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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trockendampfreinigung von Werkstücken oder Maschinenbauteilen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Vorrichtungen zur Trockendampfreinigung von Bauteilen, insbesondere Werkstücken oder Maschinenbauteilen und dergl. Gegenständen sind hinlänglich bekannt.
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Derartige Trockendampfanlagen oder -Geräte werden beispielsweise eingesetzt, um Bauteile, insbesondere Maschinenbauteile nach einer spanenden oder spanabtragenden Bearbeitung zu reinigen/spülen und umfassen zumindest einen ein flüssiges Reinigungs- oder Spülmedium aufnehmenden Behälter, der über zumindest eine fluiddichte Verbindung mit einem Trockendampferzeuger in Wirkverbindung steht, der das über den Behälter zugeführte flüssige Reinigungsmedium in ein trockendampfförmiges Reinigungsmedium überführt, wobei eine verrohrte und/oder schlauchartige Verbindungsleitung wenigstens zur Zuführung des trockendampfförmigen Reinigungsmediums an eine Strömungsvorrichtung vorgesehen ist, die eine trockendampfförmige Reinigungsströmung erzeugt, mit der die Außenkontur der zu reinigenden Werkstück oder Maschinenbauteile sowie weitgehend noch Bohrungen bzw. Hinterschneidungen beaufschlagbar ist. Bei dem Reinigungsmedium kann es sich um ein flüssiges Reinigungs- und/oder Spülmedium, beispielweise Wasser mit Reinigungsmittel, Klarwasser oder voll entsalztes Wasser mit und ohne Zugaben, handeln.
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Unter Trockendampf, oder auch als Heißdampf bzw. überhitzter Dampf bezeichnet, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Dampf mit einer Temperatur oberhalb der Siedetemperatur verstanden. Der Dampf ist damit „trocken“ und enthält insbesondere keine Wassertröpfchen mehr, so dass dieser in seinem physikalischen Verhalten einem Gas entspricht. Trockendampf entsteht, wenn die Temperatur und der Druck einer Flüssigkeit in beispielsweise einem speziell dafür ausgebildeten Trockendampferzeuger so stark erhöht werden, dass der so genannte kritische Punkt überschritten und ein „überkritischer“ Zustand erreicht wird. Derartige Trockendampferzeuger sind der Fachwelt hinlänglich bekannt.
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Ausgehend vom bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die technische Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Trockendampfreinigung von Werkstücken oder Maschinenbauteilen anzugeben, die einen hohen Wirkungsgrad bei gleichzeitig deutlich reduziertem Frischwasserbedarf zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufweist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung zur Trockendampfreinigung von Werkstücken oder Maschinenbauteilen entsprechend den Merkmalen des Patentanspruches 1 ausgebildet. Die Unteransprüche betreffen dabei besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Ein wesentlicher Aspekt der Vorrichtung zur Trockendampfreinigung von Werkstücken oder Maschinenbauteilen ist darin zu sehen, dass die schlauchartige Verbindungsleitung mit wenigstens einer innen liegenden und als Ringleitung ausgebildeten Dampfleitung sowie einer die innen liegende Dampfleitung umschließenden äußeren Saugleitung ausgebildet ist, dass die Düseneinrichtung zumindest einen Lavaldüsenabschnitt zur Beschleunigung des zugeführten trockendampfförmigen Reinigungsmediums und eine Heizeinrichtung zum weiteren Erhitzen des zugeführten trockendampfförmigen Reinigungsmediums aufweist, und dass die Düseneinrichtung einen den Ausströmbereich der beschleunigten und/oder erhitzten trockendampfförmigen Reinigungsströmung zumindest teilweise umgebenden Saugraum ausbildet, in dem beim Auftreffen der beschleunigten und/oder erhitzten trockendampfförmigen Reinigungsströmung auf der Außenkontur der zu reinigenden Werkstücke oder Maschinenbauteile ein Unterdruck entsteht, der eine Saugströmung in der Saugleitung erzeugt. Besonders vorteilhaft wird dadurch eine im Ausströmbereich der Düseneinrichtung überhitzte und damit trockendampfförmige Reinigungsströmung mit sehr hoher Geschwindigkeit, die insbesondere deutlich über 250m/s liegen kann, erzeugt, die beim Auftreffen an der Außenkontur des Werkstücks oder Maschinebauteils an dieser kondensiert und damit ihr Volumen um das etwa 1700-fache reduziert. Es entsteht somit ein Unterdruck in dem Saugraum zwischen der Außenkontur des Werkstücks oder Maschinenbauteils und der Düseneinrichtung, insbesondere dem Ausströmbereich der Düseneinrichtung, der in Folge der Volumenreduktion die Restschmutzpartikeln, Emulsionen oder Waschflüssigkeiten von der Außenkontur des Werkstückes oder Maschinenbauteils zusammen mit der gegenüber dem Saugraum äußeren Atmosphärenluft an- bzw. absaugt.
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Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Dampfleitung zumindest einen Zuleitungsabschnitt zur Zuführung des trockendampfförmigen Reinigungsmediums an die Düseneinrichtung sowie zumindest einen Ableitungsabschnitt zur zirkulierenden Rückführung des trockendampfförmigen Reinigungsmediums an die Trockendampferzeugervorrichtung aufweist. Bevorzugt kann hierbei der Zuleitungsabschnitt mit dem Trockendampferzeuger und der Ableitungsabschnitt mit dem Behälter verbunden sein. Weiterhin vorteilhaft kann der Zuleitungsabschnitt unmittelbar oder unter Zwischenschaltung einer Zuführleitung mit dem Trockendampferzeuger (3) verbunden sein. Ferner vorteilhaft kann auch der Ableitungsabschnitt unmittelbar oder unter Zwischenschaltung einer Rückführleitung mit dem Behälter verbunden sein, wobei zumindest der in den Behälter einmündende Bereich des Ableitungsabschnittes bzw. der Rückführleitung als Kondensationsleitung ausgebildet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann zwischen dem Zuleitungsabschnitt und dem Ableitungsabschnitt ein Abzweig zur Zuführung des trockendampfförmigen Reinigungsmediums an die Düseneinrichtung vorgesehen sein.
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Weiterhin vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Verbindungsleitung zumindest abschnittsweise entlang ihrer Längserstreckung thermisch isoliert ausgebildet ist.
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In einer wiederum vorteilhaften Ausführungsvariante kann an dem der Düseneinrichtung abgewandten Ende der Verbindungsleitung wenigstens eine Venturidüse vorgesehen sein, die in die Dampfleitung derart eingebunden ist, dass die Venturidüse in der Saugleitung einen Unterdruck erzeugt.
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Ferner bevorzugt kann der Lavaldüsenabschnitt zur Durchflusssteuerung des trockendampfförmigen Reinigungsmediums einen mechanisch betätigbarer Durchflussschalter aufweisen.
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Gemäß einer wiederum bevorzugten Ausführungsvariante kann der Lavaldüsenabschnitt dazu ausgebildet sein, eine beschleunigte und/oder überhitzte trockendampfförmige Reinigungsströmung einer Strömungsgeschwindigkeit von mehr als 250 m/s sowie einer Temperatur von bis zu 240° Celsius zu erzeugen.
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Besonders vorteilhaft kann der Lavaldüsenabschnitt wenigstens eine Einströmöffnung sowie wenigstens eine Ausströmöffnung aufweisen, wobei die wenigstens eine Heizeinrichtung im Bereich der Einströmöffnung vorgesehen sein kann.
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Weiterhin bevorzugt kann der Lavaldüsenabschnitt an der Ausströmöffnung eine rohrartige Verlängerung aufweisen, die an ihrer freien Stirnseite eine Strömungsöffnung für die beschleunigte und/oder erhitzte trockendampfförmige Reinigungsströmung ausbilden kann. Ferner vorteilhaft kann die Düseneinrichtung auch einen sich an den Lavaldüsenabschnitt anschließenden Saugabschnitt aufweisen. Vorteilhaft kann der Saugabschnitt auch wenigstens einen ersten Saugkanal ausbilden. Bevorzugt kann dem wenigstens einen ersten Saugkanal wenigstens ein Filterelement zugeordnet sein.
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Weiterhin bevorzugt kann die Düseneinrichtung wenigstens einen zweiten Saugkanal aufweisen, über den der wenigstens eine erste Saugkanal mit der Saugleitung verbunden ist.
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Schließlich kann eine Strom- und Spannungsversorgungseinrichtung vorgesehen sein, die über eine elektrische Leitung mit dem Werkstück oder Maschinenbauteil elektrisch verbunden ist.
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Ausdrücke, wie „im Wesentlichen“ bzw. „etwa“, bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/–10%, bevorzugt um +/–5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
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Weitere vorteilhafte Ausbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
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Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
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1 beispielhaft den schematischen Rohrschaltungsplan einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Trockendampfreinigung
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2 eine schematische Schnittdarstellung der Düseneinrichtung sowie deren Anordnung an der schlauchartigen Verbindungsleitung.
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In der 1 ist mit 1 beispielhaft eine Vorrichtung zur Trockendampfreinigung von Werkstücken oder Maschinenbauteilen bezeichnet, die zur Trockendampfreinigung von Restschmutzpartikeln, Emulsionen oder Waschflüssigkeiten an einer Außenkontur eines maschinell, insbesondere spanend bearbeiteten Werkstückes oder Maschinenbauteils 2 eingerichtet ist.
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Die Vorrichtung 1 zur Trockendampfreinigung der Werkstücke oder Maschinenbauteile 2 weist zumindest eine Trockendampferzeugungsvorrichtung 3 mit zumindest einem Behälter 4 zur Aufnahme eines flüssigen Reinigungsmediums FRM und zumindest einen Trockendampferzeuger 5 zur Erzeugung eines trockendampfförmigen Reinigungsmedium TRM aus dem vom Behälter 4 zugeführten flüssigen Reinigungsmedium FRM auf.
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Das in 1 nur schematisch angedeutete zu reinigende Werkstück oder Maschinenbauteil 2 kann dabei insbesondere eine nahezu beliebige Außenkontur aufweisen, die beispielsweise mehrere Bohrungen, Hinterschneidungen, Ausnehmungen und/oder Durchbrechungen aufweist. Derartige Werkstücke oder Maschinenbauteile 2 sind vorzugsweise aus Metall durch ein spanende Herstellungsverfahren hergestellt. Alternativ können die Werkstücke oder Maschinenbauteile 2 aus Edelstahl, Kunststoff oder einem weiteren, insbesondere hitzebeständigem Material hergestellt sein. Mit der Verweildauer des Dampfstrahls auf der Oberfläche kann der Wärmeübergang auf die Werkstücke oder Maschinenbauteile 2 stufenlos dosiert werden.
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Der Behälter 4 kann dabei insbesondere ein Fassungsvolumen für das flüssige Reinigungsmedium FRM von 100l bis 200l, vorzugsweise von etwa 150l, aufweisen. Weiterhin ist dem Behälter 4 eine Entölvorrichtung 6 zum Abscheiden von in dem flüssigen Reinigungsmedium FRM enthaltenden Ölen zugeordnet, die sich insbesondere im Innenraum des Behälters 4, vorzugsweise in dessen Bodenbereich 4.1, angeordnet befindet und beispielsweise als Ölskimmer ausgebildet sein kann. Bei dem anfänglich in dem Behälter 4 eingefüllten flüssigen Reinigungsmedium FRM kann es sich insbesondere um ein flüssiges Reinigungs- und/oder Spülmedium, beispielweise Wasser mit Reinigungsmittel, Klarwasser oder voll entsalztes Wasser mit und ohne Zugaben, handeln. Vorzugsweise wird als flüssiges Reinigungsmedium FRM Wasser einer Wasserhärte geringer 5° deutscher Härte als Frischwasser verwendet. Bei Bedarf kann dem flüssigen Reinigungsmedium FRM ein Passivierungsmittel zugefügt werden. Dem Behälter 4 kann dabei zum Nachfüllen von flüssigen Reinigungsmedium FRM auch eine steuer- und/oder regelbare Zuleitung 7, die insbesondere als Wasserleitung ausgebildet sein kann, zugeordnet sein.
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Das Abführen des flüssigen Reinigungsmediums FRM aus dem Behälter 4 erfolgt insbesondere durch bzw. unter Einbindung der Entölvorrichtung 6, über die das flüssige Reinigungsmedium FRM aus dem Behälter 4 in eine fluiddichte Verbindung, die als erste Rohrverbindung RV1 ausgebildet sein kann, geführt wird und über die erste Rohrverbindung RV1 zumindest dem Trockendampferzeuger 5 zuleitbar ist. Hierfür ist in dem Bodenbereich 4.1 des Behälters 4, und zwar insbesondere im Bereich eines Ablaufs 6.1 der Entölvorrichtung 6, ein mittels eines ersten Ventils V1 steuer- und/oder regelbarer Ablass 8 in dem Behälter 4 in Form einer Öffnung vorgesehen, über den das flüssige Reinigungsmedium FRM der ersten Rohrverbindung RV1 zuführbar ist. Dabei ist der ersten Rohrverbindung RV1 eine Pumpeneinrichtung 9, die als Druckerhöhungspumpe ausgebildet sein kann, zugeordnet. Die Steuerung und/oder Regelung des ersten Ventils V1 und/oder der Pumpeneinrichtung 9 können dabei über eine nicht näher dargestellte zentrale Maschinensteuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 erfolgen.
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Weiterhin weist die erste Rohrverbindung RV1 ein Filtersystem 10 auf, das dazu ausgebildet ist, Verunreinigungen im flüssigen Reinigungsmedium FRM einer Partikelgröße von 1µm und größer auszufiltern. Bevorzugt ist das Filtersystem 10 der Pumpeneinrichtung 9 in der durch Pfeile gekennzeichneten Strömungsrichtung des flüssigen Reinigungsmedium FRM nachgeschaltet in der ersten Rohrverbindung RV1 vorgesehen. Im weiteren Verlauf der ersten Rohrverbindung RV1 zu dem Trockendampferzeuger 5 kann die erste Rohrverbindung RV1 noch wenigstens ein erstes Magnetventil MV1 sowie ein erstes Rückschlagventil RSV 1 aufweisen.
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Weiterhin kann vorzugsweise zwischen dem Filtersystem 10 und dem ersten Magnetventil MV1 von der ersten Rohrverbindung RV1 eine zweite Rohrverbindung RV2 fluiddicht abgezweigt und in den Behälter 4 rückgeführt sein, die eine Art Bypassleitung zurück in den Behälter 4 für das gefilterte flüssige Reinigungsmedium FRM ausbildet. Dabei kann der zweiten Rohrverbindung RV2 wenigstens eine über die zentrale Maschinensteuerung der Vorrichtung 1 steuer- und/oder regelbare Drosseleinrichtung 11 zur Durchflussdrosselung des flüssigen Reinigungsmediums FRM zurück in den Behälter 4 zugeordnet sein. Bevorzugt ist die Drosseleinrichtung 11 als Muffenschieber ausgebildet. Mittels der zweiten Rohrverbindung RV2 wird damit eine kontinuierliche Zirkulation des flüssigen Reinigungsmediums FRM und dessen Filtration über das Filtersystem 10 ermöglicht.
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Ferner können der Behälter 4 und der Trockendampferzeuger 5 über eine weitere, dritte Rohrverbindung RV3 fluiddicht miteinander verbunden sein. Der dritten Rohrverbindung RV3 kann dabei wenigstens eine durch die zentrale Maschinensteuerung der Vorrichtung 1 steuer- und/oder regelbar ausgebildete Drosseleinrichtung 13 zur Durchflussdrosselung zugeordnet sein. Vorzugsweise kann die dritte Verbindungsleitung RV3 eine weitere Drosseleinrichtung 14 aufweisen, wobei die Drosseleinrichtungen 13 und/oder 14 insbesondere als Muffenschieber ausgebildet sein können.
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Überdies mündet das Ende der ersten Rohrverbindung RV1 fluiddicht über einen Eingang 5.1 in den Trockendampferzeuger 5, der als herkömmlicher Trockendampferzeuger mit insbesondere einem Fassungsvolumen für das flüssige Reinigungsmedium FRM von 30l bis 50l, vorzugsweise von 40l, ausgebildet sein kann. Vorteilhaft ist der Trockendampferzeuger 5 dazu eingerichtet, das flüssige Reinigungsmedium FRM in ein trockendampfförmiges Reinigungsmedium TRM mit einer Temperatur zwischen 160° und 190° Celsius, vorzuweise 170° bis 180° Celsius, zu überführen bzw. ein trockendampfförmiges Reinigungsmedium TRM mit einer Temperatur zwischen 160° und 190° Celsius, vorzuweise 170° bis 180° Celsius, zu erzeugen.
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Hierfür kann der Trockendampferzeuger 5 insbesondere eine elektrische Heizeinrichtung 5.2 aufweisen, die vorzugsweise mehrere Heizbänder oder eine Außenbeheizung mit gleich welcher Energiezufuhr oder wenigstens einen Heizschlauch umfassen kann. Dabei können die einzelnen Heizbänder oder Heizschläuche der elektrischen Heizeinrichtung 5.2 stufenweise zu- und/oder abschaltbar ausgebildet sein, um so den Trockendampferzeuger 5 kontinuierlich betreiben zu können und die elektrische Heizeinrichtung 5.2, insbesondere die Heizbänder, in ihrem Verschleiß zu schonen.
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Es kann dabei vorgesehen sein, dass im normalen Dauerbetrieb der Vorrichtung 1 das erste Magnetventil MV1 geschlossen und das flüssige Reinigungs- als auch Spülmedium FRM damit insbesondere über den Abzweig der zweiten Rohrverbindung RV2 geführt ist. Weiterhin kann dem Trockendampferzeuger 5 wenigstens ein nur schematisch angedeuteter Füllstandsensor 12 zugeordnet sein, der insbesondere bei einem Unterschreiten eines definierten Füllstandes an flüssigem Reinigungsmedium FRM in der nicht dargestellten zentralen Maschinensteuerung ein Signal erzeugt. Dadurch kann, ebenfalls über die zentrale Maschinensteuerung geregelt- und/oder gesteuert, das erste Magnetventil MV1 der ersten Rohrverbindung RV1 geöffnet und das flüssige Reinigungsmedium FRM in dem Trockendampferzeuger 5 auf ein definierbares Füllniveau nachgefüllt werden.
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Ferner kann eine Zuführleitung 15.1 in einen Ausgang 5.3 des Trockendampferzeugers 5 fluiddicht einmünden, die mit dem trockendampfförmigen Reinigungsmedium TRM beaufschlagbar bzw. über die das trockendampfförmige Reinigungsmedium TRM an die schlauchartige Verbindungsleitung 16 weiterleitbar bzw. weiterführbar ist. Die Zuführleitung 15.1 kann der Trockendampferzeugungsvorrichtung 3 zugeordnet sein und über ein zweites, mittels der zentralen Maschinensteuerung steuer- und/oder regelbar ausgebildetes Magnetventil MV2 in die schlauchartige Verbindungsleitung 16 einmünden.
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Weiterhin mündet in die schlauchartige Verbindungsleitung 16 auch eine Rückführleitung 15.2 für das trockendampfförmige Reinigungsmedium TRM, wobei die Rückführleitung 15.2 an ihrem der Verbindungsleitung 16 gegenüberliegenden Ende in den Behälter 4 fluiddicht einmündet und somit für eine Rückführung des trockendampfförmigen Reinigungsmedium TRM in den Behälter 4 vorgesehen ist. Die Rückführleitung 15.2 kann ebenfalls der Trockendampferzeugungsvorrichtung 3 zugeordnet sein.
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Die Rückführleitung 15.2 kann überdies eine Drosseleinrichtung 15.3, insbesondere eine Drosselblende, aufweisen. Weiterhin kann zwischen der Zuführleitung 15.1 und der Rückführleitung 15.2 eine Verbindungsleitung 15.4 vorgesehen sein, die einen Handablass aufweist bzw. ausbildet, der jedoch im Normalbetrieb über wenigstens ein Ventil geschlossen ausgebildet ist, so dass kein Austausch an trockendampfförmigen Reinigungsmedium TRM zwischen der Zuführleitung 15.1 und der Rückführleitung 15.2 stattfindet.
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Auch kann im Übergangsbereich der schlauchartigen Verbindungsleitung 16 zu der Zuführleitung 15.1 bzw. der Rückführleitung 15.2 eine Kondensationseinrichtung 30 vorgesehen sein, die zumindest eine Schwadenkondensationskammer umfasst. Insbesondere steht dabei eine der Verbindungsleitung 16 zugeordnete Saugleitung 19 mit der Kondensationseinrichtung 30 in Wirkverbindung. Die Kondensationseinrichtung 30 ist dabei dazu ausgebildet, die über die Saugleitung 19 an die Kondensationseinrichtung 30 rückgeführte gas- und/oder dampfförmige Saugströmung ST zu kondensieren, also in einen flüssigen Aggregatszustand zu überführen.
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Hierbei kann an einem Ausgang 30.1 der Kondensationseinrichtung 30 eine Kondensationsleitung 30.2 mit einer dieser Kondensationsleitung 30.2 zugeordneten Pumpeneinrichtung 31 vorgesehen sein, die in den Behälter 4 fluiddicht einmündet. Die Pumpeneinrichtung 31 kann insbesondere als Unterdruckpumpe ausgebildet sein. Ferner kann der in den Behälter 4 mündende Leitungsabschnitt 30.3 der Kondensationsleitung 30.2 als gewendelter und/oder schlangenförmiger und/oder spiralförmiger Leitungsabschnitt 30.3 zur Verlängerung der Kondensationsstrecke ausgebildet sein. An einem Eingang 30.4 der Kondensationseinrichtung 30 kann die schlauchartige Verbindungsleitung 16, insbesondere die Saugleitung 19 der Verbindungsleitung 16, fluiddicht angeschlossen sein. Mithin steht damit die gas- und/oder dampfförmige Saugströmung ST nach deren Kondensation mittels der Kondensationseinrichtung 30 wieder in dem Behälter 4 als flüssiges Reinigungsmedium FRM für eine erneute Anwendung zur Verfügung.
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Die schlauchartige Verbindungsleitung 16 ist dabei zur Zuführung des trockendampfförmigen Reinigungsmediums TRM von der Trockendampferzeugungsvorrichtung 3 an eine Düseneinrichtung 17 vorgesehen, wobei die Düseneinrichtung 17 zur Erzeugung einer trockendampfförmigen Reinigungsströmung TRS eingerichtet ist, mit der die Außenkontur der zu reinigenden Werkstücke oder Maschinenbauteile 2 beaufschlagbar ist. Weiterhin ist die schlauchartige Verbindungsleitung 16 mittels der ihr zugeordneten Saugleitung 19 auch zur Absaugung der gas- und/oder dampfförmigen Saugströmung ST ausgebildet. Erfindungsgemäß ist die schlauchartige Verbindungsleitung 16 hierfür mit wenigstens einer innen liegenden und als Ringleitung ausgebildeten Dampfleitung 18 sowie einer die innen liegende Dampfleitung 18 umschließenden äußeren Saugleitung 19 ausgebildet. Bei der Verbindungsleitung 16 kann es sich um eine schlauchartige und/oder verrohrte Verbindungsleitung handeln.
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Dabei kann alternativ auch vorgesehen sein, dass die Zuführleitung 15.1 und/oder die Rückführleitung 15.2 jeweils zumindest abschnittsweise als Teil oder Bestandteil der Dampfleitung 18 ausgebildet sind. Die Dampfleitung 18 kann insbesondere einen Zuleitungsabschnitt 18.1 für eine Zuführung bzw. Versorgung der Düseneinrichtung 17 mit trockendampfförmigen Reinigungsmedium TRM sowie einen Ableitungsabschnitt 18.2 zur umlaufenden, d. h. zirkulierenden, Rückführung des trockendampfförmigen Reinigungsmedium TRM an die Trockendampferzeugervorrichtung 3 aufweisen. Insbesondere bilden damit der Zuleitungsabschnitt 18.1 sowie der Ableitungsabschnitt 18.2 der Dampfleitung 18 die Ringleitung aus. Dabei ist insbesondere der Zuleitungsabschnitt 18.1 mit der Zuführleitung 15.1 und der Ableitungsabschnitt 18.2 mit der Rückführleitung 15.2 entsprechend fluiddicht verbunden.
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In anderen Worten kann damit das mittels des Trockendampferzeugers 5 erzeugte trockendampfförmige Reinigungsmedium TRM über die Zuführleitung 15.1 der Dampfleitung 18, nämlich dem Zuleitungsabschnitt 18.1, zugeführt und aus deren Ableitungsabschnitt 18.2 über die Rückführleitung 15.2 in den Behälter 4 rückgeführt werden. Das in der Dampfleitung 18 geführte trockendampfförmige Reinigungsmedium TRM weist eine Temperatur zwischen 110° und 150° Celsius, vorzugsweise zwischen 120° und 140°Celsius, auf. Eine nähergehende Beschreibung der Anbindung der Dampfleitung 18 an die Düseneinrichtung 17 findet sich unten stehend zu 2. Weiterhin ist das der Düseneinrichtung 17 abgewandte Ende der Saugleitung 19 der schlauartigen Verbindungsleitung 16 fluiddicht mit dem Eingang 30.4 der Kondensationseinrichtung 30 verbunden bzw. an diesem angeordnet.
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Die schlauchartige Verbindungsleitung 16 kann dabei insbesondere thermisch isoliert ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Wandung der schlauchartigen Verbindungsleitung 16 aus einem Glasfaserschlauch gebildet sein bzw. einen Gasfaserschlauch aufweisen, an dessen Außenseite vorzugsweise ein Schrumpfschlauch vorgesehen ist. Die schlauchartige Verbindungsleitung 16 weist also in dieser Ausführungsvariante einen Schichtenaufbau, bestehend aus Glasfaserschlauch und darüber liegenden Schrumpfschlauch auf.
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Weiterhin weist die in 1 nur schematisch andeutete Düseneinrichtung 17 zumindest einen Lavaldüsenabschnitt 20 zur Beschleunigung des zugeführten trockendampfförmigen Reinigungsmediums TRM und zumindest eine Heizeinrichtung 21 zum weiteren Erhitzen des zugeführten trockendampfförmigen Reinigungsmediums TRM auf. Die Heizeinrichtung 21 kann dabei als elektrische Heizeinrichtung ausgebildet sein, die wenigstens ein elektrisches Heizband, beispielsweise eine Ringheizmanschette oder Heizschlauch, umfasst. Die Heizeinrichtung 21 ist dabei bevorzugt im Bereich des Lavaldüsenabschnittes 20 vorgesehen. Vorzugsweise kann die Heizeinrichtung 21 als Heizschlauch ausgebildet sein, der mit einer Temperatur von bis zu 300°C betrieben werden kann. Dabei ist die Düseneinrichtung 17 insbesondere dazu ausgebildet, an ihrem Ausströmbereich 17.1 eine trockendampfförmige, also überhitzte, Reinigungsströmung TRS mit einer Temperatur zwischen 200°C und 300° Celsius, vorzugsweise ca. 240°C, und einer Strömungsgeschwindigkeit von deutlich mehr als 250m/s auszubilden, wobei die Temperatur von ca. 240°C mittels der Heizeinrichtung 21 und die Strömungsgeschwindigkeit von deutlich mehr als 250m/s mittels des Lavaldüsenabschnittes 20 erzeugt wird.
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Mithin bildet die Düseneinrichtung 17 einen den Ausströmbereich 17.1 der beschleunigten und/oder erhitzten, trockendampfförmigen Reinigungsströmung TRS zumindest teilweise umgebenden Saugraum SR aus, in dem beim Auftreffen der beschleunigten und/oder erhitzten trockendampfförmigen Reinigungsströmung TRS auf der Außenkontur der zu reinigenden Werkstücke oder Maschinenbauteile 2 ein Unterdruck entsteht, der die Saugströmung ST in der Saugleitung 19 erzeugt.
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Zudem kann an dem der Düseneinrichtung 17 abgewandten Ende der Verbindungsleitung 16 eine Venturidüse 25 vorgesehen sein, die in den Zuleitungsabschnitt 18.1 der Dampfleitung 18 derart eingebunden ist, dass die Venturidüse 25 mit ihrer den Unterdruck erzeugenden, an der Verengung des Querschnitts befindlichen Öffnung in die Saugleitung 19 mündet, um somit in der Saugleitung 19 einen zusätzlichen Unterdruck zu erzeugen.
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Dabei ist die Venturidüse 25 insbesondere Bestandteil des Zuleitungsabschnittes 18.1 und wird von dem in dem Zuleitungsabschnitt 18.1 befindlichen trockendampfförmigen Reinigungsmedium TRM durchströmt, während die in der Verengung des Querschnitts befindliche Öffnung in die Saugleitung 19 einmündet. In einer alternativen Ausführungsvariante kann die Venturidüse 25 auf dem Ableitungsabschnitt 18.2 zugeordnet sein. Wiederum alternativ können sowohl der Zuleitungsabschnitt 18.1 als auch dem Ableitungsabschnitt 18.2 jeweils eine Venturidüse 25 zugeordnet sein.
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Zudem kann an der Düseneinrichtung 17 in deren Ausströmbereich 17.1 eine nur schematisch angedeutete Saugmanschette 24 vorgesehen sein, die beispielweise aus einem elastischen Material und/oder faltenbalgförmig ausgebildet ist und die insbesondere den Saugraum SR zumindest teilweise umschließt bzw. den Saugraum SR zumindest teilweise ausbildet.
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Vorteilhaftweise kann die Vorrichtung zur Trockendampfreinigung 1 auch eine Strom- und Spannungsversorgungseinrichtung 26 aufweisen, die über eine elektrische Leitung 27 mit dem Werkstück oder Maschinenbauteil 2 elektrisch verbunden ist. Bevorzugt kann das Werkstück oder Maschinenbauteil mittels der Strom- und Spannungsversorgungseinrichtung 26 mit einer Gleichspannung von 2 bis 3 V positiv beaufschlagt, also aufgeladen, werden. Die elektrische Beaufschlagung des Werkstückes oder Maschinenbauteils 2 mit Gleichspannung führt zu einer elektrischen Aufladung der trockendampfförmigen Reinigungsströmung TRS und damit zu einer elektrischen Entladung der an der Außenkontur des Werkstückes oder Maschinenbauteils 2 befindlichen Schmutzpartikel. Dies wiederum führt einer Haftaufhebung der Schmutzpartikel an der Außenkontur des Werkstückes oder Maschinenbauteils 2, so dass die Schmutzpartikel in Folge dessen durch die Saugströmung ST problemlos absaugbar sind.
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2 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung den in 1 mit einer durchbrochenen Kreislinie kenntlich gemachten Ausschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Im Detail zeigt die 2 eine beispielhafte Ausführung der Düseneinrichtung 17 bzw. deren Anordnung an die schlauchartige Verbindungsleitung 16 in einer schematischen Schnittdarstellung. Die als Ringleitung ausgebildete Dampfleitung 18 umfasst den Zuleitungsabschnitt 18.1 zur Zuführung des trockendampfförmigen Reinigungsmediums TRM an die Düseneinrichtung 17, die über einen Abzweig 18.3, der beispielsweise als T-Stück ausgebildet ist, erfolgt. Im Bereich des Abzweigs 18.3 wird der Zuleitungsabschnitt 18.1 der Dampfleitung 18 um vorzugsweise 180° Grad umgelenkt und geht in den Ableitungsabschnitt 18.2 über, der zur Rückführung des trockendampfförmigen Reinigungsmediums TRM ausgebildet ist. Dabei sorgt das in der als Ringleitung ausgebildeten Dampfleitung 18 zirkulierende trockendampfförmige Reinigungsmedium TRM dafür, dass die über die Saugleitung 19 abgesaugte Saugströmung ST in der Saugleitung 19 nicht kondensiert, sondern in dieser weiterhin in einem dampf- und/oder gasförmigen Aggregatszustand von mindestens 110° Celsius vorliegt. Dies deshalb, da über die innerhalb der Verbindungleitung 16 geführte Dampfleitung 18 thermische Energie an die Saugleitung 19 abgegeben und somit die rückgeführte Saugströmung ST innerhalb der Saugleitung 19 weitergehend auf wenigstens 110° Celsius erhitzt wird. Dies ist möglich, da das trockendampfförmige Reinigungsmedium TRM in der Dampfleitung 18 eine Temperatur zwischen 110° und 150° Celsius, vorzugsweise zwischen 120° und 140°Celsius, aufweist – erzeugt durch den Trockendampfererzeuger 5.
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Im Bereich des Abzweigs 18.3 der Dampfleitung 18 kann die Düseneinrichtung 17 beispielweise mittels eines nur schematisch angedeuteten Gewindes 22 an bzw. mit der Verbindungsleitung 16 fluiddicht verbunden sein. Dabei steht der T-förmige Abzweig 18.3 der Dampfleitung 18 unter Zwischenschaltung eines mechanisch betätigbaren Durchflussschalters 23, der insbesondere als mechanisch betätigbares Ventil zur Durchflussregelung ausgebildet sein kann, mit dem Lavaldüsenabschnitt 20 in fluiddichter Wirkverbindung. Der Durchflussschalter 23 ist dazu ausgebildet, den Durchfluss des trockendampfförmigen Reinigungsmediums TRM zu regeln, d. h. insbesondere vollständig freizugeben, bzw. dicht zu sperren. In der Freigabestellung des Durchflusschalters 23 kann damit insbesondere die beschleunigte und/oder erhitzte trockendampfförmige Reinigungsströmung TRS an der Düseneinrichtung 17 erzeugt werden, während in der gesperrten Stellung des Durchflussschalters 23 keine beschleunigte und/oder erhitzte trockendampfförmige Reinigungsströmung TRS an der Düseneinrichtung 17 anliegt. Damit erfolgt mittels des Durchflussschalters 23 insbesondere eine Durchflusssteuerung des trockendampfförmigen Reinigungsmediums TRM. Dabei sind die Strömungsgeschwindigkeiten und Druckverhältnisse des trockendampfförmigen Reinigungsmediums TRM in der Dampfleitung 18 derart eingestellt bzw. die Dampfleitung 18 derart dimensioniert, dass sowohl in der Freigabestellung als auch in der Sperrstellung des Durchflussschalters 23 eine beschleunigte und/oder erhitzte trockendampfförmige Reinigungsströmung TRS an der Düseneinrichtung 17 einerseits, und eine ausreichende Zirkulation des trockendampfförmigen Reinigungsmediums TRM in der Dampfleitung 18 andererseits erzeugt werden kann.
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Mittels des Lavaldüsenabschnitts 20 wird das über den Abzweig 18.3 an einer Einströmöffnung 20.1 des Lavaldüsenabschnitts 20 ankommende trockendampfförmige Reinigungsmedium TRM an einer Ausströmöffnung 20.2 des Lavaldüsenabschnitts 20 auf eine Geschwindigkeit von mehr als 250 m/s beschleunigt und mittels der wenigstens einen Heizeinrichtung 21 auf eine Temperatur zwischen 200°C und 300°C, vorzugsweise von ca. 240°C, erhitzt, so dass im Ausströmbereich 17.1 der Düseneinrichtung 17 eine beschleunigte und/oder erhitzte trockendampfförmige Reinigungsströmung TRS vorliegt. An der Ausströmöffnung 20.2 des Lavaldüsenabschnitts 20 kann dabei eine rohrartige Verlängerung 20.3 für die beschleunigte und/oder erhitzte trockendampfförmige Reinigungsströmung TRS vorgesehen sein, die sich entlang einer Mittellängsachse MA in Richtung des Werkstückes oder Maschinenbauteils 2 erstreckt. Die Verlängerung 20.3 bildet an ihrer der Verbindungsleitung 16 abgewandten freien Stirnseite eine Strömungsöffnung 20.4 für die beschleunigte und/oder erhitzte trockendampfförmige Reinigungsströmung TRS aus, die in den Saugraum SR mündet und den Ausströmbereich 17.1 bildet.
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Bevorzugt weist die Düseneinrichtung 17 einen sich an den Lavaldüsenabschnitt 20 benachbart anschließenden Saugabschnitt 28 auf, der zumindest teilweise den Saugraum SR ausbildet und in den die rohrartige Verlängerung 20.3 des Lavaldüsenabschnittes 20 hineinreicht. Die beschleunigte und/oder erhitzte trockendampfförmige Reinigungsströmung TRS strömt auf Grund ihrer hohen Strömungsgeschwindigkeit aus der rohrartigen Verlängerung 20.3 in Richtung des Werkstückes oder Maschinenbauteils 2, trifft an dessen Außenkontur auf und reduziert ihr Volumen um das etwa 1700-fache. Hierdurch bildet sich im Bereich zwischen dem Ausströmbereich 17.1 und der Außenkontur des Werkstückes oder Maschinenbauteils 2 ein Unterdruck und damit ein Saugraum SR aus, der dafür sorgt, dass eine Saugströmung ST in Richtung der Saugleitung 16 erzeugt wird.
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Der Saugabschnitt 28 kann beispielsweise mittels eines Gewindes 28.2 an den Lavaldüsenabschnitt 20 befestigt, insbesondere angeschraubt, sein. Der Saugabschnitt 28 kann rotationssymmetrisch zur Mittellängsachse MA ausgebildet sein und wenigstens einen ersten, die rohrartige Verlängerung 20.3 axial umschließenden Saugkanal 28.1 ausbilden, um die aus dem Saugraum SR ankommende Saugströmung ST in Richtung der Saugleitung 19 zu leiten. Zudem kann in dem ersten Saugkanal 28.1 zumindest ein Filterelement 29 zur Filtration der über die Saugströmung ST angesaugten Schmutzpartikel angeordnet sein. Das zumindest eine Filterelement 29 kann insbesondere zwischen der Innenwandung des Saugabschnittes 28 und der Außenwandung der Verlängerung 20.3 angeordnet, insbesondere in den ersten Saugkanal 28.1 eingeklemmt sein. Über den abschraubbaren Saugabschnitt 28 ist das wenigstens eine Filterelement 29 einfach zugänglich und damit austauschbar. Insbesondere ist das wenigstens eine Filterelement 29 zur Vorabscheidung bzw. Grobabscheidung der angesaugten Schmutzpartikel aus der Saugströmung ST ausgebildet.
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Vorteilhaft kann der wenigstens eine erste Saugkanal 28.1 als Ringkanal ausgebildet sein und die rohrartige Verlängerung 20.3 vollumfänglich umschließen. Zudem kann der wenigstens eine erste Saugkanal 28.1 in einen dem Lavaldüsenabschnitt 20 zugeordneten zweiten Saugkanal 20.5 einmünden und die in dem ersten bzw. zweiten Saugkanal 28.1 bzw. 20.5 geführte Saugströmung ST an die Saugleitung 19 weiterführen. Der zweite Saugkanal 20.5 kann innerhalb oder alternativ außerhalb des Lavaldüsenabschnittes 20 geführt sein. Unabhängig von der technischen Ausgestaltung verbindet der zweite Saugkanal 20.5 jedoch den ersten Saugkanal 28.1 mit der Absaugleitung 19 fluiddicht und führt somit die Saugströmung ST. Die Düseneinrichtung 17 kann also für die Zuleitung bzw. Zuführung der Saugströmung ST an die Absaugleitung 19 insbesondere einen ersten und zweiten Saugkanal 28.1 bzw. 20.5 aufweisen, der als durchgängiger Saugkanal ausgebildet sein kann.
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Die wenigstens eine Heizeinrichtung 21 ist in der Ausführungsvariante der 2 als Heizband ausgebildet, das die Einströmöffnung 20.1 des Lavaldüsenabschnitts 20 zumindest teilumfassend umschließt, um somit das in den Lavaldüsenabschnitt 20 einströmende trockendampfförmige Reinigungsmedium weitergehend zu erhitzen, und zwar auf eine Temperatur von bis zu 240°C.
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Vorzugweise wird die Düseneinrichtung 17 in einem Abstand zur Außenkontur der Werkstücke oder Maschinenbauteile 2 zwischen 15mm und 40mm, besonders bevorzugt in einem Abstand von 20mm bis 30mm, betrieben.
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Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegend Erfindungsgedanke verlassen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung zur Trockendampfreinigung
- 2
- Werkstück oder Maschinenbauteil
- 3
- Trockendampferzeugungsvorrichtung
- 4
- Behälter
- 4.1
- Bodenbereich
- 5
- Trockendampferzeuger
- 5.1
- Eingang
- 5.2
- Heizeinrichtung
- 5.3
- Ausgang
- 6
- Entölvorrichtung
- 6.1
- Ablauf
- 7
- Zuleitung
- 8
- Ablass
- 9
- Pumpeneinrichtung
- 10
- Filtersystem
- 11
- Drosseleinrichtung
- 12
- Füllstandsensor
- 13
- Drosseleinrichtung
- 14
- Drosseleinrichtung
- 15.1
- Zuführleitung
- 15.2
- Rückführleitung
- 15.3
- Drosseleinrichtung
- 15.4
- Verbindungsleitung
- 16
- Verbindungsleitung
- 17
- Düsenreinrichtung
- 17.1
- Ausströmbereich
- 18
- Dampfleitung
- 18.1
- Zuleitungsabschnitt
- 18.2
- Ableitungsabschnitt
- 19
- Saugleitung
- 20
- Lavaldüsenabschnitt
- 20.1
- Einströmöffnung
- 20.2
- Ausströmöffnung
- 20.3
- Verlängerung
- 20.4
- Strömungsöffnung
- 20.5
- zweiter Saugkanal
- 21
- Heizeinrichtung
- 22
- Gewinde
- 23
- Durchflussschalter
- 24
- Saugmanschette
- 25
- Venturidüse
- 26
- Strom- und Spannungsversorgungseinrichtung
- 27
- elektrische Leitung
- 28
- Saugabschnitt
- 28.1
- erster Saugkanal
- 28.2
- Gewinde
- 29
- Filterelement
- 30
- Kondensationseinrichtung
- 30.1
- Ausgang
- 30.2
- Kondensationsleitung
- 30.3
- Leitungsabschnitt
- 30.4
- Ausgang
- RV1
- erste Rohrverbindung
- RV2
- zweite Rohrverbindung
- RV3
- dritte Rohrverbindung
- V1
- erstes Ventil
- MV1
- erstes Magnetventil
- RSV1
- erstes Rückschlagventil
- FRM
- Flüssiges Reinigungsmedium
- TRM
- Trockendampfförmiges Reinigungsmedium
- TRS
- Trockendampfförmige Reinigungsströmung
- ST
- Saugsströmung
- SR
- Saugraum
- MA
- Mittellängsachse
