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Die Erfindung betrifft eine Waschmaschine, insbesondere eine Waschmaschine zum industriellen Reinigen von Hohlrädern für Planetengetriebe, mit den oberbegrifflichen Merkmalen nach Anspruch 1.
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Eine Waschmaschine zur Reinigung von Werkstücken in der Ausgestaltung als Geschirrspülmaschine mit Besteckkorb ist aus der
DE 40 22 269 A1 bekannt geworden.
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Hohlräder für Planetengetriebe können sehr große Dimensionen aufweisen, beispielsweise Durchmesser von 3 m und ein Stückgewicht von 5000 kg. Die besondere Herausforderung bei der Reinigung dieser Hohlräder liegt daher zum Einen im Handling des sehr großen Objektes und zum Anderen in der Säuberung und Trocknung der an dem Hohlrad angebrachten Strukturen, nämlich den stirnseitig angebrachten Bohrungen und der radial nach Innen weisenden Verzahnung.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, Hohlräder auf ihren Stirnseiten liegend zu waschen, wobei sich das Problem ergibt, dass die Hohlräder während des Waschvorgangs gewendet werden müssen, um auch die gegenüberliegende Stirnseite zu reinigen. Ebenso ist es bekannt, die Hohlräder stehend oder hängend zu reinigen. Hierbei ergibt sich eine besondere Herausforderung in der Montage und Halterung des Rades und der gleichmäßigen Reinigung und Trocknung.
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Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Alternative und Verbesserung zu den im Stand der Technik bekannten Waschmaschinen zu schaffen, welche neben einem bequemen Handling der sehr groß dimensionierten Hohlräder ein gleichmäßiges Waschen und Trocknen der Räder und insbesondere auch der Bohrungen und Verzahnung erlaubt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung vorgeschlagen eine Waschmaschine mit den Merkmalen nach Anspruch 1.
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Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Waschmaschine ist in der konstruktiven Ausgestaltung bzw. Ausrichtung der Werkstückaufnahme, das heißt der Hohlradaufnahme zu sehen. Die Werkstückaufnahme ist türinnenseitig der um eine horizontale Achse verschwenkbaren Tür angeordnet. Bei geöffneter Tür befindet sich die Werkstückaufnahme in ihrer Beladestellung, in welcher eine Be- bzw. Entladung gestattet ist. Bei verschlossener Tür befindet sich die Werkstückaufnahme in ihrer Spülstellung, das heißt sie ist in die Waschkammer der Waschmaschine hinein geschwenkt und ein von ihr aufgenommenes Hohlrad ist vertikal ausgerichtet.
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Durch die vertikale Ausrichtung bzw. Aufstellung des Hohlrades in der Spülstellung innerhalb der Waschkammer wird erreicht, dass die Waschlauge aus allen Bohrungen ablaufen kann. Eventuell in den Bohrungen noch vorhandene Bohrspäne können so dem Grunde nach rückstandsfrei entfernt werden, was mit aus dem Stand der Technik vorbekannten Waschmaschinen in dieser Form nicht möglich ist. Ebenfalls ist es durch die erfindungsgemäße Ausführung bequem möglich, das Hohlrad mit einem Kran an der aufgeschwenkten und somit von oben frei zugänglichen Türinnenseite abzulegen. Die bei einer Installation direkt in der Waschkammer entstehenden Probleme lassen sich dadurch vermeiden. Dies ist umso mehr vorteilhaft, je größer und schwerer das Hohlrad ist. Beispielsweise lassen sich so bequem Hohlräder bis zu einem Durchmesser von 3 m und einem Stückgewicht bis 5000 kg platzieren. Auf der Innenseite der Tür befindet sich die Werkstückaufnahme, in welche das Hohlrad eingepasst wird. Nach der Installation wird die Tür samt dem in der Aufnahme montierten Hohlrad um 90° um die horizontale Achse nach oben geschwenkt bis die Waschkammer geschlossen ist. Das Hohlrad steht dann vertikal auf einem Teilbereich seiner Umfangsfläche.
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Vorteilhaft wird die Tür mittels eines Hydraulikzylinders und eines Hydraulikaggregates verschwenkt. Die elektrische Anschlussleistung der Hydraulik kann beispielsweise 30 kW betragen, das Fassungsvermögen des Ölbehälters 300 Liter. Der Antrieb besitzt vorteilhaft einen Sanftanlauf und -auslauf. Zusätzlich kann im Zylinder eine Endlagendämpfung für beide Endlagen der Tür – offene bzw. geschlossene Waschkammer – integriert sein. Dadurch werden ungewünschte Bewegungsänderungen der Tür vermieden, die angesichts der großen bewegten Masse kritisch sein könnten. Der Zylinder verfügt vorteilhaft über Lasthalteventile. Diese sorgen dafür, dass der Zylinder nicht durch von Außen eingeleitete Kräfte der belasteten Tür bewegt werden kann. Für eine Zylinderbewegung ist stets Öldruck von der Pumpe erforderlich. Bei einem Ausfall der Pumpe oder bei einer beschädigten Schlauchleitung bleibt der Zylinder in jeder Stellung fest stehen. Die Tür kann nicht unkontrolliert auf- oder zufallen. Die Kolbengeschwindigkeit ist durch den maximalen Förderstrom der Pumpe begrenzt. Die Öffnungs- bzw. Schließbewegung der Tür dauert dabei ca. 45 Sekunden.
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Die Erfindung sieht vor, dass an der Türinnenseite mindestens eine, bevorzugt zwei Antriebswellen angeordnet sind, wobei im geschlossenen Zustand der Waschkammer jeweils ein Teilbereich der Umfangsfläche des in die Werkstückaufnahme eingelegten Hohlrades auf jeweils einem Teilbereich der Umfangsfläche der Antriebswellen lastend angeordnet ist. Beim Ablegen des Hohlrades auf der Türinnenseite wird dieses erfindungsgemäß so platziert, dass es mit einem Teilbereich seiner Umfangsfläche an beiden Antriebswellen anliegt. Sobald die Tür samt Hohlrad in den geschlossenen Zustand der Waschkammer gehoben ist, steht das Hohlrad vertikal auf der oder den Antriebswellen. Besonders empfiehlt sich dabei die Verwendung zweier Antriebswellen, so dass das Hohlrad ohne die Gefahr einer Wegrollbewegung sicher auf bzw. zwischen den Antriebswellen platziert werden kann. Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung ist, dass das Hohlrad bei einer Rotation der Antriebswellen automatisch mitrotiert. Somit lassen sich verschieden große Hohlräder mit den Antriebswellen verbinden und mittels dieser rotieren. Die Antriebswellen drehen sich während des Waschganges synchron mit einer Umfangsgeschwindigkeit von beispielsweise 1 m/min. Mit gleicher Geschwindigkeit rotiert dann auch das Hohlrad. Insgesamt rotiert dadurch beispielsweise ein Hohlrad mit drei Metern Durchmesser innerhalb von zehn Minuten einmal um seinen gesamten Umfang.
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Vorteilhaft weist die Waschkammer einen Düsenstock auf, wobei der Spritzbereich des Düsenstockes einen auf vertikaler Höhe der Antriebswellen angeordneten Teilbereich der Umfangsfläche des Hohlrades umfasst. Sobald das Hohlrad dann vertikal auf den beiden Antriebswellen steht befindet sich der Tiefpunkt des Hohlrades automatisch im Spritzbereich des fest in der Waschkammer montierten Düsenstocks.
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Die Erfindung sieht vor, dass die Antriebswellen jeweils einen eigenen Getriebemotor aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass die Last gleichmäßig von beiden Antriebswellen aufgenommen wird, wodurch diese gleich schnell rotieren und sich eine gleichmäßige Rotation des damit verbundenen Hohlrades ergibt. Die Getriebemotoren können vorteilhaft eine Leistung von je 0,18 kW aufweisen, eine Drehzahl von 1,5 U/min und ein Drehmoment von 850 Nm.
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Es ist weiterhin vorgesehen, dass die Aufnahme einen oder mehrere Niederhalter aufweist, welche an den Stirnbereich des Hohlrades schwenkbar sind. Die Niederhalter fixieren das Hohlrad innerhalb der Werkstückaufnahme in der axialen Position, so dass das Hohlrad während der Rotation nicht axial wandern kann. Die Niederhalter greifen dabei örtlich begrenzt an der Stirnseite des Hohlrades an, wobei je nach Größe oder Gewicht des Hohlrades ein oder mehrere Niederhalter zum Einsatz kommen können. Eine schwenkbare Ausführung eignet sich ganz besonders für die leichte Fixierung des Hohlrades. Ebenfalls ist eine Anordnung der Niederhalter im Bereich der Antriebswellen vorteilhaft, weil von dort die Bewegung des Hohlrades ausgeht.
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Ein Verfahren zum Waschen eines Hohlrades unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Waschmaschine hat beispielsweise die aufeinander folgenden Schritte:
- – Öffnen der Waschmaschine durch Verschwenken der Tür um eine horizontale Achse,
- – Einlegen und Befestigen des Hohlrades in der Aufnahme der Tür, wobei das Hohlrad mit einer Stirnseite zur Türinnenseite weist,
- – Schließen der Waschmaschine durch horizontales Verschwenken der Tür,
- – Vorwärmen des Hohlrades,
- – Spülen des Hohlrades,
- – Trocknen des Hohlrades.
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Anhand dieser Schritte erfolgt der gesamte Waschvorgang. Zuerst wird die Waschmaschine durch Verschwenken der Tür geöffnet. Sodann wird das Hohlrad mittels eines Kranes auf der Türinnenseite in die Werkstückaufnahme gelegt. Die Befestigung des Hohlrades in axialer Richtung erfolgt durch Anlegen der Niederhalter, wobei zusätzlich eine Sicherung über Bolzen erfolgen kann. Anschließend wird die Tür hydraulisch in den geschlossenen Zustand der Waschkammer hochgefahren. Dadurch steht das Hohlrad anschließend vertikal auf den Antriebswellen innerhalb der Waschkammer.
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Sobald die Waschkammer geschlossen ist, stehen mehrere Waschprogramme zur Auswahl. Die Waschprogramme unterscheiden sich dabei in den jeweiligen Waschzeiten.
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Während des anschließenden Verfahrensschrittes „Vorwärmen des Hohlrades” wird das Hohlrad auf eine für den darauffolgenden Waschvorgang geeignete (variable) Temperatur gebracht. Eine geeignete Temperatur kann beispielsweise 75°C sein. Das Hohlrad wird mit ca. 100 Liter/min heißer Waschlauge aus einem Laugenbehälter beregnet. Dadurch wird der Waschlauge Wärme entzogen, so dass eine Thermostat gesteuerte Laugenheizung – beispielsweise mit 60 kW – einsetzt. Sobald die Waschlauge wieder ihre Solltemperatur (hier 75°C) erreicht hat, kann davon ausgegangen werden, dass auch das Hohlrad diese Temperatur aufweist. Das Vorwärmen dauert bei einem Werkstück mit einer Masse von 5000 kg ca. 70 Minuten, bei kleineren Hohlrädern entsprechend weniger. Während des Vorwärmens läuft die Waschkammerabsaugung mit Tropfenabscheider auf kleiner Stufe, so dass kein Dampf oder Nebel unkontrolliert durch die Fugen der Kammer nach außen dringt.
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Während des Verfahrensschrittes „Spülen des Hohlrades” rotieren die beiden Antriebswellen. Jede Antriebswelle wird durch einen eigenen Getriebemotor angetrieben. Das Hohlrad rotiert mit und wird im tiefsten Punkt, d. h. ungefähr auf vertikaler Höhe der Antriebswellen, mit Waschlauge bespritzt. Während des Spülens läuft die Waschkammerabsaugung mit Tropfenabscheider auf kleiner Stufe, so dass kein Dampf oder Nebel unkontrolliert durch die Fugen der Kammer nach außen dringt. Sofern eine Umdrehung des Hohlrades für die Reinigung nicht ausreicht, können eine oder mehrere weitere Umdrehungen des Hohlrades innerhalb der Waschkammer erfolgen. Zum Ende des Spülvorganges hat das Hohlrad immer noch die durch das Vorwärmen eingestellte Temperatur von ca. 75°C.
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Während des Verfahrensschrittes „Trocknen des Hohlrades” genügt die während des Spülvorganges aufrecht erhaltene Temperatur von ca. 75°C, um eine für die Trocknung ausreichende Wärmeenergiemenge zur Verfügung zu stellen. Selbst bei einer Werkstücktemperatur von ca. 55°C wäre eine Trocknung noch gewährleistet. Dem Rad muss während des Trocknungsprozesses lediglich genügend trockene Luft, beispielsweise aus der Halle, in welcher sich die Waschkammer befindet, zugeführt werden. Während des Trocknens rotieren die Antriebswellen und damit auch das Hohlrad weiter. Die Verzahnung und die Bohrungen an den Stirnseiten werden ausgeblasen. Die Waschkammerabsaugung mit Tropfenabscheider arbeitet dabei mit voller Leistung von ca. 2 kW. Über eine Klappe strömt im unteren Bereich der Waschkammer Luft nach. Nach etwas 15 Minuten ist der Trocknungsvorgang abgeschlossen.
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Das Waschprogramm ist beendet, so dass die Waschkammer wieder geöffnet werden kann. Die Waschmaschine ist anschließend sofort bereit für den folgenden Waschgang.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Waschmaschine im geöffneten Zustand,
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2, 3 Seitenansicht einer Waschmaschine gem. 1 mit montierten Hohlrädern unterschiedlicher Dimension,
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4 eine perspektivische Ansicht einer geöffneten Waschmaschine mit beispielhafter Darstellung unterschiedlich großer Hohlräder,
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5 eine Seitenansicht der beispielhaften Darstellung gem. 4,
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6 eine Seitenansicht einer geschlossenen Waschmaschine nach 4 oder 5.
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1 lässt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Waschmaschine 20 erkennen. Diese verfügt über ein Traggestell 23, welches unter anderem ein Gehäuse 21 trägt. Das Gehäuse 21 stellt eine Waschkammer 1 bereit, die über eine Gehäuseöffnung 22 zugänglich ist. Die Gehäuseöffnung 22 ist mittels einer Tür 2 vorzugsweise fluiddicht verschließbar. Die Tür 2 weist eine Türinnenseite 3 auf und ist um eine horizontale Achse 4 schwenkbar. Auf der Türinnenseite 3 ist eine Werkstückaufnahme 5 angeordnet, welche über einen Niederhalter 6 verfügt. Von außen ist an der Tür 2 ein Hydraulikzylinder 7 angeordnet, der sich anderendseitig am Traggestell 23 abstützt.
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In den 2 und 3 ist die Werkstückaufnahme 5 – auch Aufnahme genannt – der Waschmaschine mit einem großeren Hohlrad 8 (2) bzw. einem kleineren Hohlrad 9 (3) bestückt.
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4 zeigt drei angeordnete Hohlräder 8, 9, 10 unterschiedlichen Durchmessers in der Werkstückaufnahme 5. Diese Darstellung dient lediglich der Illustration. In der Praxis wird jeweils nur ein Hohlrad 8, 9, 10 in die Aufnahme 5 gelegt. Ebenfalls gezeigt ist der in der Waschkammer 1 angeordnete Düsenstock 11.
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Die 5 und 6 zeigen unterschiedliche Darstellungen der Waschmaschine mit nach unten (5) bzw. nach oben (6) geschwenkter Tür 2. Die Darstellung dreier unterschiedlich großer Hohlräder 8, 9, 10 dient auch hier nur der besseren Anschaulichkeit. Ebenso sind beispielhaft drei zu den verschieden großen Hohlrädern 8, 9, 10 korrespondierende Antriebswellen 12, 13, 14 gezeigt. In der nach unten verschwenkten Stellung der Tür 2, wie sie beispielsweise in 5 gezeigt ist, befindet sich die Tür 2 bzw. die von der Tür 2 innenseitig getragene Werkstückaufnahme 5 in ihrer Beladestellung. In der nach oben verschwenkten Stellung der Tür 2, wie sie in 6 gezeigt ist, befindet sich diese bzw. die von ihr getragene Werkstückaufnahme 5 in der Spülstellung, gemäß welcher die Gehäuseöffnung 22 durch die Tür 2 verschlossen und die Werkstückaufnahme 5 in die vom Gehäuse 21 bereitgestellte Waschkammer 1 eingeschwenkt ist. In dieser Stellung ist das von der Werkstückaufnahme 5 getragene Hohlrad innerhalb der Waschkammer vertikal ausgerichtet angeordnet.
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Die Waschmaschine 20 verfügt weiterhin über mehrere nicht in den Figuren dargestellte Details. Hierzu gehören eine Absaugeinrichtung sowie eine Waschlaugenversorgung und -aufbereitung. Zum Zwecke der Absaugung ist im oberen Bereich der Waschkammer 1 ein Jakobsrohr mit ca. 250 mm Durchmesser angeordnet, ein Tropfenabscheider und ein etwa 2 kW starker Ventilator, der Nebel aus der Kammer absaugt. Der Ausblas am Ventilator bläst die Luft vertikal nach oben ab, beispielsweise in die Halle, in welcher die Waschkammer 1 steht. Die Absaugeinrichtung steht als Einheit neben der Waschkammer 1. Ihre Stellfläche beträgt ca. 1 m mal 1 m. Die Waschlaugenversorgung und -aufbereitung steht ebenfalls als separate Einheit in einer Auffangwanne neben der Waschkammer 1. Die Stellfläche der Einheit beträgt ca. 3 m mal 3 m. Der Laugenbehälter hat ein Volumen von ca. 1500 Litern, ist 50 mm mit Steinwolle gedämmt und wird elektrisch mit einer Leistung von 60 kW beheizt. Ein Druckbeutelfilter mit Stützkorb entfernt alle Partikel größer als 50 μm aus der Waschlauge. Ein notwendiger Wechsel des Filterbeutels kann angezeigt werden. Eine FU-gesteuerte Pumpe mit ca. 4 kW Leistung versorgt sowohl die für das Vorwärmen eingesetzte Beregnung mit einer Förderleistung von 100 l/min als auch den Düsenstock mit einer Förderleistung von 300 l/min. Außerdem versorgt sie mit 100 l/min eine Handbrause zum eventuellen Vor- oder Nachreinigen der Hohlräder 8, 9, 10 oder zum Auswaschen der Waschkammer 1. Die Einheit verfügt vorteilhaft auch über einen Plattenphasentrenner mit eigener Umwälzpumpe zur Abscheidung demulgierten Öles. Ebenfalls ist ein vollautomatischer Ionentauscher zur Aufbereitung des von Außen zugeführten Leitungswassers und zur Nachspeisung des Laugenbehälters vorgesehen, welcher das zugeführte Wasser entkalkt. Ein Salzvorratsbehälter sorgt zusätzlich für die Zugabe von Regeneriersalz (ähnlich wie beim Haushaltsgeschirrspüler). Weiterhin steht die Waschmaschine gemäß Wasserhaushaltsgesetz in einer Auffangwanne, welche vorteilhaft eine Stellfläche von 6,1 m mal 3,5 m aufweist.
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Die erfindungsgemäße Waschmaschine bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zum Waschen eines Hohlrades funktioniert wie nachfolgend dargestellt:
Zuerst wird die Tür 2 der Waschkammer 1 um ihre horizontale Achse 4 nach unten geschwenkt, so dass die Türinnenseite 3 nahezu horizontal ist. Sodann wird mittels eines Krans ein Hohlrad 8, 9, 10 in die Werkstückaufnahme 5 eingesetzt und somit gleichzeitig auf der Türinnenseite 5 abgelegt. Das Hohlrad 8, 9, 10 wird so positioniert, dass es mit seiner zur horizontalen Achse 4 der Tür 2 zeigenden Umfangsfläche in Kontakt mit den Antriebswellen 12, 13, 14 ruht. Zur axialen Befestigung des Hohlrades 8, 9, 10 werden zwei Niederhalter 6 verwendet, welche das Hohlrad 8, 9, 10 durch Angreifen an seiner Stirnseite vor einer axialen Verschiebung sichern. Ebenfalls können zusätzlich Bolzen (nicht dargestellt) zur Befestigung verwendet werden. Anschließend wird die Tür 2 mittels des Hydraulikzylinders 7 und des Hydraulikaggregates (nicht dargestellt) in eine vertikale Position gebracht, so dass die Tür 2 die Waschkammer 1 verschließt. In der geschlossenen Position der Waschkammer 1 steht das Hohlrad 8, 9, 10 mit jeweils einem Teilbereich seiner Umfangsfläche auf einer der Antriebswellen 12, 13, 14 auf.
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Während des Vorwärmens wird das Hohlrad 8, 9, 10 mit heißer Waschlauge beregnet. Durch den Kontakt mit dem Hohlrad 8, 9, 10 wird der Waschlauge Wärme entzogen, so dass diese zuerst abkühlt und sich langsam wieder auf die Ursprungstemperatur erwärmen muss. Sobald dies geschehen ist, hat auch das Hohlrad 8, 9, 10 die gewünschte Temperatur angenommen. Damit ist das Vorwärmen beendet.
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Während des anschließenden Waschvorgangs wird das Hohlrad 8, 9, 10 mit heißer Waschlauge aus dem Düsenstock 11 besprüht. Durch die Installationshöhe des Düsenstockes 11 wird dabei im Wesentlichen nur ein unterer Teilbereich des Hohlrades 8, 9, 10 getroffen. Ergänzend dazu rotieren die Antriebswellen 12, 13, 14 und damit auch das auf diesen stehende Hohlrad 8, 9, 10, so dass dessen Umfangsfläche gleichmäßig gewaschen wird. Durch die vertikale Position des Hohlrades 8, 9, 10 lassen sich die Bohrungen und die Verzahnung (nicht dargestellt) durchspülen, ohne dass der Ablauf der Waschlauge aus den Bohrungen verhindert wird.
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Für den Trocknungsprozess wird der Waschkammer 1 mit dem noch erhitzten Hohlrad 8, 9, 10 genügend trockene Luft, beispielsweise aus der Halle, in welcher sich die Waschmaschine befindet, zugeführt. Während des Trocknens rotieren die Antriebswellen 12, 13, 14 und damit auch das Hohlrad 8, 9, 10 weiter. Die Verzahnung und die Bohrungen an den Stirnseiten werden ausgeblasen. Die Waschkammerabsaugung mit Tropfenabscheider arbeitet dabei mit voller Leistung von ca. 2 kW. Über eine Klappe strömt im unteren Bereich der Waschkammer Luft nach. Nach etwas 15 Minuten ist der Trocknungsvorgang abgeschlossen.
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Sobald der Trocknungsvorgang abgeschlossen ist, kann das Hohlrad 8, 9, 10 aus der Waschkammer 1 entnommen und ein neuer Waschvorgang mit einem anderen Hohlrad 8, 9, 10 durchgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Waschkammer
- 2
- Tür
- 3
- Türinnenseite
- 4
- horizontale Achse
- 5
- Werkstückaufnahme
- 6
- Niederhalter
- 7
- Hydraulikzylinder
- 8
- Hohlrad
- 9
- Hohlrad
- 10
- Hohlrad
- 11
- Düsenstock
- 12
- Antriebswelle
- 13
- Antriebswelle
- 14
- Antriebswelle
- 20
- Waschmaschine
- 21
- Gehäuse
- 22
- Gehäuseöffnung
- 23
- Traggestellt
