DE102011004232B4

DE102011004232B4 - Düsenmodul und Reinigungsvorrichtung mit Düsenmodul

Info

Publication number: DE102011004232B4
Application number: DE102011004232.6A
Authority: DE
Inventors: Egon Käske
Original assignee: Ecoclean GmbH
Current assignee: Ecoclean GmbH
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2024-04-18
Anticipated expiration: 2031-02-17
Also published as: WO2012110271A2; US20130333732A1; CN103370146A; CN103370146B; EP2675577A2; DE102011004232A1; US9409212B2; WO2012110271A3

Abstract

Düsenmodul (2), insbesondere für das Flutwaschen von Werkstücken in einem mit einem flüssigen Reinigungsmedium befüllten Reinigungsbehälter (102),mit einem Modulkörper (4), der wenigstens eine Düsenkammer (6) aufweist, die wenigstens eine Düsenöffnung (10) für das Erzeugen wenigstens eines Fluidstrahls (56) hat, undmit einer Einrichtung (39) für das Zuführen von mit Druck beaufschlagtem Fluid durch einen Fluidkanal (37) in die wenigstens eine Düsenkammer (6), die mit dem Modulkörper (4) verbunden ist,wobei die Einrichtung (39) für das Zuführen von mit Druck beaufschlagtem Fluid einen sich in die Düsenkammer (6) erstreckenden Hohlkörper (35) aufweist, der wenigstens eine Öffnung (41, 42) für das Einströmen von Fluid in die Düsenkammer (6) hat,dadurch gekennzeichnet, dassdie Düsenöffnung (10) für das Erzeugen eines Fluidstrahls (56) mit linienförmigem Querschnitt mit einem sich entlang einer Spaltachse (33) erstreckenden spaltförmigen Düsenmund (9) ausgebildet ist undder Modulkörper (4) verstellbare Einstellelemente (12, 14, 16, 18) aufweist, mittels derer die Geometrie des spaltförmigen Düsenmunds (9), insbesondere die Breite (B) des spaltförmigen Düsenmoduls (2) variiert werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Düsenmodul, insbesondere für das Flutwaschen von Werkstücken in einem mit einem flüssigen Reinigungsmedium befüllten Reinigungsbehälter, mit einem Modulkörper, der wenigstens eine Düsenkammer aufweist. Die Düsenkammer hat wenigstens eine Düsenöffnung für das Erzeugen wenigstens eines Fluidstrahls. Das Düsenmodul umfasst eine Einrichtung für das Zuführen von mit Druck beaufschlagtem Fluid durch einen Fluidkanal in die wenigstens eine Düsenkammer, die mit dem Modulkörper verbunden ist. Die Einrichtung für das Zuführen von mit Druck beaufschlagtem Fluid weist einen sich in die Düsenkammer erstreckenden Hohlkörper auf, der wenigstens eine Öffnung für das Einströmen von Fluid in die Düsenkammer hat. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Reinigen von Werkstücken durch Flutwaschen mit wenigstens einem Düsenmodul.
Bei der mechanischen Bearbeitung von Werkstücken, etwa von Motorenkomponenten, z. B. Zylinderköpfen, werden Kühlschmierstoffe eingesetzt und es entstehen Späne. Hierdurch werden Werkstücke verunreinigt. Diese Verunreinigungen können Störungen bei nachfolgenden Montageprozessen hervorrufen und die technische Funktionalität von Systemen beeinträchtigen, die aus entsprechenden Werkstücken hergestellt sind. Verunreinigungen mit Kühlschmierstoffen und Spänen in Zylinderkopfbohrungen und Einspritzdüsen bergen insbesondere bei Verbrennungsmotoren die Gefahr von Motorschäden, die irreparabel sind.
Durch ein erfindungsgemäßes Flutwaschen von Werkstücken können solche Verunreinigungen beseitigt werden. Hier werden die Werkstücke ganz oder teilweise in ein Fluidbad (insbesondere in bei Normbedingungen flüssiges und ggf. weitgehend ruhendes Reinigungsmedium) eingetaucht und darin mit einem Fluidstrom beaufschlagt, der eine hohe Strömungsgeschwindigkeit hat. Des weiteren werden Düsenmodule beim Flutwaschen bevorzugt wie die Werkstücke ganz oder teilweise unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels des genannten Fluidbads betrieben. Für das Flutwaschen von Werkstücken werden daher Düsenmodule eingesetzt, die einen Fluidstrahl mit großem Massenstrom bereitstellen können, indem dem aus dem Düsenmodul ausströmenden Fluid eine hohe Geschwindigkeit mitgegeben wird. Solche Düsenmodule sollten daher für einen vergleichsweise großen Durchsatz von Fluid pro Zeiteinheit ausgelegt werden.
Aus der US 6 199 568 B1 ist ein Düsenmodul der eingangs genannten Art bekannt.
In der WO 2009/144073 A2 ist eine Vorrichtung zum Reinigen von Werkstücken durch Flutwaschen angegeben, die ein Düsenmodul enthält. Die Vorrichtung zum Reinigen von Werkstücken hat eine Reinigungskammer für das Aufnehmen eines Werkstücks, das gereinigt werden soll. In der Vorrichtung zum Reinigen von Werkstücken ist ein Düsenmodul angeordnet. Das Düsenmodul hat einen Modulkörper mit einer Düsenkammer. Die Düsenkammer ist an eine Rohrleitung als Einrichtung für das Einführen von mit Druck beaufschlagtem Reinigungsfluid angeschlossen. Die Düsenkammer in dem Modulkörper hat eine spaltförmige Düsenöffnung.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Düsenmodul für eine Vorrichtung zum Reinigen von Werkstücken bereitzustellen, mit dem ein oder mehrere Fluidstrahlen erzeugt werden können, die nicht nur eine hohe Strömungsgeschwindigkeit, sondern auch einen großen Massenstrom haben.
Diese Aufgabe wird durch ein in Anspruch 1 und Anspruch 2 angegebenes Düsenmodul gelöst.
Ein solches Düsenmodul enthält eine Einrichtung für das Zuführen von mit Druck beaufschlagtem Fluid und weist einen sich in die Düsenkammer erstreckenden Hohlkörper auf, der wenigstens eine Öffnung für das Einströmen von Fluid in die Düsenkammer hat. Dabei liegt dem erfindungsgemäßen Düsenmodul u. a. der Gedanke zugrunde, dass dem Durchsatz von Fluid pro Zeiteinheit durch ein Düsenmodul physikalische Grenzen gesetzt sind. Insbesondere wenn in einer Düsenkammer vor der Düsenöffnung Turbulenzen entstehen, erfordert das Erzeugen eines Fluidstroms mit hoher Strömungsgeschwindigkeit und großem Massenstrom sehr viel Energie. Vor diesem Hintergrund ist es daher eine Idee der Erfindung mit dem sich in die Düsenkammer erstreckenden Hohlkörper die Fluidströmung in der Düsenkammer zu homogenisieren und/oder bedarfsgerecht anzupassen.
Darüber hinaus ist es eine Idee der Erfindung, eine Einrichtung für das Zuführen von Fluid in eine Düsenkammer nicht nur für die Fluidzufuhr in die Düsenkammer einzusetzen, sondern damit die Düsenkammer auch mechanisch zu stabilisieren. Dann kann nämlich die Düsenkammer bei vergleichsweise geringen Materialstärken und entsprechend reduziertem Gewicht mit sehr hohen Drücken beaufschlagt werden.
Eine Idee der Erfindung ist auch, dass die mechanische Stabilisation eines Düsenmoduls mit einer Einrichtung für das Zuführen von Fluid in die Düsenkammer in einer Reinigungseinrichtung unterschiedliche Einbaupositionen für das Düsenmodul ermöglicht, ohne dass es zu übermäßigen mechanischen Belastungen der Schnittstellen der Einrichtungen für das Zuführen von Fluid und Modulkörpern in dem Düsenmodul kommt.
Indem der Modulkörper an der Einrichtung für das Zuführen von Fluid in die wenigstens eine Düsenkammer drehbeweglich aufgenommen ist und um eine Drehachse bewegt werden kann, ist es möglich, einen Fluidstrahl mit veränderbarer Strahlrichtung zu erzeugen. Diese Maßnahme ermöglicht insbesondere, dass ein strömungstechnisch günstiger Betriebszustand bei dem Düsenmodul eingestellt werden kann. Insbesondere wird es auch ermöglicht, Wirbelbildung innerhalb der Düsenkammer(n) zu minimieren.
Von Vorteil ist es, einen ersten Aufnahmebereich für den Trägerabschnitt in dem Modulkörper und den zweiten Aufnahmebereich für den Hohlkörper in dem Modulkörper jeweils als Drehlager auszuführen. Auf diese Weise werden auf einander gegenüberliegenden Seiten der Düsenkammer Lagerstellen für den Modulkörper an der Einrichtung für das Zuführen von Fluid in die Düsenkammer geschaffen. Dies gewährleistet, dass die den Modulkörper aufnehmenden Drehlager nicht mit ungünstigen Drehmomenten beaufschlagt werden. Insbesondere werden so Drehmomente mit einer zu der Drehachse der Drehlager senkrechten Kraftkomponente vermieden.
Indem der Hohlkörper als Hohlwelle gestaltet ist, die eine Wandung mit einer Vielzahl von Öffnungen für das Durchtreten von Fluid in die wenigstens eine Düsenkammer zwischen dem ersten und dem zweiten Aufnahmebereich für den Modulkörper hat, lässt sich eine besonders stabile Bauform des Düsenmoduls erreichen. Die Öffnungen sind bevorzugt zwischen dem ersten und dem zweiten Aufnahmebereich für den Modulkörper mit einem einheitlichen Abstand zueinander angeordnet. Es ist von Vorteil, wenn die Wellenachse der Hohlwelle mit der Drehachse der Drehlager fluchtet. Die Drehlager lassen sich dann nämlich mit einem oder mehreren elastomeren Dichtungsringen (z. B. „O-Ringen“) an der Wandung der Hohlwelle für hohe Fluiddrücke abdichten.
Eine Düsenöffnung kann für das Erzeugen eines Fluidstrahls mit linienförmigem Querschnitt, insbesondere als sich entlang einer Spaltachse erstreckender Spalt ausgebildet sein. Insbesondere kann die Düsenkammer einen Abschnitt mit einem rinnen- bzw. tragförmigen, zu der Achse senkrechten Querschnitt haben, der in einen Öffnungsschlitz mündet. Dieser Öffnungsschlitz ist in der Wandung des Modulkörpers zwischen dem Düsenmund und der Düsenkammer ausgebildet. In den Düsenmund wird dabei das Fluid durch wenigstens zwei Wandungsabschnitte der Düsenkammer zugeführt, die das aus zwei einander gegenüberliegenden Öffnungen in dem Hohlkörper austretende Fluid umlenken. Die Wandung der Düsenkammer lenkt den Strömungsweg dann in den Abschnitt mit rinnen- bzw. tragförmigem Querschnitt der Düsenkammer, der in den Öffnungsschlitz mündet.
Für den Fall eines drehbaren Modulkörpers ist es günstig, wenn die Spaltachse zu der Drehachse des Modulkörpers parallel verläuft.
Mittels der verstellbaren Einstellelemente kann die Geometrie des Spalts, insbesondere die Breite des Spalts variiert werden kann. Diese Maßnahme ermöglicht, dass der Fluidstrahl bei dem Düsenmodul konfigurierbar ist und an die Art der Verschmutzung und den Verschmutzungsgrad von Werkstücken angepasst werden kann.
Für das Bewegen des Modulkörpers relativ zu der Einrichtung für das Zuführen von Fluid in die wenigstens eine Düsenkammer kann ein Antrieb vorgesehen sein. Als Antrieb eignet sich z. B. ein Pneumatikantrieb, der auch in der von Reinigungsmedien hervorgerufenen feuchten und/oder chemisch aggressiven Atmosphäre zuverlässig betrieben werden kann.
Indem bei einem erfindungsgemäßen Düsenmodul mehrere Düsenkammem mit Düsenöffnungen vorgesehen sind, ist es möglich, unterschiedliche Oberflächen von Werkstücken gleichzeitig zu reinigen. Beispielsweise kann die wenigstens eine (erste) Düsenkammer in dem Modulkörper mit wenigstens einer weiteren Düsenkammer in dem Modulkörper verbunden sein. Die Düsenkammem weisen bevorzugt jeweils eine Düsenöffnung für das Erzeugen jeweils eines Fluidstrahls (oder mehrerer, im wesentlichen gleichgerichteter Fluidstrahlen) auf. Günstig ist es, wenn die Strahlrichtung des aus der wenigstens einen Düsenöffnung der wenigstens einen (ersten) Düsenkammer austretenden Fluidstrahls und die Strahlrichtung des Düsenstrahls, der aus der Düsenöffnung der weiteren Fluidkammer austritt, in einem spitzen Winkel zueinander verlaufen oder zueinander windschief ausgerichtet sind. In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die genannten Strahlrichtungen senkrecht zueinander angeordnet.
Von Vorteil ist es insbesondere, wenn die wenigstens eine (erste) Düsenkammer in dem Modulkörper mit wenigstens zwei weiteren Düsenkammern in dem Modulkörper verbunden ist. Die weiteren Düsenkammem haben günstigerweise jeweils eine Düsenöffnung für das Erzeugen eines ersten und eines zweiten weiteren Fluidstrahls mit einer zu der Strahlrichtung eines aus der wenigstens einen Düsenöffnung der wenigstens einen (ersten) Düsenkammer austretenden Fluidstrahls windschiefen spitzwinkligen oder senkrechten Strahlrichtung. Indem dieser erste und zweite weitere Fluidstrahl wenigstens eine zueinander entgegengesetzte Strömungskomponente haben, ist es möglich, einander gegenüberliegende Oberflächen von Werkstücken gleichzeitig zu reinigen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der erste und der zweite weitere Fluidstrahl bezogen auf den aus der wenigstens einen (ersten) Düsenkammer austretenden Fluidstrahl spiegelsymmetrisch ausgerichtet sind, wobei der aus der wenigstens einen (ersten) Düsenkammer austretende Fluidstrahl in einer Spiegelebene verläuft.
Auch die Düsenöffnungen der weiteren Düsenkammem können Spaltform haben und sich entlang einer Spaltachse erstrecken. Von Vorteil ist es insbesondere, wenn die Düsenöffnung einer wenigstes einen weiteren Düsenkammer für das Erzeugen eines weiteren Fluidstrahls ein Zentrum aufweist, das von dem Zentrum einer Düsenöffnung der wenigstens einen (ersten) Düsenkammer beabstandet ist. Im Bezug auf den Trägerabschnitt der Einrichtung für das Zuführen von Fluid in die wenigstens eine (erste) Düsenkammer ist dabei die Düsenöffnung der weiteren Düsenkammer in der Längsrichtung verlagert und seitlich versetzt angeordnet.
In einer Vorrichtung zum Reinigen von Werkstücken durch Flutwaschen können eine oder mehrere erfindungsgemäße Düsenmodule in einem bevorzugt ganz oder teilweise mit einem Reinigungsfluid gefüllten Reinigungsbehälter für das Aufnehmen von Werkstücken betrieben werden. Bevorzugt kann wenigstens ein erfindungsgemäßes Düsenmodul derart angeordnet sein, dass ein aus einer Düsenöffnung des Düsenmoduls austretender Fluidstrahl auf ein Werkstück trifft, das unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels des Reinigungsfluids in dem Reinigungsbehälter positioniert ist Für das Flutwaschen von Werkstücken werden dabei die Düsenmodule insbesondere mit einem bei Normalbedingungen flüssigen Reinigungsfluid (z. B. Wasser) betrieben, wobei das Reinigungsfluid insbesondere gewisse Reinigungszusätze (z. B. Tenside, Basen oder dergleichen) enthält, eine Temperatur vorzugsweise zwischen 50°C und 120°C hat und mit Druck beaufschlagt ist, vorzugsweise mit einem Druck zwischen 2 bar und 200 bar, weiter vorzugsweise mit einem Druck zwischen 5 bar und 20 bar.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Düsenmoduls;
2 eine erste Seitenansicht des Düsenmoduls;
3 eine zweite Seitenansicht des Düsenmoduls;
4 einen Schnitt des Düsenmoduls entlang der Linie IV-IV in 2;
5 einen Teilschnitt des Düsenmoduls entlang der Linie V-V in 3 mit einer Fluidströmung;
6 einen Schnitt des Düsenmoduls entlang der Linie VI-VI in 2 mit einer Fluidströmung;
7 einen Schnitt des Düsenmoduls entlang der Linie VII-VII in 4;
8 einen Schnitt des Düsenmoduls entlang der Linie VIII-VIII in 7; und
9 eine Reinigungsvorrichtung mit mehreren Düsenmodulen.

Die 1 bis 8 zeigen ein Düsenmodul 2 für das Flutwaschen von Werkstücken in einem Reinigungsbehälter. Das Düsenmodul 2 hat einen Modulkörper 4. In dem Modulkörper 4 ist eine erste Düsenkammer 6 ausgebildet. Die Düsenkammer 6 erstreckt sich zwischen einem Bodenabschnitt 3 und einem Deckenabschnitt 5 in einer der Achse 8 entsprechenden Längsrichtung. Die Düsenkammer 10 ist in einem spaltförmigen Düsenmund 9 ausgebildet, der sich entlang einer Spaltachse 33 erstreckt. Die Düsenkam- mer 6 hat eine spaltförmige Düsenöffnung 10.
Die in der 6 gezeigte Breite B des Öffnungsspalts der Düsenöffnung 10 ist mittels Einstellelementen in Form von Düsenplatten 12, 14, 16 und 18 definiert, die an dem Modulkörper 4 mit Befestigungsschrauben 20, 22 festgelegt sind. Die Befestigungsschrauben 20, 22 haben ein Gewinde 21, das in ein Gewinde 5 eingreift, das in dem Modulkörper 4 ausgebildet ist. Auf einem Gewinde 23 der Befestigungsschrauben 20, 22 ist eine Mutter 25 geführt. Mittels der Mutter 25 können die Düsenplatten 12, 14, 16, 18 an dem Modulkörper 4 festgelegt werden. Die Befestigungsschrauben 20, 22 durchsetzen die Düsenplatten 12, 14, 16 und 18 mit Durchtrittsbohrungen 24, 26, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Befestigungsschrauben 20, 22. Damit können die Düsenplatten 20, 22 entsprechend dem Doppelpfeil 28, 30 an dem Modulkörper 4 senkrecht zu den Achsen 32, 34 der Befestigungsschrauben bewegt werden. Das ermöglicht ein Einstellen der Breite B des sich entlang der Spaltachse 33 erstreckenden Öffnungsspalts der Düsenöffnung 10, indem die Düsenplatten 12, 14, 16 und 18 an dem Modulkörper 4 verlagert werden.
Der Modulkörper 4 ist an ein Anschlussrohr 36 für das Zuführen von mit Druck beaufschlagtem Fluid in die Düsenkammer 6 angeschlossen. Als Fluid können alle Arten von bei Normbedingungen gasförmigen oder flüssigen Reinigungsmedien verwendet werden, insbesondere Wasser, wässrige Lösungen von Säuren, Basen, Alkoholen oder dergleichen ebenso wie mit Tensiden oder Gasen angereichertes bzw. versetztes Wasser ebenso wie gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoffe in reiner oder vermischter Form. Ein erfindungsgemäß vorzusehender Druck liegt bevorzugt konstant zwischen 2 bar und 200 bar (absolut), wobei der Förderdruck des Fluids während des Betriebs auch pulsierend, d. h. sich mit einer Frequenz zwischen 0,5 Hz und 50 Hz sprunghaft ändernd, eingestellt sein kann, um besonders gute Reinigungsergebnisse zu erzielen.
Das Anschlussrohr 36 ist mit einem Trägerabschnitt 38 verbunden. Das Anschlussrohr 36 definiert einen Fluidkanal 37, der durch die Hohlwelle 38 geführt ist. Die Hohlwelle 38 erstreckt sich durch die Düsenkammer 6. Die Hohlwelle 38 hat eine geöffnete Wandung 40 mit einer Vielzahl von Öffnungen 42, die in der Wandung 40 entlang der Richtung 44 der Wellenachse 46 angeordnet sind. Das Anschlussrohr 36 mit der Hohlwelle 38 wirkt als Einrichtung 39 für das Zuführen von Fluid in die Düsenkammer 6. Das Anschlussrohr 36 und die Hohlwelle 38 bilden einen Hohlkörper 35. Der Hohlkörper 35 erstreckt sich durch die Düsenkammer 6. Der Hohlkörper 35 trägt den Modulkörper 4.
Der Modulkörper 4 ist zu beiden Seiten der Düsenkammer 6 an dem Hohlkörper 35 in einem ersten Drehlager 48 und einem zweiten Drehlager 50 gelagert. Der Hohlkörper 35 trägt den Modulkörper 4. Die Wellenachse 46 der Hohlwelle 38 fluchtet mit den Drehachsen der Drehlager 48, 50. Die Wellenachse 46 ist eine Drehachse. Die Wellenachse 46 verläuft parallel zu der Spaltachse 33 des Offnungsspalts der Düsenöffnung 10. Damit ist der Modulkörper 4 an der Einrichtung 39 für das Zuführen von Fluid in die Düsenkammer 6 drehbeweglich aufgenommen und kann um die Drehachse 46 bewegt werden. Das Drehlager 48 und das Drehlager 50 enthält jeweils einen Dichtring 52, 54 aus einem elastomeren Kunststoff. Mit dem Dichtring 52, 54 wird das Drehlager 48, 50 abgedichtet.
Durch Zuführen von mit Druck beaufschlagtem Fluid in die Düsenkammer 6 kann ein aus dem Öffnungsspalt der Düsenöffnung 10 austretender Fluidstrahl 56 mit einem linienförmigen Querschnitt erzeugt werden.
Bei der Zufuhr von mit Druck beaufschlagtem Fluid (Reinigungsmedium) in die Düsenkammer 6 wird in dem Düsenmodul 2 die in der 5 und 6 gezeigte Fluidströmung ausgebildet. Das Fluid strömt in der Richtung des Pfeils 55 durch das Anschlussrohr 36 in die Hohlwelle 38. Dort wird es mit einer den Pfeilen 57, 59 entsprechenden Strömungsrichtung durch die Öffnungen 41, 42 in der Wandung 40 der Hohlwelle 38 in die Düsenkammer 6 geführt. Indem das Fluid durch die Vielzahl von Öffnungen 41, 42 in der Wandung 40 der Hohlwelle 38 der Düsenkammer 6 zwischen dem Bodenabschnitt 43 und dem Deckenabschnitt 5 zugeführt wird, bilden sich vor der spaltförmigen Düsenöffnung 10 in der Düsenkammer 6 Strömungsverhältnisse aus, die zwischen dem Boden- und Deckenabschnitt 35 an der Düsenkammer 6 annähemd gleich oder zumindest ähnlich sind. Als Öffnungen 41, 42 sind erfindungsgemäß kreisrunde oder ovale Bohrungen vorgesehen, die mit gleichmäßigem Abstand voneinander angeordnet sind. Bevorzugt liegen die Mittelpunkte aller Bohrungen in einer gemeinsamen Ebene. Alternativ sind stadionförmige bzw. schlitzförmige Öffnungen vorgesehen. Sämtliche Ränder der Öffnungen 41, 42 sind bevorzugt mit entgrateten und/oder abgerundeten Kanten versehen, wobei Kantenradien von 0,5 mm und mehr vorgesehen sind.
Die Düsenkammer 6 hat einen Abschnitt 7, dessen Querschnitt senkrecht zu derSpaltachse 33 eine Trog- bzw. Rinnenform hat. Der trog- bzw. rinnenförmige Abschnitt 7 mündet in einen Öffnungsschlitz 11, der in der Wandung 1 des Modulkörpers 4 zwischen dem Düsenmast 10 und der Düsenkammer 6 ausgebildet ist.
Das aus den Öffnungen 41, 42 in der Wandung 40 des Hohlkörpers 35 in die Düsenkammer 6 strömende Fluid wird an den Wandungsabschnitten 15, 17 der Düsenkammer 6, die den Öffnungen 41, 42 gegenüber liegen, mit einem den Pfeilen 19, 21 entsprechenden Strömungsweg in den Abschnitt 7 der Düsenkammer 6 gelenkt. Dies bewirkt, dass vor dem Öffnungsschlitz 11 in der Düsenkammer 6 ein Staudruck entsteht, der zwischen dem Boden- und Deckenabschnitt 3, 5 der Düsenkammer 6 im Wesentlichen konstant ist. Die Folge ist, dass die Strömungsgeschwindigkeit des aus der Düsenöffnung 10 austretenden Fluidstrahls 56 zu der Spaltachse 33 senkrecht ist und entlang der Spaltachse 33 den gleichen Betrag hat.
Der den Pfeilen 19, 21 entsprechende Strömungsweg in dem Abschnitt 7 der Düsenkammer 6 und durch den Öffnungsschlitz 11 bewirkt darüber hinaus, dass der aus der Düsenöffnung 10 austretende Fluidstrahl 56 nicht zerreißt, weil die Strömung des Fluids entlang des den Pfeilen 15, 16 entsprechenden Strömungswegs in den Düsenmund 9 gerichtet ist.
Wenn dagegen das Fluid nicht durch die Öffnungen 41, 42 in der Wandung 40 der Hohlwelle 38 sondern direkt durch das Anschlussrohr 36 in die Düsenkammer 6 geführt würde, hätte das vor dem Öffnungsschlitz 11 in der Düsenkammer 6 einen Staudruck zur Folge, der von dem Bodenabschnitt 3 zu dem Deckenabschnitt 5 der Düsenkammer 6 hin zunimmt. Dann wäre die Strömungsgeschwindigkeit des aus der Düsenöffnung 10 austretenden Fluidstrahls 56 entlang der Spaltachse 33 unterschiedlich.
In dem Modulkörper 4 ist eine weitere, zweite Düsenkammer 58 ausgebildet, die in 5 gezeigt ist. Die weitere Düsenkammer 58 hat eine Düsenöffnung 60. Die Düsenöffnung 60 ist ebenfalls spaltförmig und erstreckt sich entlang einer Spaltachse 33. Auch die Düsenöffnung 60 erzeugt einen Fluidstrahl 62, der einen linienförmigen Querschnitt hat. Die Richtung 61 des aus der Düsenöffnung 60 austretenden Fluidstrahls 62 und die Richtung 55 des Fluidstrahls 56 aus der Düsenöffnung 10 sind zueinander windschief und senkrecht. Die Düsenöffnung 60 hat ein Zentrum 63. Das Zentrum 63 ist in dem Zentrum 65 der Düsenöffnung 10 entsprechend der Linie A beabstandet. Im Bezug auf das Zentrum 65 der Düsenöffnung 10 ist das Zentrum 63 der Düsenöffnung 60 in der Längsrichtung der Spaltachse 33 der Düsenöffnung 10 verlagert und zu der Spaltachse 33 seitlich versetzt.
Für eine modifizierte Ausführungsform des Düsenmoduls 2 können auch zwei oder mehr weitere Düsenkammem vorgesehen sein, die jeweils eine spaltförmige Düsenöffnung für das Erzeugen eines spaltförmigen Fluidstrahls haben. Diese Düsenkammern sind dann mit der Düsenkammer verbunden, durch die sich die Hohlwelle erstreckt. Günstig ist es, die Düsenöffnungen dieser Düsenkammem derart anzuordnen, dass sie Fluidstrahlen mit zueinander entgegengesetzten Strömungskomponenten erzeugen. Damit wird das gleichzeitige Reinigen von einander gegenüberliegenden Werkstückoberflächen ermöglicht.
Das Düsenmodul 2 enthält einen Antrieb 64. Der Antrieb 64 ist als Pneumatikantrieb ausgebildet. Mittels des Antriebs 64 kann der Modulkörper 4 mit der spaltförmigen Düsenöffnung 10 um die Wellenachse 46 der Hohlwelle 38 zwischen zwei oder mehr Schwenkpositionen bewegt werden. Im Betrieb wird der Modulkörper je nach Bedarf ggf. auch mit einer Frequenz zwischen 0,1 Hz und 10 Hz zwischen vordefinierten Schwenkpositionen hin und her bewegt. Dies kann sich als besonders vorteilhaft erweisen, wenn eine Druckbeaufschlagung des in der Düsenkammer befindlichen Reinigungsmediums (ebenfalls) pulsierend vorgenommen wird. In einem modifizierten Ausführungsbeispiel wird der Modulkörper bei einem Tausch eines zu reinigenden Werkstücks aus einer vorbestimmten Reinigungsposition in eine ebenfalls vorbestimmte Ruheposition verschwenkt. Auf diese Weise kann es realisiert werden, dass das Düsenmodul in der Reinigungsposition in eine werkstückseitige Vertiefung eintaucht.
9 zeigt eine Vorrichtung 100 für das Reinigen von Werkstücken mittels Flutwaschen. Die Vorrichtung 100 hat einen Reinigungsbehälter 102, in den ein Reinigungsmedium (flüssiges Fluid) in Form von (ggf. gegenüber Normbedingungen erwärmtem) Wasser gefüllt ist. In dem Reinigungsbehälter 102 sind mehrere Düsenmodule 104, 106, 108 angeordnet, die durch ein Leitungssystem 110 über eine Pumpe 112 mit weiterem Reinigungsmedium beaufschlagt werden können. Alternativ kann eine solche Vorrichtung für das Reinigen von Werkstücken auch mit einem einzigen Düsenmodul gemäß der vorstehenden Beschreibung versehen sein. Optional weist die Vorrichtung für das Reinigen von Werkstücken ein Heiz- und/oder Kühlmodul auf, über das das Reinigungsmedium innerhalb des Reinigungsbehälters 102 (auf eine gegenüber Normbedingungen erhöhte oder abgesenkte) Temperatur temperiert werden kann.
In modifizierten Ausführungsbeispielen können einem Düsenmodul alternative flüssige oder gasförmige Fluide wie Druckluft oder organische Lösemittel (flüssige oder gasförmige Kohlenwasserstoffe) zugeführt werden. Weiter altemativ ist bei Verwendung mehrerer Düsenmodule in einem Reinigungsbehälter vorgesehen, wenigstens zwei Düsenmodule mit unterschiedlichen Reinigungsmedien zu versorgen. Dabei ist es vorgesehen, wenigstens zwei unterschiedliche wässrige Lösungen mit Zusatzstoffen unterschiedlicher Konzentration und/oder unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung zu verwenden. Weiter bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass als eine erste wässrige Lösung temperiertes Wasser und als eine zweite wässrige Lösung mit Tensiden oder Basen gemischtes Wasser verwendet wird. Weiter altemativ ist eine Kombination von Wasser als erstem Reinigungsmedium und (mit Wasser verdünntem) Alkohol als zweitem Reinigungsmedium vorgesehen. Weiter alternativ ist eine Kombination eines bei Normbedingungen flüssigen ersten Reinigungsmediums (z. B. Wasser) mit einem bei Normbedingungen gasförmigen zweiten Reinigungsmedium (z. B. Druckluft) vorgesehen. Optional sind auch bei Normbedingungen flüssige bzw. gasförmige Reinigungsmedien einsetzbar, denen partikelförmige Feststoffe zugesetzt sind (Kunststoffgranulat, Glaskugeln, Keramikteilchen oder dergleichen). Es versteht sich von selbst, dass noch weitere Arten von flüssigen oder gasförmigen Reinigungsmedien (Fluide) in beliebiger Kombination über unterschiedliche, ggf. voneinander beabstandet angeordneten erfindungsgemäßen Düsenmodulen zugeführt werden können.
In einem weiteren modifizierten Ausführungsbeispiel wird über ein erfindungsgemäßes Düsenmodul zum einen ein bei Normbedingungen flüssiges Reinigungsmedium (insbesondere Wasser und/oder Alkohol) eingesetzt und zum anderen dasselbe Reinigungsmedium mit einem Zusatz von inerten Feststoff-Partikeln. Dabei wird in einem Reinigungsbehälter wiederum im Wesentlichen dasselbe Reinigungsmedium unbewegt vorgehalten, um Werkstücke darin einzutauchen.
Das weitere Reinigungsmedium soll erfindungsgemäß unter Druck stehend, gepulst oder kontinuierlich aus einem erfindungsgemäßen Düsenmodul ausströmen. Im Betrieb strömt das Reinigungsmedium oberhalb und/oder unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels des im Reinigungsbehälter 102 befindlichen Reinigungsmediums gegen ein ebenfalls im Behälter 102 befindliches Werkstück und löst von diesem Partikel und/oder sonstige Verunreinigungen. Insbesondere wird das weitere Reinigungsmedium erfindungsgemäß zur Realisierung eines Flutwasch-Vorgangs unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des im Reinigungsbehälter befindlichen Reinigungsmediums auf das jeweilige Werkstück gespritzt, wobei das Werkstück ebenfalls unterhalb des Flüssigkeitsspiegels positioniert ist. Der Behälter 102 hat einen mit einem Ventil 116 verschließbaren Auslass 114 für das Abführen von Fluid, mit dem vom Werkstück abgelöste Verunreinigungen abtransportiert werden können.
Zusammenfassend sind insbesondere folgende bevorzugte Merkmale festzuhalten: Ein Düsenmodul 2 hat einen Modulkörper 4, der wenigstens eine Düsenkammer 6 aufweist. Die Düsenkammer 6 enthält wenigstens eine Düsenöffnung 10 für das Erzeugen wenigstens eines Fluidstrahls 56. Das Düsenmodul enthält eine Einrichtung 39 für das Zuführen von mit Druck beaufschlagtem Fluid durch einen Fluidkanal 37 in die wenigstens eine Düsenkammer 6. Die Einrichtung 39 für das Zuführen von mit Druck beaufschlagtem Fluid ist mit dem Modulkörper 4 verbunden. Die Einrichtung 39 für das Zuführen von Fluid in die wenigstens eine Düsenkammer 6 des Modulkörpers 4 weist einen Hohlkörper 35 auf. Der Hohlkörper 35 erstreckt sich in die Düsenkammer 6. Der Hohlkörper 35 hat wenigstens eine Öffnung 41, 42 für das Einströmen von Fluid in die Düsenkammer 6.

Claims

Düsenmodul (2), insbesondere für das Flutwaschen von Werkstücken in einem mit einem flüssigen Reinigungsmedium befüllten Reinigungsbehälter (102), mit einem Modulkörper (4), der wenigstens eine Düsenkammer (6) aufweist, die wenigstens eine Düsenöffnung (10) für das Erzeugen wenigstens eines Fluidstrahls (56) hat, und mit einer Einrichtung (39) für das Zuführen von mit Druck beaufschlagtem Fluid durch einen Fluidkanal (37) in die wenigstens eine Düsenkammer (6), die mit dem Modulkörper (4) verbunden ist, wobei die Einrichtung (39) für das Zuführen von mit Druck beaufschlagtem Fluid einen sich in die Düsenkammer (6) erstreckenden Hohlkörper (35) aufweist, der wenigstens eine Öffnung (41, 42) für das Einströmen von Fluid in die Düsenkammer (6) hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnung (10) für das Erzeugen eines Fluidstrahls (56) mit linienförmigem Querschnitt mit einem sich entlang einer Spaltachse (33) erstreckenden spaltförmigen Düsenmund (9) ausgebildet ist und der Modulkörper (4) verstellbare Einstellelemente (12, 14, 16, 18) aufweist, mittels derer die Geometrie des spaltförmigen Düsenmunds (9), insbesondere die Breite (B) des spaltförmigen Düsenmoduls (2) variiert werden kann.
Düsenmodul (2), insbesondere für das Flutwaschen von Werkstücken in einem mit einem flüssigen Reinigungsmedium befüllten Reinigungsbehälter (102), mit einem Modulkörper (4), der wenigstens eine Düsenkammer (6) aufweist, die wenigstens eine Düsenöffnung (10) für das Erzeugen wenigstens eines Fluidstrahls (56) hat, und mit einer Einrichtung (39) für das Zuführen von mit Druck beaufschlagtem Fluid durch einen Fluidkanal (37) in die wenigstens eine Düsenkammer (6), die mit dem Modulkörper (4) verbunden ist, wobei die Einrichtung (39) für das Zuführen von mit Druck beaufschlagtem Fluid einen sich in die Düsenkammer (6) erstreckenden Hohlkörper (35) aufweist, der wenigstens eine Öffnung (41, 42) für das Einströmen von Fluid in die Düsenkammer (6) hat, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Fluidstrahl (56) ein erster Fluidstrahl ist und die wenigstens eine Düsenkammer (6) mit wenigstens einer weiteren Düsenkammer (58) in dem Modulkörper (4) verbunden ist, die wenigstens eine weitere Düsenöffnung (60) für das Erzeugen eines weiteren Fluidstrahls (62) aufweist, wobei der weitere Fluidstrahl eine zur Strahlrichtung des ersten Fluidstrahls (56) windschiefe, spitzwinklige oder senkrechte Strahlrichtung hat.
Düsenmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere Düsenkammer (58) eine spaltförmige Düsenöffnung (60) hat, die sich entlang einer Spaltachse (33) erstreckt.
Düsenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulkörper (4) an der Einrichtung (39) für das Zuführen von Fluid in die wenigstens eine Düsenkammer (6) drehbeweglich aufgenommen ist und um eine Drehachse (46) bewegt werden kann.
Düsenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (35) den Modulkörper (4) trägt und sich wenigstens von einem ersten Aufnahmebereich (48) für den Modulkörper (4) durch die wenigstens eine Düsenkammer (6) zu einem zweiten Aufnahmebereich (50) für den Modulkörper (4) erstreckt.
Düsenmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper wenigstens teilweise als Hohlwelle (38) ausgebildet ist, die eine Wandung (40) mit einer Vielzahl von Öffnungen (42) für das Durchtreten von Fluid in die wenigstens eine Düsenkammer (6) zwischen dem ersten Aufnahmebereich (48) für den Modulkörper (4) und dem zweiten Aufnahmebereich (50) für den Modulkörper (4) aufweist.
Düsenmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Aufnahmebereich (48) für den Modulkörper (4) und der zweite Aufnahmebereich (50) für den Modulkörper (4) ein Drehlager (48, 50) ist.
Düsenmodul nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (38) eine Wellenachse (46) hat, die mit der Drehachse (46) der Drehlager (48, 50) fluchtet.
Düsenmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenkammer (6) einen Abschnitt (7) mit einem zu der Spaltachse (33) senkrechten Querschnitt hat, der trogförmig ist und der in einen Öffnungsschlitz (11) mündet, welcher in der Wandung (1) des Modulkörpers (4) zwischen dem Düsenmund (10) und der Düsenkammer (6) ausgebildet ist, dem das Fluid durch wenigstens zwei Öffnungen (41, 42) in dem Hohlkörper (35) mit Strömungswegen (19, 21) zugeführt wird, die durch den Öffnungen (41, 42) gegenüberliegende Wandungsabschnitte (15, 17) der Düsenkammer (6) in den Abschnitt (7) mit dem trogförmigen Querschnitt gelenkt sind, der in den Öffnungsschlitz (11) mündet.
Düsenmodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulkörper (4) drehbar ist und die Spaltachse (33) zu der Drehachse (46) des Modulkörpers (4) parallel ist.
Düsenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulkörper (4) relativ zu der Einrichtung (39) für das Zuführen von Fluid in die wenigstens eine Düsenkammer (6) mittels eines vorzugsweise als Pneumatikantrieb ausgebildeten Antriebs (64) bewegbar ist.
Düsenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Düsenkammer (6) in dem Modulkörper (4) eine Düsenöffnung (10) zur Erzeugung eines (ersten) Fluidstrahls (56) aufweist, wobei - die wenigstens eine Düsenkammer mit wenigstens zwei weiteren Düsenkammern (58) in dem Modulkörper (4) verbunden ist, die jeweils eine Düsenöffnung (10) für das Erzeugen wenigstens eines ersten (56) und eines zweiten weiteren Fluidstrahls (62) aufweisen, wobei - der erste (56) und der zweite weitere Fluidstrahl (62) jeweils eine zur Strahlrichtung des ersten Fluidstrahls (56) in einem spitzen Winkel orientierte oder windschiefe oder senkrechte Strahlrichtung haben, wobei - der erste (56) und der zweite weitere Fluidstrahl (62) wenigstens eine einander entgegengesetzte Strömungskomponente aufweisen.
Vorrichtung (100) zum Reinigen von Werkstücken durch Flutwaschen mit einem Reinigungsbehälter (102) für die Aufnahme von Werkstücken, in den mit Druck beaufschlagtes Reinigungsmedium über wenigstens ein Düsenmodul (104, 106, 108) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 zugeführt wird.