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Die Erfindung betrifft eine Anlage für das Behandeln von Werkstücken mit Prozessflüssigkeit in einer Flutkammer, die einen Behälter für das Bereitstellen von Prozessflüssigkeit aufweist.
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Schmutzpartikel, insbesondere Spangut, Staub, Gusssand oder auch Flüssigkeitströpfchen können die Funktion von industriell hergestellten Produkten wie z. B. Einspritzdüsen für Brennkraftmaschinen beeinträchtigen. Die Sauberkeit von Werkstücken in industriellen Produktionsprozessen ist somit von großer Bedeutung. In der industriellen Fertigung werden deshalb Anlagen für das Behandeln von Werkstücken eingesetzt, in der die Werkstücke gereinigt und entgratet werden. In solchen Reinigungsanlagen werden die Werkstücke mit einer Prozessflüssigkeit beaufschlagt, z. B. mit Wasser, das vorzugsweise mit Reinigungszusätzen versehen ist, oder mit Flüssigkeit, die Kohlenwasserstoffe enthält.
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Eine Anlage der eingangs genannten Art ist aus der
WO 2008/022701 A1 bekannt. Diese Anlage hat eine Flutkammer, in der ein zu reinigendes Werkstück angeordnet werden kann, und enthält eine Flutvorrichtung, die das Fluten der Flutkammer mit einer als flüssiges Reinigungsmittel ausgebildeten Prozessflüssigkeit ermöglicht. Die Flutvorrichtung umfasst ein Gebläse, mit dem in der Flutvorrichtung ein Unterdruck erzeugbar ist. Mit dem erzeugten Unterdruck wird das Reinigungsmittel aus einem als Reinigungsmittel-Reservoir dienenden Behälter in die Flutkammer angesaugt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage für das Behandeln von Werkstücken bereitzustellen, die es ermöglicht, eine Flutkammer für das Reinigen von Werkstücken mit kurzen Taktzeiten zu betreiben und ein Verfahren für das Behandeln von Werkstücken in einer Flutkammer anzugeben, mit dem in kurzer Zeit sehr viele Werkstücke behandelt werden können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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In einer erfindungsgemäßen Anlage ist eine Prozessflüssigkeit-Förderleitung vorgesehen, die den Behälter für das Zuführen von Prozessflüssigkeit mit der Flutkammer verbindet. Eine Idee der Erfindung besteht insbesondere darin, für diese Prozessflüssigkeit-Förderleitung in der Anlage behälterseitig einen Zulaufbereich vorzusehen, in dem ein die Prozessflüssigkeit-Förderleitung in der axialen Richtung durchsetzender Prozessflüssigkeit-Fluidstrahl erzeugt werden kann. Damit ist es möglich, in dem Zulaufbereich einen Venturi-Effekt hervorzurufen, der das Einströmen von Prozessflüssigkeit in die Flutkammer unterstützt.
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Der Zulaufbereich der Prozessflüssigkeit-Förderleitung hat hierzu günstigerweise eine trichterförmig erweiterte Eintrittsöffnung, durch die aus dem Behälter in die Fluidleitung Prozessflüssigkeit gelangen kann. Bevorzugt enthält die Anlage eine Einrichtung für das Erzeugen eines Unterdrucks in der Flutkammer, um die Flutkammer über die Prozessflüssigkeit-Förderleitung mit Prozessflüssigkeit aus dem Behälter anzufüllen. Die Flutkammer hat eine Öffnung für das Eintreten von Prozessflüssigkeit und eine Öffnung für das Austreten von Prozessflüssigkeit. Die Öffnung der Flutkammer für das Eintreten von Prozessflüssigkeit und die Öffnung für das Austreten von Prozessflüssigkeit kann dabei insbesondere identisch sein.
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Um ein schnelles Freisetzen von verschmutzter Prozessflüssigkeit aus der Flutkammer zu ermöglichen, wird insbesondere vorgeschlagen, Prozessflüssigkeit aus der Flutkammer über die Öffnung für das Austreten von Prozessflüssigkeit herauszudrücken, indem in der Flutkammer z. B. mittels Druckluft ein Überdruck erzeugt wird.
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Die Anlage kann auch einen Behälter für das Aufnehmen von verschmutzter Prozessflüssigkeit enthalten, dem die Prozessflüssigkeit aus der Flutkammer durch die Öffnung für das Austreten von Prozessflüssigkeit zugeleitet wird. Vorteilhafter Weise hat der Behälter für das Bereitstellen von Prozessflüssigkeit in diesem Fall einen Überlauf, durch den Prozessflüssigkeit in den Behälter für das Aufnehmen von Prozessflüssigkeit gelangen kann.
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In einer erfindungsgemäßen Anlage können auch der Behälter für das Aufnehmen von verschmutzter Prozessflüssigkeit und der Behälter für das Bereitstellen von Prozessflüssigkeit identisch sein.
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Um ein schnelles Beaufschlagen der Flutkammer mit Prozessflüssigkeit zu ermöglichen, ist es günstig, wenn das Mittel für das Erzeugen eines den behälterseitigen Zulaufbereich der Prozessflüssigkeit-Förderleitung in der axialen Richtung durchsetzenden Prozessflüssigkeit-Fluidstrahls eine Pumpe umfasst, die Prozessflüssigkeit aus dem Behälter für das Aufnehmen von verschmutzter Prozessflüssigkeit durch eine Reinigungseinrichtung für das Abtrennen von Schmutzpartikel und eine Leitung mit einer Austrittöffnung für das Erzeugen des Prozessflüssigkeit-Fluidstrahls bewegt.
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Indem eine mit der Reinigungseinrichtung kommunizierende Bypassleitung für das Zuführen von in der Reinigungseinrichtung gereinigter Prozessflüssigkeit in den Behälter für das Bereitstellen von Prozessflüssigkeit vorgesehen ist, wird ein fortlaufendes Reinigen von Prozessflüssigkeit in der Anlage ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich kann hierfür auch eine mit der Reinigungseinrichtung kommunizierende Bypassleitung für das Zuführen von in der Reinigungseinrichtung gereinigter Prozessflüssigkeit in die Flutkammer vorgesehen sein.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren für das Behandeln von Werkstücken mit Prozessflüssigkeit in einer Flutkammer wird in einem ersten Schritt das Werkstück in der Flutkammer angeordnet. In einem zweiten Schritt wird dann in der Flutkammer ein Unterdruck erzeugt. In einem dritten Schritt wird darauf die Prozessflüssigkeit aus einem Behälter für das Bereitstellen von Prozessflüssigkeit durch eine Prozessflüssigkeit-Förderleitung mit einem behälterseitigen Zulaufbereich angesaugt, wobei in dem behälterseitigen Zulaufbereich ein zusätzlicher Prozessflüssigkeit-Fluidstrahl erzeugt wird, der einen die Prozessflüssigkeit in die Prozessflüssigkeit-Förderleitung bewegenden hydrostatischen Druckgradient generiert.
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Eine Idee der Erfindung ist es in diesem Zusammenhang insbesondere, dass der zusätzliche Prozessflüssigkeit-Fluidstrahl mit durch eine Reinigungseinrichtung geführter verschmutzter Prozessflüssigkeit erzeugt wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine erste Anlage für das Behandeln von Werkstücken mit Prozessflüssigkeit in einer Flutkammer; und
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2 eine zweite Anlage für das Behandeln von Werkstücken mit einer Prozessflüssigkeit in einer Flutkammer.
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Die Anlage 10 in 1 hat eine Flutkammer 12, in der ein oder mehrere Werkstücke 14 angeordnet werden können, um diese mit einer Prozessflüssigkeit zu behandeln, insbesondere zu reinigen. Die Anlage 10 hat eine Prozessflüssigkeit-Förderleitung 16 mit einer steuerbaren Flutklappe 17, die in die Flutkammer 12 mündet und die in einen Behälter 18 ragt, der mit der Prozessflüssigkeit angefüllt ist. Die Prozessflüssigkeit-Förderleitung 16 hat einen Zulaufbereich 20 mit einer trichterförmig erweiterten Eintrittsöffnung 22, der in die Prozessflüssigkeit 24 in dem Behälter 18 eingetaucht ist.
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Die Flutkammer 12 hat eine Öffnung 26 für das Zuführen von Prozessflüssigkeit aus dem Behälter 18. Die Flutkammer 12 kann mit Prozessflüssigkeit aus dem Behälter 18 durch die Öffnung 26 geflutet werden. Um die Prozessflüssigkeit aus der Flutkammer 12 abzuführen, hat die Flutkammer 12 darüber hinaus eine Öffnung 28 mit einer steuerbaren Flutklappe 29, durch welche die Prozessflüssigkeit in einen Behälter 30 eingeleitet werden kann.
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In den Behälter 30 kann darüber hinaus auch Prozessflüssigkeit aus dem Behälter 18 durch einen Überlauf 32 zugeführt werden. Der Behälter 30 dient für das Aufnehmen von verschmutzter Prozessflüssigkeit 25 und hat einen Sumpfabschnitt 34, in dem sich Schmutzpartikel z. B. in Form von Feststoffen oder Spänen aus der Prozessflüssigkeit absetzen können. Für das Austragen der Schmutzpartikel aus dem Sumpfabschnitt 34 gibt es in der Anlage 10 ein bevorzugt als Kratzerförderer ausgebildetes Fördersystem (nicht gezeigt). Aus dem Sumpfabschnitt 34 des Behälters 30 kann die Prozessflüssigkeit mit einer Förderpumpe 36 durch eine Förderleitung 38, die eine Reinigungseinrichtung 40 mit einem selbstreinigenden Filtersystem enthält, in den Behälter 18 zurückgeführt werden. Die Förderleitung 38 umfasst einen Leitungszweig 42 mit einer Düse 44. Der Leitungszweig 42 ragt in den Behälter 18 und dient für das Erzeugen eines den behälterseitigen Zulaufbereich 20 durchsetzenden Prozessflüssigkeit-Fluidstrahls 46. Die Förderleitung 38 hat darüber hinaus einen Leitungszweig 48 und einen Leitungszweig 50, die zu dem Leitungszweig 42 parallel geschaltet sind.
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Der Leitungszweig 48 enthält ein Drosselventil 52 und ein Absperrventil 54. Er wirkt als eine Bypassleitung, durch die mittels der Förderpumpe 36 die Prozessflüssigkeit in der Anlage 10 umgewälzt werden kann, ohne dass die Prozessflüssigkeit hierfür durch die Flutkammer 12 geführt wird. Der Leitungszweig 50 dient für das Beaufschlagen von in der Flutkammer 12 angeordneten Reinigungsdüsen 55 mit der Prozessflüssigkeit.
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In der Anlage 10 gibt es weiter eine Einrichtung 56, um in der Flutkammer 12 einen Unterdruck zu erzeugen. Die Einrichtung 56 weist ein Gebläse 58 auf, das mit einer Saugleitung 60, in der ein steuerbares Ventil 62 angeordnet ist, an die Flutkammer 12 angeschlossen ist. Das mittels des Gebläses 58 aus der Flutkammer 12 abgesaugte gasförmige Fluid wird über einen Schwadenkondensator 66 an die Umwelt freigesetzt, der mit einem weiteren Gebläse 64 gekühlt ist. Über eine Druckleitung 68 und ein Absperrventil 70 kann die Fluidkammer 12 von einem Überdruck oder einem Unterdruck entlastet werden. In der Anlage 10 gibt es außerdem eine Einrichtung 73 für das Erzeugen von Überdruck in der Flutkammer 12 mit einer Druckluftleitung 69 und einem Absperrventil 71, die ein nicht weiter dargestelltes Druckluftreservoir umfasst, um die Fluidkammer 12 mit Druckluft zu beaufschlagen.
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Um in der Anlage 10 ein Werkstück 14 mit Prozessflüssigkeit zu behandeln, wird z. B. in einem ersten Schritt das Werkstück 14 in der Flutkammer 12 angeordnet. In einem auf den ersten Schritt folgenden zweiten Schritt wird die Flutkammer 12 dann mit Prozessflüssigkeit geflutet, die der Flutkammer 12 aus dem Behälter 18 und der Förderleitung 38 zugeführt wird. Dabei wird mittels des Gebläses 58 in der Einrichtung 56 an die Fluidkammer 12 ein Unterdruck angelegt, wobei die Flutklappe 17 der Prozessflüssigkeit-Förderleitung 16 geöffnet ist. Die Prozessflüssigkeit wird bei dieser Maßnahme aus dem Behälter 18 dann durch die Prozessflüssigkeit-Förderleitung 16 in die Flutkammer 12 eingesaugt. Indem Prozessflüssigkeit durch die Förderleitung 38 und den Leitungszweig 42 mit der Düse 44 als ein den behälterseitigen Zulaufbereich 20 in der axialen Richtung durchsetzenden Prozessflüssigkeit-Fluidstrahl 72 in die Prozessflüssigkeit-Förderleitung 16 zusätzlich zugeführt wird, entsteht ein Venturi-Effekt, der einen hydrostatischen Druckgradient bewirkt und das Ansaugen von Prozessflüssigkeit aus dem Behälter 18 in die Prozessflüssigkeit-Förderleitung 16 unterstützt.
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Um die Prozessflüssigkeit aus der Flutkammer 12 nach dem Einwirken auf ein in der Flutkammer angeordnetes Werkstück abzuführen, wird in einem dritten Schritt die Flutklappe 17 in der Prozessflüssigkeit-Förderleitung 16 geschlossen und die Flutklappe 29 der Flutkammer 12 geöffnet. In die Flutkammer 12 wird dabei gleichzeitig über die Druckleitung 69 verdichtete Luft eingeblasen, um die Prozessflüssigkeit 24 durch die Öffnung 28 in den Behälter 30 zu drücken. Sobald die Prozessflüssigkeit aus der Flutkammer 12 abgeführt ist, kann der Flutkammer 12 dann ein entsprechend behandeltes Werkstück 14 entnommen werden.
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Für das Herstellen eines Druckausgleichs zwischen der Flutkammer 12 und dem Behälter 30 enthält die Anlage 10 eine Druckausgleichsleitung 74 mit einem Absperrventil 76, die den Behälter 30 mit der Flutkammer 12 verbindet. Um ein Temperieren von Prozessflüssigkeit zu ermöglichen, mit der ein Werkstück in der Flutkammer 12 beaufschlagt wird, gibt es in der Anlage 10 eine Heizeinrichtung 78. Die Förderpumpe 36 in der Anlage 10 hat bevorzugt eine Pumpleistung von 30 kW und ermöglicht dabei das förderseitige Bereitstellen eines Pumpendrucks P mit P ≈ 9bar bei einem Fördervolumen von 90 m3/h. Aufgrund des als Bypassleitung wirkenden Leitungszweigs 48 kann die Förderpumpe 36 mit einer konstanten Pumpenleistung betrieben werden, wenn das Absperrventil 54 geöffnet ist. In den Betriebszuständen der Anlage 10, in denen der Flutkammer 12 keine Prozessflüssigkeit zugeführt wird, bewirkt die Förderpumpe 36 dann ein Umwälzen der Prozessflüssigkeit von dem Behälter 30 in den Behälter 18. Damit wird ein fortlaufendes Reinigen der Prozessflüssigkeit in der Anlage 10 mittels der Filtereinrichtung 40 gewährleistet. Die Anlage 10 umfasst auch eine Steuereinrichtung (nicht gezeigt), mit der die Förderpumpe 36 und die darin vorgesehenen Ventile und Klappen gesteuert werden können, und die für das Überwachen der Prozessflüssigkeits-Pegelstände in der Anlage mit einem in dem Behälter 30 angeordneten Überfüllschutz-Füllstandsensor 80, einem Arbeitsniveau-Füllstandsensor 82, einem Trockenschutz-Füllstandsensor 84 und einem in dem Behälter 18 angeordneten Füllstandsensor 86 für das Überwachen des Prozessflüssigkeit-Arbeitsniveaus in dem Behälter 18 elektrisch verbunden ist. Es sei bemerkt, dass die Anlage 10 in einer modifizierten Ausführungsform auch ohne die Leitungszweige 48 und 50 ausgebildet sein kann. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn in den Leitungszweig 42 ein zusätzliches Drosselventil und ein Absperrventil integriert ist.
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Die in der 2 gezeigte Anlage 100 hat anders als die Anlage 10 in 1 lediglich einen Behälter 118 für das Aufnehmen von Prozessflüssigkeit, die der Flutkammer 112 zugeführt wird. Baugruppen der Anlage 100, die den Baugruppen vorstehend beschriebenen Anlage 10 entsprechen, sind in der 2 mit in Bezug auf die 1 um die Zahl 100 erhöhten Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht.
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Die Flutkammer 112 hat eine Öffnung 128. Durch diese Öffnung 128 kann der Flutkammer 112 durch eine Leitung 116 Prozessflüssigkeit aus dem Behälter 118 zugeführt werden. Umgekehrt ist es möglich, die Prozessflüssigkeit nach dem Behandeln eines Werkstücks 114 in der Flutkammer 112 durch die Leitung 116 in den Behälter 118 abzuführen. In der Leitung 116 gibt es eine steuerbare Flutklappe 129, die ein Absperren und Freigeben der Flutkammer 112 zu dem Behälter 118 ermöglicht.
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Die Leitung 116 wird in der Anlage 100 zum einen als Prozessflüssigkeit-Förderleitung betrieben und zum anderen als Leitung, durch die dem Behälter 118 verschmutzte Prozessflüssigkeit aus der Flutkammer 112 nach dem Behandeln eines Werkstücks 114 zugeführt wird. Auch die Leitung 116 hat einen Zulaufbereich 120 mit einer trichterförmig erweiterten Eintrittsöffnung 122, der in die Prozessflüssigkeit 124 in dem Behälter 118 eingetaucht ist.
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Der Behälter 118 hat einen Sumpfabschnitt 134, in dem sich Schmutzpartikel aus der Prozessflüssigkeit absetzen können. Aus dem Sumpfabschnitt 134 des Behälters 118 kann die Prozessflüssigkeit umgekehrt mit einer Förderpumpe 136 durch eine Förderleitung 138, die eine Reinigungseinrichtung 140 mit einem selbstreinigenden Filtersystem enthält, in den Behälter 118 zurückgeführt werden. Die Förderleitung 138 hat hierzu einen in den Behälter 188 ragenden Leitungszweig 142 mit einer Düse 144.
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Die Förderleitung 138 umfasst darüber hinaus einen mit der Flutkammer 112 kommunizierenden Leitungszweig 148, der zu dem Leitungszweig 142 parallel geschaltet ist. Der Leitungszweig 148 enthält ein Absperrventil 154. Er kann dabei als eine Bypassleitung wirken, durch die mittels der Förderpumpe 136 die Prozessflüssigkeit über die Flutkammer 112 in der Anlage 100 umwälzbar ist.
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Um in der Anlage 100 ein Werkstück 114 mit Prozessflüssigkeit zu behandeln, wird z. B. in einem ersten Schritt das Werkstück 114 in der Flutkammer 112 angeordnet. In einem auf den ersten Schritt folgenden zweiten Schritt wird dann die Flutkammer 112 bei geöffneter Flutklappe 117 mit der Prozessflüssigkeit geflutet, die aus dem Behälter 118 durch die Förderleitung 116 in die Flutkammer 112 zugeführt wird. Dabei wird mit mittels des Gebläses 158 in der Einrichtung 156 ein Unterdruck an die Fluidkammer 112 angelegt. Die Prozessflüssigkeit aus dem Behälter 118 wird dieser Maßnahme dann wieder in die Flutkammer 112 eingesaugt. Indem dabei zusätzlich durch die Förderleitung 138 und den Leitungszweig 142 mit der Düse 144 Prozessflüssigkeit mit dem Prozessflüssigkeit-Fluidstrahl 146 in die Prozessflüssigkeit-Förderleitung 116 zugeführt wird, der den behälterseitigen Zulaufbereich 120 in der axialen Richtung durchsetzt, wird dort ebenfalls ein entsprechender Venturi-Effekt hervorgerufen, der das Ansaugen von Prozessflüssigkeit aus dem Behälter 118 in die Prozessflüssigkeit-Förderleitung 116 unterstützt.
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Zusammenfassend sind insbesondere folgende bevorzugte Merkmale der Erfindung festzuhalten: Die Erfindung betrifft eine Anlage 10 für das Behandeln von Werkstücken 14 mit Prozessflüssigkeit in einer Flutkammer 12. Die Anlage hat einen Behälter 18 für das Bereitstellen von Prozessflüssigkeit. In der Anlage 10 gibt es eine Prozessflüssigkeit-Förderleitung 16, die den Behälter 18 für das Zuführen von Prozessflüssigkeit mit der Flutkammer 12 verbindet.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 100
- Anlage
- 12, 112
- Flutkammer, Fluidkammer
- 14, 114
- Werkstück
- 16, 116
- Prozessflüssigkeit-Förderleitung
- 17
- Flutklappe
- 18, 118
- Behälter
- 20, 120
- Zulaufbereich
- 22
- Eintrittsöffnung
- 24
- Prozessflüssigkeit
- 26
- Öffnung
- 28, 128
- Öffnung
- 29, 129
- Flutklappe
- 30
- Behälter
- 32
- Überlauf
- 34, 134
- Sumpfabschnitt
- 36, 136
- Förderpumpe
- 38, 138
- Förderleitung
- 40, 140
- Reinigungseinrichtung
- 42, 142
- Leitungszweig
- 44, 144
- Düse
- 46, 146
- Prozessflüssigkeit-Fluidstrahl
- 48, 50, 148
- Leitungszweig
- 52
- Drosselventil
- 54
- Absperrventil
- 55
- Reinigungsdüse
- 56, 156
- Einrichtung
- 58, 158
- Gebläse
- 60, 160
- Saugleitung
- 62, 162
- Ventil
- 64, 164
- Gebläse
- 66, 166
- Schwadenkondensator
- 68, 168
- Druckleitung
- 69, 169
- Druckluftleitung
- 70, 170
- Absperrventil
- 71, 171
- Absperrventil
- 73, 173
- Einrichtung für das Erzeugen von Überdruck
- 74, 174
- Druckausgleichsleitung
- 76, 176
- Absperrventil
- 78, 178
- Heizeinrichtung
- 80, 180
- Überfüllschutz-Füllstandsensor
- 82, 182
- Arbeitsniveau-Füllstandsensor
- 84, 184
- Trockenschutz-Füllstandsensor
- 86
- Füllstandsensor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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