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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entphosphatierung von Massenteilen, vorzugsweise Maschinenbauteile, beispielsweise kaltgeformten Stahlteilen, wie insbesondere Schrauben, Bolzen, Kaltfließpressteile, Stahlblechstanz- und Biegeteile oder dergleichen, bei dem die Massenteile in einem ersten Schritt in eine Zentrifugentrommel innerhalb eines Zentrifugengehäuses einer Zentrifuge eingebracht und in der Zentrifuge eine die Massenteile überdeckende Waschflüssigkeit angeordnet wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Entphosphatierung von Massenteilen, vorzugsweise Maschinenbauteilen, beispielsweise kaltgeformten Stahlteilen, wie insbesondere Schrauben, Bolzen, Kaltfließpressteile, Stahlblechstanz- und Biegeteile oder dergleichen, mit einer motorisch angetriebenen Zentrifuge, die zur Aufnahme der Massenteile eine in einem Zentrifugengehäuse drehbar angeordnete Zentrifugentrommel aufweist.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass in Entölungs- und Reinigungsanlagen Massenteile, wie beispielsweise Schrauben, Bolzen, Kaltfließpressteile, Stahlblechstanz- und Biegeartikel sowie kleinformatiges Härtegut im Vergütungsprozess gereinigt werden müssen. Bei der Herstellung derartiger Massenteile werden diese in der Regel mit Öl verunreinigt. In Härtungsprozessen werden Metallteile in Öl abgeschreckt und damit mit Öl in Kontakt gebracht, welches anschließend an den Metallteilen anhaftet. Bevor nun beispielsweise bei derartigen Härteprozessen die Teile angelassen werden, ist es erforderlich, dass die Ölanhaftungen möglichst vollständig entfernt werden, um eine Verbrennung des Öls im Anlassofen bei hohen Temperaturen zu verhindern.
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Bekannt sind im Stand der Technik Zentrifugen, die sowohl der Entölung als auch der Reinigung derartiger Massenteile dienen. Hierbei ist es vorgesehen, dass die Massenteile in einer Zentrifuge in einem ersten Schritt entölt werden. Die Entölung basiert hierbei auf dem Fliehkraftprinzip, das heißt, dass die an den Massenteilen anhaftenden Ölbestandteile durch die hohe Umdrehungsgeschwindigkeit der Zentrifugen zentrifugal aus der Zentrifuge ausgeleitet werden, die zu diesem Zweck einen Zentrifugenmantel mit einer Vielzahl von Öffnungen aufweist, durch welche die Ölpartikel aus der Zentrifuge austreten können. Die derart ausgeschleuderten Ölpartikel werden dann an einer Wandung einer die Zentrifuge umgebenden Glocke niedergeschlagen, von wo aus die Ölpartikel gesammelt und abgeführt werden.
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Nachdem die Massenteile entölt sind, werden die Massenteile in eine weitere Zentrifuge eingegeben, in der die Massenteile gereinigt werden. Hierzu ist ein Waschen der Massenteile mit einem Waschfluid vorgesehen, welches ebenfalls am Ende des Waschvorgangs durch Zentrifugalkräfte von den Massenteilen abgetrennt wird. Sobald die Massenteile einen vorbestimmten Trocknungsgrad erreicht haben, werden die Massenteile in einer weiteren Zentrifuge gespült, das heißt von noch anhaftendem Waschfluid befreit. Auch hier wird über Zentrifugalkräfte das Spülfluid mit den aufgenommenen Partikeln des Waschfluids entfernt, bevor die Massenteile sodann einem Trocknungsprozess unterzogen werden, wobei in der Regel Heißluft für diesen Trocknungsprozess eingeleitet wird.
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Aus der
US 6 223 756 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung, nämlich zum Entfetten von Massenteilen bekannt. Bei diesem vorbekannten Verfahren werden die Massenteile in einem ersten Schritt in eine, eine Zentrifugentrommel in einem Zentrifugengehäuse aufweisenden Zentrifuge eingebracht und in der Zentrifuge eine die Massenteile überdeckende Waschflüssigkeit angeordnet, wobei in dem Zentrifugengehäuse ein Ultraschallschwinger angeordnet ist und die Zentrifugentrommel relativ zum Ultraschallschwinger rotiert wird. Die vorbekannte Vorrichtung besteht aus einer um eine vertikale Achse drehbaren und antreibbaren Trommel mit gelochter Trommelwand. Diese Trommel stellt demzufolge die voranstehend beschriebene Zentrifuge dar. Die Trommel weist eine oben vorgesehene Beladeöffnung und eine bodenseitig angebrachte, durch einen axial bewegbaren Bodenverschluss verschließbare Entladeöffnung, einen stationären, die Trommel umgebenden und unter eine Außenringwanne mit Ablaufstutzen aufweisenden Außenringkanal, einen zwischen Außenringkanal und Trommel angeordneten, mittels eines Stellmittels axial verstellbaren und unter eine Innenringwanne aufweisenden Innenringkanal und Zuführungen für Behandlungsmittel in die Trommel auf. Bei dieser vorbekannten Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Innenringkanal aus der die Trommellochung freigebenden Ausgangsstellung in eine die Trommellochung außen abdeckende Mittelstellung und in eine die Trommel abdichtende Dichtstellung stellbar ausgebildet ist. Diese vorbekannte Vorrichtung erlaubt somit eine Entfettung und ein nachträgliches Behandeln bei restloser Entfettung von Massenteilen. Hierzu ist vorgesehen, dass aus dem Innenringkanal und der Trommel ein abgedichteter Behälter geschaffen wird, in dem die Massenteile geflutet werden können. Damit werden diese intensiv der jeweiligen Flüssigkeit, zum Beispiel einer Entfettungsflüssigkeit ausgesetzt. Dieser Vorgang entspricht einem Einweichen, welches das nachträgliche Lösen der Ölschicht aus dem vorgeschalteten Verformungsverfahren erheblich erleichtert. Davon unabhängig können die bisherigen Verfahrensteile, wie das Ölabschleudern, das Besprühen mit Entfettungs- oder anderen Behandlungsmitteln und periodisches Schleudern und Trocknen je nach Bedarf durchgeführt werden.
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Nachteil dieser vorbekannten Vorrichtung ist jedoch, dass ein sehr großer Aufwand hinsichtlich der Abdichtung der Absorptionselemente erforderlich ist. Des Weiteren bedarf es einer sehr großen Aufstellfläche, um eine Vorrichtung der voranstehend beschriebenen Art für großformatige Massenteile aufzustellen, wobei eine solche Vorrichtung dann in der Regel nicht für kleinformatige Massenteile geeignet ist.
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Des Weiteren ist aus der
DE 101 61 086 B4 eine Anlage zum Behandeln von in Transportkörben enthaltenen Massenteilen in Flüssigkeiten bekannt. Diese Anlage weist ein Becken auf, das Flüssigkeit enthält und in welches die Transportkörbe eintauchen. Des Weiteren ist mindestens ein Transportwagen für die Transportkörbe vorgesehen, mit dem diese über das zumindest eine Becken verfahrbar sind. Mindestens ein Korbträger ist vorgesehen, der höhenverstellbar am Transportwagen angeordnet ist und der einen Transportkorb greifen, in das Becken eintauchen und aus dem Becken ausheben kann, und um die Achse des Transportkorbes drehend antreiben kann. Des Weiteren sind Verspannmittel zum Verspannen des Korbträgers gegenüber ortsfesten Teilen nahe dem zumindest einen Becken vorgesehen, welche zumindest in einer Abschleuderposition des Transportkorbes im Becken oberhalb des Flüssigkeitsspiegels zur Wirkung bringbar sind.
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Voranstehend beschriebene Massenteile, wie beispielsweise Schrauben, Bolzen, Kaltfließpress- und -biegeteile sind oftmals kaltgeformte Stahlteile und weisen auf ihrer Oberfläche eine Phosphatierungsschicht auf, die zur dazu beiträgt, dass Öle, die beim Kaltumformprozess die Reibungsverhältnisse im Umformwerkzeug mildern, eine gute Haftung auf der Oberfläche bewirken. Diese Phosphatierungsschichten sind nach erfolgter Kaltumformung jedoch für viele anschließende Behandlungsprozesse sehr hinderlich, wenn nicht gar schädlich. Es gilt daher, nach dem Umformprozess die Oberfläche dieser Massenteile von anhaftenden Phosphatschichten zu befreien. Eine normale Reinigung mit Waschanlagen erzielt hierbei keine metallisch blanken Oberflächen der Massenteile. Vielmehr ist es erforderlich, dass die Phosphatschicht mechanisch und gegebenenfalls unter Einwirkung von Chemikalien entfernt wird. Zu diesem Zweck sind Anlagen bekannt, die unter Zuhilfenahme von Reinigungskörpern in Verbindung mit Scheuerwirkungen die Phosphatschichten aufbrechen und entfernen. Beispielsweise sind diesbezüglich Gleitschliffanlagen bekannt, deren Einsatz aufwendig und hinsichtlich der Kosten sowie des Reinigungsergebnisses nicht den erforderlichen Wirkungsgrad aufweisen.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass die Massenteile schonend und effektiv behandelt werden, wobei eine möglichst vollständige Entphosphatierung der Massenteile vorgesehen ist, die kontinuierlich und in kurzer Zeit durchführbar ist, wobei die Massenteile des Weiteren für die Durchführung einer nachfolgenden Entölung und/oder Reinigung vorbereitet sind.
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Die Lösung dieser Aufgabenstellung sieht bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vor, dass in die Zentrifugentrommel ein Ultraschallschwinger eingebracht wird, der mittels Ultraschallschwingungen eine Kavitation auf den Oberflächen der Massenteile bewirkt, wobei der Ultraschallschwinger insbesondere vollständig in die Waschflüssigkeit eingetaucht wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist somit vorgesehen, dass in die Zentrifugentrommel ein Ultraschallschwinger eingebracht wird, der mittels Ultraschallschwingungen eine Kavitation auf den Oberflächen der Massenteile bewirkt, wobei der Ultraschallschwinger insbesondere vollständig in die Waschflüssigkeit eingetaucht und vorzugsweise die Zentrifugentrommel relativ zum Ultraschallschwinger rotiert wird. Durch kleinste Implosionen von Wasserbläschen, durch Ultraschall erzeugt, werden kleine Stoßimpulse auf die Oberflächen des Waschgutes, nämlich der Massenteile gerichtet. Diese kleinen Stoßimpulse brechen die Phosphatschichten auf und beseitigen diese.
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Auf diese Weise kann eine schonende und effektive Entphosphatierung der Massenteile erzielt werden. Zu diesem Zweck ist die Zentrifugentrommel mit der Waschflüssigkeit gefüllt und in die Waschflüssigkeit wird der Ultraschallschwinger zumindest für den Zeitraum der Entphosphatierung eingesetzt. Durch eine Drehung der Zentrifugentrommel um eine vertikale Achse werden die Massenteile immer wieder unter einem anderen Winkel zu dem Ultraschwinger bewegt. Hieraus resultiert, dass die Ultraschallwellen und damit die Impulse in der Regel von oben, insbesondere vertikal auf die in der Zentrifugentrommel angeordneten Massenteile auftreffen. Die Rotation der Zentrifugentrommel führt dazu, dass auch solche Bereiche der Massenteile mit Ultraschall beaufschlagt werden, die in sogenannten Schattenzonen angeordnet sind. Durch die intensiven Schallwellenimpulse und die damit erzeugten Implosionen von mikroskopisch kleinen Kavitationsblasen werden die Phosphatschichten aufgebrochen. Ergänzend können Waschlaugenzusätze diesen vorteilhaften Prozess intensivieren.
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Die Drehbewegungen der Zentrifugentrommel können auch während der Entphosphatierung gewechselt werden, um ein besseres Ergebnis der Entphosphatierung zu erzielen.
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Nach Beendigung der Beaufschlagung der Massenteile mit Ultraschallwellen wird der Ultraschallschwinger aus der Zentrifugentrommel herausgehoben, so dass nachfolgend die Zentrifugentrommel für den weiteren Verfahrensablauf zur Verfügung steht. Es kann also nachfolgend der übliche Waschprozess durchgeführt werden, wobei dieser Waschprozess bei geringfügig erhöhter Drehzahl der Zentrifugentrommel erfolgt. Im Anschluss hieran wird die Zentrifugentrommel mit hoher Drehzahl angetrieben, sodass die gesamte an den Massenteilen anhaftende Flüssigkeit infolge der Zentrifugalwirkung nach außen abgeschleudert wird.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Waschflüssigkeit auf eine Temperatur über 50°C erhitzt wird. Dies hat eine vorteilhafte Wirkung auf den Wirkungsgrad der Entphosphatierung. Durch eine höhere Temperatur kann die Waschflüssigkeit insbesondere dann, wenn sie Chemikalien enthält auch zum Anlösen von Verunreinigungen genutzt werden.
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Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass während der Entphosphatierung die Zentrifugentrommel relativ zum Ultraschallschwinger mit einer Rotation von weniger als 30 Umdrehungen/min bewegt wird, wobei die Zentrifugentrommel und/oder der Ultraschallschwinger vorzugsweise um eine Antriebswelle rotierend angetrieben werden. Der Ultraschallschwinger kann in die Zentrifugentrommel abgesenkt werden, sodass sich die Zentrifugentrommel unter dem Ultraschallschwinger bewegt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Zentrifugentrommel still steht und der Ultraschallschwinger mit geringer Relativgeschwindigkeit zur Zentrifugentrommel bewegt wird. Schlussendlich ist es auch möglich, dass sowohl Zentrifugentrommel als auch Ultraschallschwinger drehend angetrieben werden, wobei es möglich ist, die Drehbewegungen entgegengesetzt oder gleichsinnig bei unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit einzustellen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können sämtliche Möglichkeiten in Abhängigkeit vom Verunreinigungsgrad der Massenteile, der Art der Massenteile, insbesondere deren Formgebung gesteuert werden. Auch ist es möglich, die unterschiedlichen Vorgehensweisen während der Entphosphatierung anzuwenden.
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Die Zentrifugentrommel kann relativ zum Ultraschallschwinger alternierend in zwei Rotationsrichtungen rotiert werden. Ein Wechsel der Drehrichtung hat hierbei den Vorteil, dass die Ultraschallwellen auf unterschiedliche Bereiche des Massenteile auf treffen, sodass eine möglichst vollständige Entphosphatierung erzielt wird, ohne dass die Massenteile in ihrer Lagerung in der Zentrifugentrommel bewegt werden müssen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ultraschallschwinger nach Beendigung des Verfahrensschrittes der Entphosphatierung aus der Zentrifugentrommel entfernt und die Zentrifugentrommel mit einer gegenüber dem Verfahrensschritt der Entphosphatierung erhöhten Drehzahl gedreht wird. Dies kann insbesondere der Reinigung der Massenteile im Zuge eines Waschvorgangs dienen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ultraschallschwinger nach Beendigung eines Verfahrensschritt der Entphosphatierung aus der Zentrifugentrommel entfernt und die Zentrifugentrommel zum Austrag der Waschflüssigkeit aus der Zentrifuge mit einer gegenüber dem Verfahrensschritte Entphosphatierung erhöhten Drehzahl gedreht wird. In der Regel ist vorgesehen, dass während der Entphosphatierung die Zentrifugentrommel mit einer relativ geringen Drehzahl bewegt wird, sodass ein ausreichendes Entphosphatierungsergebnis erzielt wird. Sobald der Waschvorgang beendet ist wird die Zentrifugentrommel mit einer Drehzahl angetrieben, die es ermöglicht, dass die gesamte Flüssigkeit aus der Zentrifugentrommel ausgetragen wird.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es schließlich vorgesehen, dass die Schritte der Entphosphatierung und/oder Entölung und/oder Reinigung der Massenteile mit einer Zentrifuge durchgeführt werden, die auf einem Traggestell zwischen drei oder mehr im wesentlichen in einer horizontalen Ebene angeordneten Positionen verfahren wird, wobei in der ersten Position die Massenteile in der Zentrifuge entölt und dann in einer zweiten oder weiteren Position entphosphatiert und in einer dritten oder weiteren Position gewaschen, gespült, geschleudert und vorzugsweise auch getrocknet werden, wobei die Zentrifuge nach Abschluss eines jeden Schritts, vorzugsweise auf einer Kreisbahn bei gleichen Drehwinkeln in eine nachfolgende Position zur Durchführung des nachfolgenden Schritts bewegt wird und wobei die Zentrifuge bevorzugt in der ersten Position mit den Massenteilen befüllt und in der dritten oder vierten Position als letzter Position entleert wird.
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Hierbei ist vorgesehen, dass die Massenteile nur einmal in die Zentrifuge eingefüllt werden, so dass ein Umfüllen von einem Korb in einen anderen oder von einer Zentrifuge in eine andere nicht erforderlich ist. Des Weiteren können die Behandlungsschritte getrennt voneinander aber immer in der gleichen Zentrifuge durchgeführt werden, da diese sowohl das Entölen, das Entphosphatieren als auch das Reinigen der Massenteile ermöglicht. Die zur Entölung und/oder zur Entphosphatierung in der ersten Station einmal eingegebenen Massenteile bleiben bis zur Endreinigung und Trocknung in der gleichen Zentrifuge. Dadurch werden Beschädigungen an den Massenteilen durch Umfüllen vermieden.
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Durch diese Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens und – wie nachfolgend beschrieben wird – durch die erfindungsgemäße Vorrichtung werden Umfüllvorgänge vermieden, so dass sich ein großer Anwendungsbereich nicht nur in der Entphosphatierung und/oder Entölung und Reinigung von Massenteilen direkt nach deren Herstellungsverfahren durch eine Presse oder Walze, sondern auch im Vergütungsprozess bei der Entölung von Härtegut möglich ist. Insbesondere für die Wärmebehandlung im Anlassofen ist das erfindungsgemäße Verfahren und damit die erfindungsgemäße Vorrichtung in besonderem Maße geeignet, da mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und damit auch mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein sehr weitreichender Entölungs- und Reinigungsgrad erzielbar ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist somit vorgesehen, dass die Massenteile in die Zentrifuge eingegeben werden. Dies kann schüttend erfolgen. Vor der Entphosphatierung wird die Zentrifuge um ihre Längsachse mit hoher Umdrehungszahl gedreht, so dass anhaftende Ölpartikel sich von den Massenteilen trennen und über die gelochte Außenwand der Zentrifuge abgeführt werden. Hierzu kann ergänzend ein Öltrennmittel verwendet werden, welches in die Zentrifuge zur Lösung der Ölbestandteile eingefügt wird.
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Nachdem der Entölungsvorgang beendet ist, wird die Zentrifuge von der ersten Position in eine weitere Position auf dem Traggestell verfahren. Nach dem Entölen und nach dem Entphosphatieren wird sodann ein Waschfluid in die Zentrifuge eingefüllt, mit welchem die Massenteile gewaschen werden. Dieser Vorgang kann mit einer verringerten Umdrehungszahl der Zentrifuge im Vergleich zum ersten Schritt durchgeführt werden. Auch ist es möglich, dass die Zentrifuge abwechselnd in gegenläufige Bewegungsrichtungen geschaltet wird, oder dass die Zentrifuge um eine Horizontalachse leicht gekippt wird, so dass eine Umwälzung der Massenteile bei geringer Trommelrotierung untereinander möglich ist. Hierdurch werden Bereiche gereinigt, die bei statisch ruhenden Massenteilen infolge Schattenbildung nicht zugänglich sind.
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Nach einer beispielsweise zeitlich vorgegebenen Waschphase kann das Waschfluid ebenfalls durch vergrößerte Zentrifugalkräfte aus der Zentrifuge ausgetragen werden. Hierbei erreichen die Massenteile einen bestimmten Trocknungsgrad.
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Im Anschluss hieran wird sodann die Zentrifuge wiederum auf dem Traggestell in eine weitere Position verfahren. In dieser neuen Position wird die Zentrifuge mit einem Spülfluid beaufschlagt, welches noch anhaftende Bestandteile des Waschfluids aus der vorhergehenden Behandlungsposition abspült. Auch hier kann dann anschließend über Zentrifugalkräfte das Spülfluid ausgetragen werden. Sowohl in der Wasch- als auch in der Spülposition kann der freie Abfluss des Wasch- oder Spülmediums durch ein im Zentrifugenboden angeordnetes Ventil für eine gewisse Zeitphase geschlossen werden, so dass das Zentrifugeneinfüllgut auch einen Tauchvorgang durchläuft, während anschließend nach Öffnung des Ventils ein Spülvorgang sich anschließt. Ergänzend kann aber auch in beiden Positionen ein überwiegender Teil des Waschfluids beziehungsweise des Spülfluids über ein bodenseitiges Ventil der Zentrifuge abgelassen werden. Auch kann es möglich sein, dass der Spülstation eine weitere Spülstation als nachfolgende Station nachgeschaltet werden muss.
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Ergänzend kann nun vorgesehen sein, dass die Zentrifuge in der letzten Position mit Heißluft beaufschlagt wird. Vorzugsweise wird die Heißluft über die Beschickungsöffnung der Zentrifuge eingeleitet, die gegebenenfalls über eine Deckelvorrichtung abgedichtet ist.
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Mit der Heißluft werden die Massenteile sodann auf eine gewünschte Trocknungsstufe getrocknet, bevor die Massenteile anschließend aus der Zentrifuge ausgegeben werden. Dies kann beispielsweise über eine Rutsche erfolgen, die unterhalb der Zentrifuge im Traggestell angeordnet ist. Über die Rutsche oder Schurre können die Massenteile sodann einer Weiterverarbeitung, beispielsweise einem Anlassofen zugeleitet werden. Hierzu sind in der Regel Fördereinrichtungen, wie Förderbänder oder dergleichen vorgesehen.
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Die Anordnung der Zentrifuge auf einem Traggestell mit drei oder mehreren Positionen hat auch den Vorteil, dass ein vollständiges Verfahren mit einer Vorrichtung durchgeführt werden kann, die nur einen geringen Platzbedarf aufweist.
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Hierzu ist in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die Zentrifuge nach Abschluss eines jeden Schritts auf einer Kreisbahn um jeweils einen bestimmten Winkel in eine nachfolgende Position zur Durchführung des nachfolgenden Schritts bewegt wird.
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Eine weitere Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dadurch erzielt, dass die Behandlungsschritte mit drei oder mehreren Zentrifugen gleichzeitig durchgeführt werden, wobei jede Zentrifuge nach Beendigung eines Schritts in eine nachfolgende Position zur Durchführung des nachfolgenden Schritts bewegt wird, so dass die Bewegung der Zentrifugen zwischen den Positionen gleichzeitig erfolgt. Die Leistung einer entsprechenden Vorrichtung lässt sich durch diesen Verfahrensschritt deutlich erhöhen.
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Seitens der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zur Lösung der Aufgabenstellung vorgesehen, dass ein Ultraschallschwinger zumindest für den Verfahrensschritt der Entphosphatierung in die Zentrifugentrommel einsetzbar ist, wobei der Ultraschallschwinger bevorzugt horizontal ausgerichtete Abstrahlflächen aufweist.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ultraschallschwinger ringförmig ausgebildet ist und bei in die Zentrifugentrommel eingesetzter Stellung unter Ausbildung eines Ringraums gleichmäßig beabstandet zur Innenwandung der Zentrifugentrommel angeordnet ist. Der Ultraschallschwinger kann hierbei mit geringem Abstand zur Innenwandung der Zentrifugentrommel angeordnet sein, um einen möglichst großen Bereich des Bodens der Zentrifugentrommel mit Ultraschallwellen beaufschlagen zu können. Die ringförmige Ausgestaltung des Ultraschallschwingers hat ferner den Vorteil, dass die Massenteile unabhängig von ihrer Ausrichtung in der Zentrifugentrommel von Ultraschallwellen erreichbar sind.
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Vorzugsweise ist das Zentrifugengehäuse um eine horizontale Achse schwenkbar in einem Traggestell gelagert, so dass das Zentrifugengehäuse beispielsweise zu Zwecken einer schüttenden Entleerung oder aber auch zur Umlagerung der Massenteile verschwenkbar ist.
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Für die Entphosphatierung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Ultraschallschwinger Ultraschallschwingungen im Frequenzbereich von 25 bis 250 kHz emittiert. Dieser Frequenzbereich hat sich als besonders wirksam bei der Entphosphatierung der überwiegenden Massenteile erwiesen.
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Nach einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Ultraschallschwinger oberhalb der Zentrifugentrommel angeordnet und zwischen einer angehobenen Position außerhalb der Zentrifugentrommel und einer abgesenkten Position innerhalb der Zentrifugentrommel verfahrbar ist. Der Ultraschallschwinger kann daher nur während des Vorgangs des Entphosphatierens in die Zentrifugentrommel verfahren werden. Im Übrigen besteht dann die Möglichkeit, die Zentrifugentrommel nach der Entphosphatierung für weitere Verfahrensschritte, wie Waschen, Spülen und/oder Trocknen zu verwenden. Ein Umfüllen der Massenteile nach der Entphosphatierung in eine andere Zentrifuge ist somit nicht notwendig und damit Material schonend.
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Vorzugsweise ist der Ultraschallschwinger oberhalb der Zentrifugentrommel an einem Drehgestell angeordnet, welches eine absenkbare Abdeckung aufweist, die bei aus der Zentrifugentrommel herausgefahrenem Ultraschallschwinger auf die Zentrifuge zur Abdichtung aufsetzbar ist. Somit kann die Zentrifuge nach erfolgter Entphosphatierung vor dem Zentifugieren abgedeckt werden, so dass beim anschließenden Schleudern ein Austreten von Flüssigkeiten über den Zentrifugenrand der Zentrifuge verhindern wird.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zentrifuge zusammen mit weiteren Zentrifugen auf einem Traggestell gelagert ist, wobei die Zentrifugen über einen gemeinsam Antrieb gleichzeitig zwischen mehreren Positionen bewegbar sind und die Positionen vorzugsweise auf einer Kreisbahn um jeweils gleiche Schwenkwinkel, z. B. von 120°, 90° bzw. 60° versetzt zueinander angeordnet sind.
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Durch diese Ausgestaltung wird die Leistung der erfindungsgemäßen Vorrichtung deutlich erhöht. Die gleichzeitige Bewegung mehrerer Zentrifugen auf einem gemeinsamen Traggestell führt zu einem exakten Entölungs-, Entphosphatierungs- und/oder Reinigungsvorgang.
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Durch die zueinander versetzten Positionen der Zentrifugen auf einer Kreisbahn besteht die Möglichkeit, dass in dem Traggestell mehrere Anfahrpositionen vorgesehen sind, wenn beispielsweise der Wasch-, Spül- und Trocknungsprozess getrennt voneinander ausgeführt werden sollen. Grundsätzlich denkbar ist es auch, dass bei vier Positionen lediglich drei Zentrifugen vorgesehen sind und dass demzufolge eine Position unbesetzt bleibt. Hierdurch können beispielsweise steuerungstechnisch unterschiedliche Behandlungszeiten in den einzelnen Positionen eingestellt werden. So kann beispielsweise der Entölungsschritt einen längeren Zeitraum in Anspruch nehmen, als die nachfolgenden Reinigungsschritte, wobei die nachfolgenden Reinigungsschritte aufgrund des längeren Entölungsschritts stillgesetzt werden müssen.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das Traggestell im Querschnitt oktagonal auszubilden. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass eine ausreichende Stabilität des Traggestells erzielbar ist und gleichzeitig die Aufstellfläche eines solchen Traggestells möglichst gering gewählt werden kann. Es ist aber auch möglich, das Traggestell im Querschnitt andersartig auszubilden.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass das Traggestell eine Position aufweist, in der die Zentrifuge um eine Horizontalachse geschwenkt wird. In der Regel handelt es sich hierbei um die letzte Position, in der es abschließend erforderlich ist, die Massenteile aus der Zentrifuge zu entleeren. Dies erfolgt bei dieser Ausgestaltung durch ein Verschwenken der Zentrifuge um eine Horizontalachse, so dass die Massenteile über die Befüllöffnung auf eine Rutsche oder Schurre übergeben werden, von wo aus die Massenteile dem weiteren Verarbeitungsprozess zugeführt werden. Jede der eingebauten Zentrifugen ist derart schwenkbar zwecks Totalentleerung.
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Es ist vorgesehen, dass die Drehgeschwindigkeit der Zentrifuge(n) in Abhängigkeit ihrer Position(en) im Traggestell steuerbar ist beziehungsweise sind. Gleiches gilt hinsichtlich der Drehrichtung, die variiert werden kann, um beispielsweise eine Umlagerung von Massenteilen zu bewirken. Hierzu können an sich bekannte Elektromotoren mit einer entsprechenden Steuerung vorgesehen sein. Es haben sich beispielsweise Asynchronmotoren als geeignet erwiesen. Durch die unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten der Zentrifuge ist es möglich, diese in den einzelnen Positionen mit unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit anzutreiben, um einen hohen Entphosphatierungs- beziehungsweise Entölungsgrad beziehungsweise eine hohe Waschintensität bei geringer Drehgeschwindigkeit und damit geringem Energiebedarf einstellen zu können.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass das Traggestell eine drehbar im Traggestell gelagerte Zentralsäule aufweist, die für jede Zentrifuge einen Tragarm hat, wobei insbesondere diese Tragarme sternförmig an der Tragkonsole vorgesehen sind. Die Zentralsäule ist im Traggestell drehbar gelagert. Für die Drehung der Zentralsäule im Traggestell ist ein elektromotorischer Antrieb vorgesehen. Die Zentralsäule weist vorzugsweise einen Tragarm pro Zentrifuge auf. Ist nur eine Zentrifuge vorgesehen, so sind entsprechende Gegengewichte vorgesehen, die für einen Rundlauf Sorge tragen. In der Regel werden aber alle Zentrifugen auf Tragarmen platziert, so dass die Tragarme sternförmig angeordnet sind. An den freien Enden der Tragarme sind die Zentrifugen vorgesehen, die jeweils einen eigenen Antrieb haben, so dass die Zentrifugen in den einzelnen Positionen mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten und/oder Drehrichtungen antreibbar sind.
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Jede Zentrifuge ist vorzugsweise Bestandteil einer Zentrifugeneinheit, die ein Außengehäuse mit einer Wandung und einen von der Horizontalen abweichenden Boden sowie einen Antrieb für die im Außengehäuse angeordnete Zentrifuge aufweist. Das Außengehäuse mit dem Boden bildet hierbei auch ein Auffangbecken für aus der Zentrifuge austretendes Fluid. Durch den von der Horizontalen abweichenden Boden wird dieses Fluid an eine vorgesehene Stelle geleitet, an der beispielsweise eine Abflussleitung angeschlossen ist, die der Abfuhr des Fluids dient. Das Fluid kann dann einer Reinigungseinrichtung und/oder einem Sammelbehälter zugeführt werden, der regelmäßig entleert oder ausgetauscht wird.
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In dem Außengehäuse ist die Zentrifuge relativ zum Außengehäuse drehbar angeordnet. Zu diesem Zweck ist der Antriebsmotor vorgesehen, der beispielsweise außerhalb des Außengehäuses angeordnet ist, um so für Wartungsarbeiten leicht zugänglich zu sein.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass das Traggestell im Bereich der Position zur Entölung der Massenteile eine Zwischenglocke aufweist, die während des Schrittes zur Entölung die Zentrifuge umgibt und insbesondere in einen Spaltraum zwischen der Zentrifuge und der Wandung des Außengehäuses einfahrbar ist. Die Zwischenglocke dient dazu, das aus der Zentrifuge austretende Öl zu sammeln und bestimmungsgemäß abzuleiten, so dass das Öl einer Weiterverwendung, zugeführt wird. Des Weiteren dient die Glocke selbstverständlich auch dazu, das Öl nicht unkontrolliert abzugeben, so dass hierdurch eine Verunreinigung von Vorrichtung und/oder der Umgebung verursacht wird. Ergänzend kann zu diesem Zweck auch vorgesehen sein, dass das Traggestell vollständig eingehaust ist, wobei die Einhausung vorzugsweise aus einer Vielzahl am Traggestell lösbar befestigten Plattenelementen besteht, so dass die Vorrichtung nach Entfernen von einem oder mehreren Plattenelementen an den dafür vorgesehenen Stellen zugänglich ist.
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Schließlich ist vorgesehen, dass das Traggestell im Bereich der Position(en) zum Waschen und/oder zum Spülen und/oder Trocknen der Massenteile einen Deckel aufweist, mit dem eine Öffnung zur Befüllung der Zentrifuge(n) abdeckbar und insbesondere dichtend verschließbar ist, wobei insbesondere der Deckel eine Zuführeinrichtung für ein Wasch- und/oder Spülfluid und/oder ein Heißluftgebläse aufweist. Diese Ausgestaltung dient einer sehr einfachen Zuführung von Wasch- und/oder Spülfluid und hat darüber hinaus den Vorteil, dass entsprechende Einrichtungen nicht bei der Zentrifuge verwirklicht sein müssen. Des Weiteren kann ein Heißluftgebläse in einfacher Weise in den Deckel integriert sein, so dass auch der Trocknungsvorgang in schneller und einfacher Weise ausführbar ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entphosphatieren von Massenteilen besteht somit aus einer Zentrifugeneinheit, die ein feststehendes Außengehäuse mit einer wälzgelagerten Vertikalwelle aufweist. Die Vertikalwelle weist einen oberen Flansch auf, der die umlaufende Zentrifugentrommel trägt. Die Zentrifugentrommel ist am Außenumfang perforiert ausgebildet, so dass Flüssigkeiten unter dem Einfluss hoher Fliehkräfte aus der Zentrifugentrommel nach außen in das feststehende Zentrifugengehäuse abgeschleudert werden. Der Antrieb der Zentrifugentrommel erfolgt bodenseitig über die Vertikalwelle, die an ihrem unteren Ende von einem Keilriementrieb durch einen Zentrifugen-Drehstromantrieb angetrieben wird. Der Boden der Zentrifugentrommel ist leicht konisch ausgeführt so dass beim Schleudern die abzuschleudernden Massenteile nach oben gegen den perforierten Außenumfang der Innenwandung der Zentrifugentrommel geschleudert werden.
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Das stationäre Außengehäuse der Zentrifuge ist um eine horizontale Achse mittels eines Direktantriebs durch einen Aufsteck-Getriebemotor schwenkbar. Dieser Aufsteck-Getriebemotor weist eine Gleichstrombremse auf, so dass die Zentrifuge sowohl in vertikaler Ausrichtung als auch nach dem Schwenken sicher fixiert bleibt.
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In die Zentrifugentrommel wird der Ultraschallschwinger vertikal von oben eingeführt, so dass dessen horizontale Abstrahlungsfläche die Schwingenergie rechtwinklig nach unten auf die Massenteile emittiert. Der Ultraschallschwinger kann sowohl aus einer Vielzahl von einzelnen Schwingplatten als auch aus einem ringförmigen Gehäuse mit darin angeordneten Schwingern bestehen, so dass die Abstrahlfläche ringförmig ausgebildet ist und den gesamten unteren Bereich des Bodens der Zentrifugentrommel anstrahlt.
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Durch einen elektrischen Ultraschallgenerator werden die Schwingplatten beziehungsweise die einzelnen Schwinger im ringförmigen Gehäuse energetisch versorgt, so dass Ultraschall im Frequenzbereich von 25 bis 250 kHz emittiert wird. Der oder die Ultraschallschwinger werden beispielsweise über eine kugelgelagerte Linearführung, bei pneumatischer Betätigung, vertikal von oben in die Zentrifugentrommel eingelassen.
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Die Beschickung der Zentrifugentrommel mit dem Massenteilen erfolgt durch eine Trichterkonstruktion vertikal von oben, wobei die Massenteile mittels eines fördertechnischen Beschickungseinheit, beispielsweise in Form eines Stetigförderers mit einem Stahlscharniergurt, einem Kunststoffgewebegurt, einem Gummigurt oder dergleichen erfolgt. Die Zuführung der Massenteile kann auch mittels Schwingförderer oder mittels einer mechanischen Hebe- und Auskippvorrichtung direkt erfolgen.
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Wie bereits voranstehend beschrieben kann die Zentrifuge für die Entphosphatierung der Massenteile mit anderen Behandlungsstufen kombiniert sein. Beispielsweise kann eine vorgeschaltete Entölungs-Stufe bzw. eine nachgeschaltete Nachwaschung mittels Heißlauge, sowie eine Spülung mittels Heißspülwasser und eine Trocknung der Heißluft vorgesehen sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des damit durchzuführenden erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine Vorrichtung zur Entphosphatierung von Massenteilen in einer geschnitten dargestellten Seitenansicht;
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2 die Vorrichtung gemäß 1 in einer perspektivischen Ansicht und
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3 die Vorrichtung gemäß den 1 und 2 in einem Traggestell in Draufsicht.
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1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Entphosphatieren von nicht näher dargestellten Massenteilen. Die Vorrichtung 1 ist als Zentrifuge 2 aus gebildet, die eine Zentrifugentrommel 3 aufweist. Die Zentrifugentrommel 3 ist drehbar in einem Zentrifugengehäuse 4 gelagert, wobei diesbezüglich eine wälzgelagerte Vertikalwelle 5 vorgesehen ist, die an ihrem der Zentrifugentrommel 3 abgewandten Ende eine Riemenscheibe 6 aufweist, die über einen nicht dargestellten Riemenantrieb mit einem Antriebsmotor 7 (2) verbunden ist.
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Oberhalb der Zentrifuge 2 ist ein Ultraschallschwinger 8 vorgesehen, der aus einem ringförmigen Gehäuse 9 ausgebildet ist, in dem nicht näher dargestellte Schwingelemente angeordnet sind. Das Gehäuse 9 ist mit einer Hubeinrichtung 10 verbunden, die beispielsweise pneumatisch ausgebildet ist und einen nicht näher dargestellten Linearmotor aufweist, so dass der Ultraschallschwinger 8 mittels des Linearmotors aus der in 1 dargestellten abgesenkten Stellung in eine nicht näher dargestellte Stellung überführt werden kann, in der der Ultraschallschwinger 8 oberhalb der Zentrifuge 2 und damit außerhalb der Zentrifugentrommel 3 angeordnet ist.
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Erkennbar ist das Zentrifugengehäuse 4 mit einer Waschflüssigkeit 11 gefüllt, wobei der Ultraschallschwinger 8, nämlich das Gehäuse 9 vollständig in die Waschflüssigkeit 11 eingetaucht ist. Mittels des Ultraschallschwinger 8 werden Ultraschallschwingungen im Frequenzbereich von 25 bis 250 kHz emittiert, die dazu zu führen, dass eine Kavitation auf Oberflächen der nicht näher dargestellten Massenteilen bewirkt wird. Während der Ultraschallschwinger 8 die Ultraschallschwingungen abgibt wird die Zentrifugentrommel 3 relativ zum Ultraschallschwinger 8 und damit auch zum Zentrifugengehäuse 4 mit geringer Umdrehungszahl über den Antriebsmotor 7 angetrieben.
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Die Zentrifugentrommel 3 weist einen Boden 12 und vertikal ausgerichtete Seitenwandlungen 13 auf, wobei der Boden 12 im Übergangsbereich zu den Seitenwandlungen 13 konisch ausgebildet ist. Die Seitenwandlungen 13 sind oberhalb des konischen Abschnitts des Bodens 12 perforierten ausgebildet und weist demzufolge eine Vielzahl nicht näher dargestellter Öffnungen auf, so dass über die Vielzahl von Öffnungen in der Zentrifugentrommel 3 enthaltene Flüssigkeit bei hoher Drehzahl der Zentrifugentrommel 3 in den Bereich zwischen dem Zentrifugengehäuse 4 unter Zentrifugentrommel 3 austritt und von dort abgeführt wird.
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Das Zentrifugengehäuse 4 ist über zwei horizontal angeordnete Wellenzapfen gegenüber einem Verlagerungsgestell 15 drehbar gelagert. Das Zentrifugengehäuse 4 kann somit in dem Verlagerungsgestell 15 horizontal geschwenkt werden. Auf einem dieser horizontal angeordneten Wellenzapfen ist ein Aufsteck-Getriebemotor 14 angeordnet, durch den das Zentrifugengehäuse 4, elektrisch angetrieben, wie vorerwähnt geschwenkt werden kann. Durch Schwenken des Zentrifugengehäuses 4 um diese ideelle Horizontalachse kann die im Inneren des Zentrifugengehäuses 4 angeordnete Zentrifugentrommel 3 vollständig entleert werden.
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In 3 ist eine Vorrichtung zur Entphosphatierung, Entölung und Reinigung von Massenteilen dargestellt. Unter den Begriff ”Massenteile” sollen insbesondere Maschinenbauteile, wie beispielsweise Schrauben, Bolzen, Kaltfließpressteile, Stahlblechstanzteile oder dergleichen subsummiert werden. Die Vorrichtung gemäß 3 besteht aus einem nicht näher dargestellten Traggestell, welches im Querschnitt oktagonal ausgebildet ist.
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Im Traggestell befinden sich, vier in einer Horizontalebene versetzbare Zentrifugen 2.
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Die Zentrifugen 2 sind auf Tragarmen einer Tragkonsole um eine vertikale, drehbare Zentralsäule angeordnet, wobei die Tragarme sternförmig ausgerichtet sind.
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Durch diese Zentralsäule können die Zentrifugen 2 relativ zum Traggestell in unterschiedliche Positionen jeweils zur Durchführung eines Verfahrensschritts zur Entphosphatierung, Entölung und/oder Reinigung von Massenteilen umgeschwenkt werden.
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Die bereits voranstehend erwähnte Zentralsäule, die drehbar im Traggestell angeordnet ist, weist einen Antrieb auf, der dazu dient, die Zentralsäule relativ zum Traggestell zu bewegen, wobei die vier Zentrifugen 2 durch die Drehbewegung der Zentralsäule zwischen den vier in 3 dargestellten Positionen A, B, C und D umgesetzt werden. Diesbezüglich wird in einer Position A eine Entölung der Massenteile vorgenommen. In der Position B werden die zuvor in der Position A entölten Massenteile entphosphatiert, wobei hierzu ein Waschliquid in die Zentrifuge eingefüllt und der Ultraschallschwinger 8 in die Zentrifugentrommel 3 abgesenkt wird. Nachdem die Massenteile in der Position B entphosphatiert sind, wird die Zentrifuge 2 nach Anheben des Ultraschallschwingers aus der Position B in die Position C verfahren, in der die Massenteile gewaschen gespült werden, so dass Restbestandteile des Entphosphatierungs-Waschliquids entfernt werden. Im Anschluss schließt sich ein Spülvorgang in Position D an.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Zentrifuge
- 3
- Zentrifugentrommel
- 4
- Zentrifugengehäuse
- 5
- Vertikalwelle
- 6
- Riemenscheibe
- 7
- Zentrifugenantriebsmotor
- 8
- Ultraschallschwinger
- 9
- Gehäuse
- 10
- Hubeinrichtung
- 11
- Waschflüssigkeit
- 12
- Boden
- 13
- Seitenwandung
- 14
- Aufsteck-Getriebemotor
- 15
- Verlagerungsgestell
- 16
- Gestell
- A
- Position
- B
- Position
- C
- Position
