicht der Reinigungsvorrichtung aus 1;
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3 einen
schematischen Schnitt durch die Spaltdüse längs
der Linie 3-3 in 2;
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4 einen
Schnitt durch die Spaltdüse längs der Linie 4-4
in 3;
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5 einen
Schnitt durch die Spaltdüse längs der Linie 5-5
in 4; und
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6 einen
ausschnittsweisen schematischen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform
einer Reinigungsvorrichtung.
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Gleiche
oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren
mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Eine
in der 1 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete
Reinigungsvorrichtung zur Reinigung eines Werkstücks umfasst
einen Behälter 102, welcher eine Reinigungskammer 104 begrenzt.
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Der
Behälter 102 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch
und weist eine zylindermantelförmige Kammerwand 106 auf,
welche an eine erste Stirnwand 108 und an eine zweite Stirnwand 110 grenzt.
Der Behälter 102 weist eine Behälterachse 112 auf,
welche der Zylinderachse der Kammerwand 106 entspricht.
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Der
Behälter 102 dient zur Aufnahme eines Waschguts
in Form eines zu reinigenden Werkstücks 114, welches
in den 1 und 2 schematisch dargestellt ist.
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Die
Reinigungsvorrichtung 100 umfasst ferner eine Spaltdüse 116,
welche sich entlang einer Spaltdüsenachse 118 erstreckt.
Die Spaltdüse 116 ist in einem bezogen auf die
Schwerkraftrichtung oberen Bereich der Reinigungskammer 104 angeordnet. Die
Spaltachse 118 ist vorzugsweise parallel zu der Behälterachse 112.
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Die
Spaltdüse 116 erstreckt sich entlang der Spaltachse 118 zwischen
einem ersten Spaltdüsenende 120 und einem zweiten
Spaltdüsenende 122. Das erste Spaltdüsenende 120 ist
benachbart zu der ersten Stirnwand 108 der Reinigungskammer 104 angeordnet.
Das zweite Spaltdüsenende 122 ist benachbart zu
der zweiten Stirnseite 110 der Reinigungskammer 104 angeordnet.
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Die
Spaltdüse 116 umfasst ein erstes Spaltbegrenzungselement 124 und
ein zweites Spaltbegrenzungselement 126. Die Spaltbegrenzungselemente 124, 126 begrenzen
einen Spalt, dessen Länge der Ausdehnung der Spaltbegrenzungselemente 124 und 126 in
zu der Spaltachse 118 paralleler Richtung entspricht und
dessen Weite 128 dem Abstand einander gegenüberliegender
Spaltbegrenzungsflächen 130, 132 entspricht.
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Die
Reinigungsvorrichtung 100 umfasst ferner ein Gehäuse 134 mit
einer im Wesentlichen zylindermantelförmigen Gehäusewand 136.
Die Gehäusewand 136 begrenzt einen zylindrischen
Fluidraum 138, welcher in Fluidverbindung mit der Spaltdüse 116 steht.
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Das
Gehäuse 134 weist eine Gehäuseachse 140 auf,
welche sich im Wesentlichen parallel zu der Spaltachse 118 erstreckt.
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Das
Gehäuse 134 weist ferner einen Antriebsabschnitt 142 auf,
welcher drehfest mit der Gehäusewand 136 verbunden
ist. Der Antriebsabschnitt 142 ist mit Hilfe einer Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung 144 um
eine Drehachse 146 drehbar. Die Drehachse 146 ist
kollinear mit der Gehäuseachse 140.
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Die
Reinigungsvorrichtung 100 umfasst ferner eine Fluidleitungseinrichtung 148 mit
einer Mehrzahl von Fluidleitungen für voneinander verschiedene
Fluide. Beispielsweise umfasst die Fluidleitungseinrichtung 148 eine
erste Fluidleitung 150, eine zweite Fluidleitung 152 und
eine dritte Fluidleitung 154. Die Fluidleitungen 150, 152 und 154 sind
in Fluidverbindung mit einer gemeinsamen Fluidleitung 156 bringbar,
welche ihrerseits in Fluidverbindung mit dem Fluidraum 138 steht.
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Der
ersten Fluidleitung 150 ist eine erste Pumpe 158 und
ein erstes Ventil 160 zugeordnet. Der zweiten Fluidleitung 152 ist
eine zweite Pumpe 162 und ein zweites Ventil 164 zugeordnet.
Der dritten Fluidleitung ist eine dritte Pumpe 166 und
ein drittes Ventil 168 zugeordnet.
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Die
erste Pumpe 158 und die zweite Pumpe 162 dienen
dazu, ein Fluid in den Fluidraum 138 und von dort aus über
die Spaltdüse 116 in die Reinigungskammer 104 zu
fördern.
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Die
dritte Pumpe 166 dient dazu, ein in der Reinigungskammer 104 aufgenommenes
Fluid abzufördern. Der Fluidstrom durch die Leitungen 150, 152, 154 ist
jeweils mit Hilfe der Ventile 160, 164, 168 steuerbar.
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Ein
in die Reinigungskammer einzubringendes Fluid kann einem in der
Zeichnung nicht dargestellten Vorratsbehälter entnommen
werden. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann ein in der
Reinigungskammer aufgenommenes Fluid abgeführt und mittels der
Spaltdüse wieder in die Reinigungskammer eingebracht werden.
Hierfür kann eine Pumpe eingesetzt werden, welche zum Abführen
des Fluids aus der Reinigungskammer als Rückführpumpe
wirkt. Vorzugsweise wird die Rückführpumpe auch
zum erneuten Einbringen des abgeführten Fluids in die Reinigungskammer
verwendet. Es ist vorteilhaft, aus der Reinigungskammer abgeführtes
Fluid vor dem erneuten Einbringen in die Reinigungskammer mittels einer
Filtereinrichtung zu filtern.
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Die
gemeinsame Fluidleitung 156 mündet an einem Anschlussrohr 170,
welches die zweite Stirnwand 110 durchsetzt und in den
Behälter 102 hineinragt. Zur Abdichtung des feststehenden
Anschlussrohrs 170 und des bewegbaren Gehäuses 134 ist
ein Drehgelenk 172 vorgesehen, welches auch als ”Rohrdrehgelenk” bezeichnet
werden kann.
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Das
Anschlussrohr 170 bildet einen zentralen Zugang zu dem
Fluidraum 138. Dieser Zugang kann zur Befüllung
der Reinigungskammer 104 mit einer Flüssigkeit,
zum Spritz-Austrag einer Flüssigkeit aus der Spaltdüse 116 in
die Reinigungskammer, zum Ausblasen eines Gases aus der Spaltdüse 116 in
die Reinigungskammer und zum Evakuieren der Reinigungskammer genutzt
werden.
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Die
Reinigungsvorrichtung 100 umfasst ferner eine Spaltweiten-Einstelleinrichtung 174 zur
Einstellung der Spaltweite 128 der Spaltdüse 116 (3).
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Die
Spaltweiten-Einstelleinrichtung 174 umfasst beispielsweise
eine in Form eines Motors ausgebildete Antriebseinrichtung 176 zum
Antrieb einer Bewegung eines Antriebselements 178 längs
einer Verstellachse 180.
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Das
Antriebselement 178 durchsetzt eine Rohrwand 182 des
Anschlussrohrs 170 und ist relativ zu der Rohrwand 182 mittels
einer Dichtungseinrichtung 184 abgedichtet.
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Das
Antriebselement 178 endet mit seinem der Antriebseinrichtung 176 abgewandten
Ende an einer Drehkupplung 186. Die Drehkupplung 186 ist innerhalb
des Fluidraums 138 angeordnet. Mittels der Drehkupplung 186 sind
das Antriebselement 178 und ein Einstellelement 188 voneinander
drehentkoppelt. Dies bedeutet, dass mittels der Drehkupplung 186 eine
Linearbewegung längs der Verstellachse 180 von
dem Antriebselement 178 auf das Einstellelement 188 übertragbar
ist, dass jedoch eine Drehbewegung des Einstellelements 188 um
die Drehachse 146 nicht auf das Antriebselement 178 übertragen
wird.
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Das
Einstellelement 188 ist in Form einer Stange ausgebildet,
welche sich längs der Verstellachse 180 erstreckt.
Die Verstellachse 180 und die Drehachse 146 sind
kollinear.
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Das
Einstellelement 188 ist mittels eines ersten Lagers 190 und
mittels eines zweiten Lagers 192 um die Drehachse 146 drehbar
gelagert. Die Lager 190, 192 sind fest mit dem
Gehäuse 134 verbunden.
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Die
Spaltweiten-Einstelleinrichtung 174 umfasst ferner eine
Getriebeeinrichtung 194 (4 und 5),
mittels welcher eine Linearbewegung des Einstellelements 188 längs
der Verstellachse 180 in eine Bewegung der Spaltbegrenzungselemente 124, 126 quer
zu der Spaltachse 118 übersetzbar ist. Die Getriebeeinrichtung 194 umfasst
zwei voneinander beabstandete Bügel 196, welche
jeweils drehfest mit dem Einstellelement 188 verbunden
sind. Die Bügel 196 sind jeweils drehfest mit
zwei Zapfen 198, 200 verbunden. Die Zapfen 198, 200 erstrecken
sich in zu der Verstellachse 180 senkrechter Richtung.
Jeder erste Zapfen 198 greift in jeweils eine erste Kulisse 202 des
ersten Spaltbegrenzungselements 124. Jeder zweite Zapfen 200 greift
in jeweils eine zweite Kulisse 204 des zweiten Spaltbegrenzungselements 126.
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Jede
erste Kulisse 202 ist in einem ersten Lagerabschnitt 206 des
ersten Spaltbegrenzungselements 124 ausgebildet, welcher
Teil des ersten Spaltbegrenzungselement 124 ist. Der erste
Lagerabschnitt 206 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zu
der ersten Spaltbegrenzungsfläche 130 und stützt sich
auf einem ersten Führungselement 208 ab, welches
fest mit der Gehäusewand 136 verbunden ist.
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Jede
zweite Kulisse 204 ist in einem zweiten Lagerabschnitt 210 ausgebildet,
welcher Teil des zweiten Spaltbegrenzungselements 126 ist.
Der zweite Lagerabschnitt 210 erstreckt sich im Wesentlichen
senkrecht zu der zweiten Spaltbegrenzungsfläche 132 und
stützt sich auf einem zweiten Führungselement 212 ab,
welches fest mit der Gehäusewand 136 verbunden
ist.
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Die
Kulissen 202, 204 verlaufen schräg zu der
Spaltachse 118.
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Die
Spaltdüse 116 ist Teil einer Fluidtransfereinrichtung 214.
Die Fluidtransfereinrichtung 214 ermöglicht es,
ein Fluid durch die Spaltdüse 116 hindurch in
die Reinigungskammer 104 einzubringen und/oder ein Fluid
aus der Reinigungskammer 104 auszubringen.
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Die
vorstehend beschriebene Reinigungsvorrichtung 100 funktioniert
wie folgt:
Zur Vorbereitung der Reinigung eines Werkstücks 114 wird
dieses innerhalb der Reinigungskammer 104 angeordnet. Zur
Halterung des Werkstücks 114 kann eine Haltevorrichtung 216 (2)
verwendet werden. Mittels der Haltevorrichtung 216 ist
das Werkstück 114 relativ zu der Aufnahmekammer 104 fixierbar
und/oder relativ zu einer Werkstück-Bewegungseinrichtung,
welche in der Zeichnung aus Gründen der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt ist. Eine solche Werkstück-Bewegungseinrichtung
ermöglicht es, die Haltevorrichtung 216 mit dem
Werkstück 114 um eine Rotationsachse 218 zu
rotieren. Vorzugsweise verläuft die Rotationsachse 218 parallel
zu der Spaltachse 118.
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Zur
Unterstützung der Reinigung des Werkstücks 114 kann
die Reinigungskammer 104 mit einer Flüssigkeit,
beispielsweise mit Wasser, gefüllt werden, in welches das
Werkstück 114 eintaucht. Die Befüllung
der Reinigungskammer 104 kann beispielsweise unter Verwendung
der ersten Pumpe 158 und der ersten Fluidleitung 150 der
Fluidleitungseinrichtung 148 und unter Verwendung der Fluidtransfereinrichtung 214 durch
Austrag einer vorzugsweise gefilterten Flüssigkeit aus
der Spaltdüse 116 in die Reinigungskammer erfolgen.
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Die
Reinigungskammer 104 kann mit Hilfe der Spaltdüse 116 in
einer kurzen Zeitspanne mit Flüssigkeit gefüllt
werden. In derselben Zeitspanne kann die Reinigungskammer 104 auch
entleert werden (beispielsweise mittels eines in der Zeichnung nicht
dargestellten Reinigungskammerausgangs, welcher beispielsweise an
einem bezogen auf die Schwerkraftrichtung unteren Ende des Behälters 102 angeordnet
ist), so dass ein Bad in der Reinigungskammer mit einer hohen Frequenz
umgewälzt werden kann. Insgesamt ergeben sich so sehr niedrige Nebenzeiten
neben den tatsächlichen Reinigungszeiten.
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Zur
Reinigung des Werkstücks 114 kann mittels der
Spaltdüse 116 ein Fluid in Richtung auf das Werkstück 114 ausgebracht
werden. Dieses Fluid weist eine mittlere Fluidtransferrichtung 220 auf.
Die mittlere Fluidtransferrichtung 220 ist durch Drehung der
Spaltachse 116 um die Drehachse 146 mit Hilfe der
Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung 144 einstellbar.
Vorzugsweise wird die mittlere Fluidtransferrichtung 220 derart
eingestellt, dass sie mit einer zu reinigenden Werkstückoberfläche 222 einen
Winkel 224 von mindestens ungefähr 30° bis
höchstens ungefähr 70° einschließt.
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Beispielsweise
kann das Werkstück 114 mittels eines ersten Fluids
in Form einer vorzugsweise gefilterten Flüssigkeit gereinigt
werden. Das erste Fluid kann mit dem gegebenenfalls zuvor zum Fluten der
Reinigungskammer eingebrachten Fluid identisch sein. Das erste Fluid
wird dem Fluidraum 138 und somit der Spaltdüse 116 mittels
der ersten Fluidleitung 150 zugeführt. Hierfür
wird das erste Ventil 160 geöffnet. Das zweite
Ventil 164 und das dritte Ventil 168 werden geschlossen.
Mit Hilfe der ersten Pumpe 158 wird das erste Fluid mit
Druck beaufschlagt und in den Fluidraum 138 gefördert.
Von dort gelangt das Fluid durch den zwischen den Spaltbegrenzungselementen 124 und 126 gebildeten
Spalt entlang der Spaltachse 118 verteilt in die Reinigungskammer 104.
Durch Bewegung des Gehäuses 134 um die Drehachse 146 wird
die Spaltdüse 116 um die Drehachse 146 verschwenkt.
Vorzugsweise ist das Gehäuse 134 frei drehbar
um die Drehachse 146, so dass die mittlere Fluidtransferrichtung 220 in
beliebigen Winkelrichtungen einstellbar ist.
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Der
Austrag des Fluids kann mit einem im Vergleich zu herkömmlichen
Systemen sehr hohen Fluidstrom von beispielsweise 40 Liter pro Sekunde erfolgen.
Bei einer parallel zur Spaltachse 118 gemessenen Spaltlänge
von 60 cm und einer Spaltweite 128 von 0,4 cm ergibt sich
eine Austragsgeschwindigkeit von 16,7 m/s. Beim Flutwaschen, bei
welchem das Werkstück 114 in eine Flüssigkeit
eingetaucht ist, kann bei einer solchen Austragsgeschwindigkeit
eine zu einem Austritt der Reinigungskammer 104 gerichtete
Strömung mit einer Strömungsgeschwindigkeit von
70 mm/s erreicht werden. Hierdurch können von dem Werkstück 114 zu
entfernende Partikel in effektiver Weise gelöst und/oder
abgefördert werden.
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Während
des Austrags des Fluids aus der Spaltdüse 116 kann
die Spaltdüse 116 und/oder das Werkstück 114 bewegt
werden. Vorzugsweise sind die Bewegungen der Spaltdüse 116 und
des Werkstücks 114 miteinander gekoppelt, so dass
eine besonders vollständige und gute Abreinigung des Werkstücks 114 ermöglicht
ist.
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Es
ist möglich, das Werkstück 114 nicht
nur mit einem ersten Fluid, sondern auch mit einem zweiten Fluid
zu reinigen und/oder zu trocknen. Das zweite Fluid ist vorzugsweise
gasförmig und ist insbesondere durch Druckluft gebildet.
Das zweite Fluid kann bei geöffnetem zweiten Ventil 164 mit
Hilfe der zweiten Pumpe 162 dem Fluidraum 138 zugeleitet
werden. Hierbei sind das erste Ventil 160 und das dritte Ventil 168 geschlossen.
Auf diese Weise kann das zweite Fluid durch die Spaltdüse 116 hindurch
in Richtung auf das Werkstück 114 ausgetragen
werden.
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Eine
weitere Betriebsmöglichkeit der Reinigungsvorrichtung 100 sieht
vor, dass ein Fluid aus der Reinigungskammer 104 heraus
abgeführt werden kann. Beispielsweise kann die dritte Pumpe 166 als
Vakuumpumpe wirken, so dass nach Öffnen des dritten Ventils 168 und
Schließen des ersten Ventils 160 und des zweiten
Ventils 164 in der Reinigungskammer 104 enthaltenes
Fluid über die Spaltdüse 116 und über
den Fluidraum 138 abgesaugt werden kann. Hierdurch wird
eine besonders gute Reinigung des Werkstücks 114 ermöglicht.
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Die
Reinigungsvorrichtung 100 kann auch verwendet werden, um
die Kammerwand 106 zu reinigen. Vorzugsweise wird hierfür
die Reinigungskammer 104 mit Hilfe der Pumpe 166 entleert
und ein gegebenenfalls in der Reinigungskammer 104 aufgenommenes
Werkstück 114 entfernt. Anschließend können
durch Ausbringen eines Fluids, insbesondere einer Flüssigkeit,
mittels der Spaltdüse 116 die Innenseiten der
Kammerwand 106 mit einem Fluid beaufschlagt werden. Hierbei
ist es bevorzugt, wenn die Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung 144 um
mindestens 360° oder darüber hinaus um die Drehachse 146 bewegt
wird. Hierdurch ist eine effektive und einfache Abreinigung der
vollständigen Kammerwand 106 ermöglicht.
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Zur
Vorbereitung der Reinigung eines Werkstücks 114 und/oder
einer Kammerwand 106 oder während eines Reinigungsvorgangs
kann die Spaltweite 128, welche sich durch den Abstand
der Spaltbegrenzungsflächen 130 und 132 bestimmt,
eingestellt werden. Hierfür wird die Antriebseinrichtung 176 derart
angesteuert, dass das Antriebselement 178 eine Hubbewegung längs
der Verstellachse 180 durchführt. Diese Bewegung
wird mittels der Drehkupplung 186 auf das Einstellelement 188 übertragen.
Die Bewegung des Einstellelements 188 längs der
Verstellachse 180 wird mit Hilfe der Bügel 196 auf die
Zapfen 198 und 200 übertragen. Die in
die Kulissen 202, 204 der Spaltbegrenzungselemente 124, 126 eintauchenden
Zapfen 198, 200 werden bei einer Bewegung des
Einstellelements 188 längs der Verstellachse 180 in
zu der Verstellachse 180 paralleler Richtung bewegt.
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In 5 ist
die Spaltdüse 116 mit einer maximalen Spaltweite 128 dargestellt.
Eine Bewegung des Einstellelements 188 in Richtung auf
das erste Spaltdüsenende 120 bewirkt eine Verschiebung
der Zapfen 198, 200 in Richtung auf das erste
Spaltdüsenende 120. Hierdurch werden die den jeweiligen Zapfen 198, 200 zugeordneten
Spaltbegrenzungselemente 124, 126 nach innen in
Richtung auf die Spaltachse 118 zu bewegt. Dadurch wird
die Spaltweite 128 verkleinert. Eine Vergrößerung
der Spaltweite 128 erfolgt in entsprechender Weise durch
Bewegung des Einstellelements 188 in Richtung auf das zweite
Spaltdüsenende 122.
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Vorzugsweise
wird die Spaltweite 128 in Abhängigkeit von der
Dichte des die Spaltdüse 116 durchströmenden
Fluids eingestellt. Eine kleinere Spaltweite 128 ist für
Fluide höhere Dichte, beispielsweise für Flüssigkeiten,
bevorzugt; für Fluide geringerer Dichte, beispielsweise
für Druckluft, ist eine größere Spaltweite 128 bevorzugt.
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Eine
in 6 dargestellte zweite Ausführungsform
einer Reinigungsvorrichtung 100 zur Reinigung eines Werkstücks 114 unterscheidet
sich von der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch,
dass die zweite Ausführungsform keine Spaltweiten-Einstelleinrichtung
aufweist und dass sie ein mit einer Kammerwand 106 einer
Reinigungskammer 104 fest verbundenes Gehäuse 134 aufweist.
Zur Verbindung des Gehäuses 134 mit der Kammerwand 106 ist
eine Verbindungseinrichtung 226 vorgesehen, welche sowohl
mit der Kammerwand 106 als auch mit der Gehäusewand 136 verschweißt
ist.
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Die
Verbindungseinrichtung 226 weist einen Fluidkanal 228 auf,
welcher den Fluidraum 138 des Gehäuses 134 in
Fluidverbindung mit einer Spaltdüse 116 einer
Fluidtransfereinrichtung 214 bringt. Die Spaltdüse 116 wiederum
steht in Fluidverbindung mit der Reinigungskammer 104.
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Die
Spaltdüse 116 weist zwei Spaltbegrenzungselemente 124, 126 auf,
welche jeweils um eine Schwenkachse 230, 232 schwenkbar
sind. Die Schwenkachsen 230, 232 sind zueinander
parallel. Durch Verschwenken der Spaltbegrenzungselemente 124, 126 um
die Schwenkachsen 230, 232 mittels einer Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung 144 kann eine
gewünschte mittlere Fluidtransferrichtung 220 der
Spaltdüse 116 eingestellt werden.
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Im Übrigen
stimmt die in 2 dargestellte zweite Ausführungsform
der Reinigungsvorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion
mit der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform überein,
auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3702675
A1 [0002]
- - DE 3333802 A1 [0003]