-
1. Technischer Bereich
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Waschsystem. Vorzugsweise ist das Waschsystem so angeordnet, dass es 3D-gedruckte Artikel von überschüssigem Harz reinigt.
-
2. Stand der Technik
-
3D-gedruckte Artikel, wie Schuhsohlen, müssen nach dem Druckvorgang von überschüssigem Harz gereinigt werden, das an dem Artikel haftet. Das in 3D-Druckprozessen verwendete Harz ist oft schwierig zu reinigen und erfordert den Einsatz problematischer Reinigungsmittel. Ein Beispiel ist Isopropylalkohol (IPA), der explosiv, leicht entzündlich und giftig ist.
-
DE 44 30 839 A1 offenbart eine Anlage zur Reinigung von Werkstücken mittels einer Reinigungsflüssigkeit in Form eines organischen Lösungsmittels, die eine Arbeitskammer zur Durchführung des Reinigungsvorgangs sowie eine Vakuumpumpe umfasst, mit deren Hilfe die gereinigten Werkstücke in der Arbeitskammer vakuumgetrocknet werden, wobei zur Verringerung der Investitions- und Betriebskosten die zumindest teilweise mit Ventilen versehenen Rohrleitungen dieser Reinigungsanlage, mit denen die verschiedenen Anlagenkomponenten miteinander verbunden werden, derart geschaltet sind, dass mit durch die Vakuumpumpe erzeugtem Unterdruck in der Anlage auch noch andere Vorgänge, wie das Umpumpen von Reinigungsflüssigkeit von einer in eine andere Anlagenkomponente, das Filtrieren der Reinigungsflüssigkeit, das Destillieren des Lösungsmittels bei vermindertem Druck und deshalb verminderter Siedetemperatur, das Sichern eines eine Beschickungsöffnung der Arbeitskammer verschließenden Deckels, aber auch das Sichern der Anlage gegen einen Austritt von Lösungsmitteldämpfen in die Umgebungsluft, bewirkt werden können.
-
Dementsprechend ist es wünschenswert, dass das Reinigungsmittel für den wiederholten Gebrauch wiederaufbereitet und das Reinigungsmittel in einem abgeschlossenen System aufbewahrt wird.
-
3. Zusammenfassung der Erfindung
-
Daher ist es das Ziel dieser Erfindung, ein Waschsystem bereit zu stellen, das in der Lage ist, das verwendete Reinigungsmittel wiederaufzubereiten und das Risiko des Austretens von Dichtmasse aus dem Waschsystem zu minimieren.
-
Dieses Ziel wird durch ein Waschsystem erreicht, umfassend: (a.) eine Reinigungsvorrichtung; (b.) einen ersten Behälter, der so angeordnet ist, dass er ein flüssiges Reinigungsmittel vorhält, wobei der erste Behälter in Flüssigkeitsverbindung mit der Reinigungsvorrichtung steht; (c.) ein erstes Vakuummittel, das so angeordnet ist, dass es ein Vakuum in der Reinigungsvorrichtung erzeugt, so dass Reinigungsmittel aus dem ersten Behälter in die Reinigungsvorrichtung gesaugt wird; (d.) eine Wiederaufbereitungsvorrichtung, die in Flüssigkeitsverbindung mit der
-
Reinigungsvorrichtung und dem ersten Behälter steht, wobei die Wiederaufbereitungsvorrichtung so angeordnet ist, dass sie in der Reinigungsvorrichtung verwendetes Reinigungsmittel reinigt und gereinigtes Reinigungsmittel in den ersten Behälter befördert; (e.) ein zweites Vakuummittel, das so angeordnet ist, ein Vakuum in der Wiederaufbereitungsvorrichtung zu erzeugen, so dass Reinigungsmittel von der Reinigungsvorrichtung in die Wiederaufbereitungsvorrichtung gesaugt wird.
-
Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung des Waschsystems ermöglicht es, Objekte wie z.B. 3D-gedruckte Artikel mit dem Reinigungsmittel zu reinigen. Bei der Reinigung konzentrieren sich von den Gegenständen zu entfernende Substanzen, wie z.B. überschüssiges Harz, im Reinigungsmittel. Die mit der Reinigungsvorrichtung in Flüssigkeitsverbindung stehende Wiederaufbereitungsvorrichtung ermöglicht es, diese Substanzen von dem Reinigungsmittel abzutrennen, die dann in der Reinigungsvorrichtung wiederverwendet werden können. Auf diese Weise wird das Reinigungsmittel in einem geschlossenen Kreislauf verwendet.
-
Um eine konstante Versorgung mit Reinigungsmittel zu gewährleisten, wird ein Behälter verwendet, der eine bestimmte Menge an Reinigungsmittel vorhält. Das Reinigungsmittel wird aus dem Behälter, mit Hilfe eines Vakuummittels, z.B. einer Vakuumpumpe, in die Reinigungsvorrichtung gesaugt. Dies verhindert jeden Kontakt von möglicherweise abrasivem und/oder entflammbarem Reinigungsmittel mit der Pumpe. In ähnlicher Weise wird ein Vakuummittel verwendet, um Reinigungsmittel aus der Reinigungsvorrichtung in die Wiederaufbereitungsvorrichtung zu saugen.
-
Auf diese Weise ermöglicht die Erfindung die Wiederverwendung des Reinigungsmittels. Gleichzeitig wird das Reinigungsmittel in einem geschlossenen System gehalten und Kontakt des Reinigungsmittels mit jeglichen leckageanfälligen Teilen, wie z.B. Pumpen, vermieden.
-
Die Reinigungsvorrichtung kann eine Reinigungstrommel umfassen, und das erste Vakuummittel kann so angeordnet werden, dass in der Reinigungstrommel ein Vakuum erzeugt wird. Die Reinigungstrommel kann eine oder mehrere Halterungen für die zu reinigenden Gegenstände bereitstellen. Da das Vakuummittel mit der Reinigungstrommel verbunden ist, kann sie Reinigungsmittel aus dem ersten Behälter in die Reinigungstrommel saugen, ohne dass Reinigungsmittel mit dem Vakuummittel in Kontakt kommt.
-
Die Reinigungsvorrichtung kann so angeordnet werden, dass sie einen oder mehrere 3D-gedruckte Artikel reinigt. Wie bereits erläutert, sind 3D-gedruckte Artikel oft mit überschüssigem Harz bedeckt, das mit problematischen Substanzen, die entflammbar, explosiv und/oder giftig sind, wie z.B. IPA, entfernt werden muss. Daher kann das Waschsystem der vorliegenden Erfindung vorteilhaft zur Reinigung solcher 3D-gedruckten Artikel verwendet werden.
-
Die Reinigungsvorrichtung kann so angeordnet werden, dass sie eine oder mehrere Schuhsohlen reinigt. Das erfindungsgemäße Waschsystem kann, wie zuvor erläutert, vorteilhaft auf 3D-gedruckte Schuhsohlen angewendet werden.
-
Die Reinigungsvorrichtung kann eine Sprühdüse und eine Umwälzpumpe umfassen, die so eingerichtet ist, dass sie die Sprühdüse mit Reinigungsmittel versorgt. Auf diese Weise kann das Reinigungsmittel über den zu reinigenden Gegenstand verteilt werden, so dass dessen gesamte Oberfläche gereinigt wird.
-
Das Reinigungsmittel kann ein Lösungsmittel sein. So können jegliche Substanzen, die im Lösungsmittel gelöst werden, vom zu reinigenden Objekt entfernt werden. Ein Beispiel ist überschüssiges Harz aus einem 3D-Druckprozess, das sich in IPA auflösen kann.
-
Die Wiederaufbereitungsvorrichtung kann einen Tank umfassen und das zweite Vakuummittel kann so angepasst werden, dass es im Tank ein Vakuum erzeugt. So kann das Vakuummittel Reinigungsmittel aus der Reinigungsvorrichtung in die Wiederaufbereitungsvorrichtung saugen, wo das Reinigungsmittel zur weiteren Verwendung in der Reinigungsvorrichtung wiederaufbereitet wird.
-
Der Tank kann ein Destillationstank sein und die Wiederaufbereitungsvorrichtung kann ferner einen Kondensator umfassen. Dies ermöglicht es, das Reinigungsmittel von jeglichen im Reinigungsmittel gelösten Substanzen zu trennen. Die Destillation kann vorteilhaft bei Reinigungsmitteln wie z.B. Lösungsmitteln eingesetzt werden, die einen niedrigeren Siedepunkt als diese Substanzen haben. Ein Beispiel ist IPA, das zur Reinigung von 3D-gedruckten Artikeln verwendet wird.
-
Der Destillationstank und der Kondensator können so angeordnet werden, dass aus dem gebrauchten Reinigungsmittel gereinigtes Reinigungsmittel abdestilliert wird. Auf diese Weise wird das gereinigte Reinigungsmittel wiederaufbereitet und kann in der Reinigungsvorrichtung wiederverwendet werden.
-
Das zweite Vakuummittel kann so angepasst werden, dass es in dem Tank ein Vakuum erzeugt. Auf diese Weise wird Reinigungsmittel aus der Reinigungsvorrichtung in den Tank gesaugt, wo das Reinigungsmittel zur weiteren Verwendung wiederaufbereitet wird.
-
Die Wiederaufbereitungsvorrichtung kann einen zweiten Behälter umfassen, der mit der Reinigungsvorrichtung und dem Tank in Flüssigkeitsverbindung steht, so dass das im Tank erzeugte Vakuum, Reinigungsmittel aus der Reinigungsvorrichtung über den zweiten Behälter in den Tank saugt.
-
Der zweite Behälter ermöglicht das Vorhalten von gebrauchtem Reinigungsmittel, bevor es im Tank wiederaufbereitet wird. Dies ermöglicht einen kontinuierlichen Betrieb des Waschsystems.
-
Die Wiederaufbereitungsvorrichtung kann ferner ein Sammelbelbehältnis umfassen, das so angeordnet ist, dass es gereinigtes Reinigungsmittel aus dem Kondensator sammelt und das gereinigte Reinigungsmittel in den ersten Behälter befördert. Auf diese Weise wird das wiederaufbereitete Reinigungsmittel gesammelt und in den ersten Behälter zurückgeführt, so dass es in der Reinigungsvorrichtung wiederverwendet werden kann.
-
Figurenliste
-
Im Folgenden werden verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung mit Verweis auf die Figuren beschrieben. Die Figuren zeigen:
- 1: In einer Ausführungsform einer Waschmaschine nach der vorliegenden Erfindung
-
5. Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
-
Im Folgenden werden nur einige mögliche Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben. Es ist davon auszugehen, dass diese beispielhaften Ausführungsformen in vielfältiger Weise modifiziert und miteinander kombiniert werden können, wenn sie miteinander kompatibel sind, und dass bestimmte Merkmale weggelassen werden können, soweit sie entbehrlich sind.
-
1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Waschmaschine 1 nach der vorliegenden Erfindung. Die beispielhafte Waschmaschine 1 wird zum Abwaschen von Harz von 3D-gedruckten Sohlen verwendet. Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf Schuhsohlen oder 3D-gedruckte Artikel beschränkt und kann für ein breites Spektrum von Artikeln verwendet werden. Die beispielhafte Waschmaschine 1 umfasst eine Reinigungstrommel 2. Die Reinigungstrommel 2 umfasst eine Fixierung 7, die so angeordnet ist, dass sie eine oder mehrere Schuhsohlen 16 während des Reinigungsprozesses hält. Im Beispiel von 1 sind die Sohlen 16 auf zwei abnehmbaren Schienen befestigt, die jeweils drei Sohlen 16 aufnehmen können. Die Schienen sind in einem 90°-Winkel angeordnet. Natürlich ist eine unterschiedliche Anzahl von Schienen, eine unterschiedliche Anzahl von Sohlen pro Schiene und unterschiedliche Winkel zwischen den Schienen möglich. Die Reinigungstrommel 2 enthält auch ein Heizelement (in der Figur nicht dargestellt), das zur Erwärmung des Reinigungsmittels angeordnet ist, welches zur Reinigung der Solen 16 verwendet wird.
-
In einer Ausführungsform ist das Heizelement ein Edelstahl-Kissenplattenwärmetauscher, der eine optimierte Steuerung der Prozesstemperaturen innerhalb der Reinigungstrommel 2 ermöglicht. Der Wärmetauscher kann auch dazu verwendet werden, die Sohlen 16 nach der Reinigung abzukühlen, so dass sie bei Raumtemperatur aus der Reinigungstrommel 2 entnommen werden können. Typische Merkmale eines beispielhaften Wärmetauschers sind ein minimal zulässiger Druck von 10 mbar und ein maximal zulässiger Überdruck von 0,5 bar bei max. 100° C. Anstelle eines einzigen Wärmetauschers können auch zwei oder mehrere Wärmetauscher eingesetzt werden. Zu diesem Zweck kann die Reinigungstrommel 12 entsprechende Schnittstellen zur Aufnahme der Wärmetauscher umfassen.
-
Die Konvektorflüssigkeit in dem (den) Wärmetauscher(n) kann durch einen elektrischen Heizer, z.B. ein Rohrheizkörper mit einer Leistung von z.B. 7,5 kW, erwärmt werden. Die Temperatur der Konvektorflüssigkeit kann durch eine PID-Temperaturregelung, z.B. unter Verwendung eines Widerstandsthermometer, geregelt werden. Ein Ausdehnungsgefäß, z.B. aus Edelstahl, und ein Entlüfter können verwendet werden, um die thermische Ausdehnung der Flüssigkeit zu kompensieren. Die Menge der Konvektorflüssigkeit im Kreislauf kann durch einen Schwimmerschalter überwacht werden.
-
Die Reinigungskapazität von warmem oder heißem Reinigungsmittel ist höher im Vergleich zu einem kälteren Reinigungsmittel. Auch die Fähigkeit, Substanzen aufzulösen, nimmt in der Regel mit der Temperatur zu.
-
Oberhalb der Fixierung 7 sind eine oder mehrere Sprühdüsen 9 angeordnet, die das Reinigungsmittel über die Sohlen 16 verteilen. Zu diesem Zweck saugt eine pneumatische Umwälzpumpe 10 Reinigungsmittel von dem Boden der Reinigungstrommel 2 ab und befördert das Reinigungsmittel zu der Sprühdüse 9. In der beispielhaften Ausführungsform von 1 wird IPA als Reinigungsmittel verwendet, welches ein Lösungsmittel ist und das überschüssiges, an den Schuhsohlen anhaftende Harz auflösen kann. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf irgendeine Art von Reinigungsmittel beschränkt.
-
Die Reinigungstrommel 2 steht über starre Rohre mit einem ersten Behälter 3 in Flüssigkeitsverbindung. Die Rohre können eine Neigung haben, um den Transport der Flüssigkeit zu erleichtern. Die endgültige Verbindung mit dem ersten Behälter 3 kann durch flexible Rohre, wie z.B. Schläuche, hergestellt werden. Im Inneren der Reinigungstrommel 2 können starre und/oder flexible Rohre verwendet werden.
-
Der Behälter hält eine bestimmte Menge (in diesem Beispiel 200 l) Reinigungsmittel vor. Um das Reinigungsmittel aus dem ersten Behälter 3 in die Reinigungstrommel 2 zu saugen, wird eine erste Vakuumpumpe 4 verwendet, die im Inneren der Reinigungstrommel 2 ein Vakuum 17 (0,9 bar in diesem Beispiel) erzeugt.
-
Zum Wiederaufbereiten des Reinigungsmittels, das in der Reinigungstrommel 2 verwendet wird und eine bestimmte Menge an gelöstem Harz enthält, wird ein Wiederaufbereitungstank 5 verwendet. Das verbrauchte Reinigungsmittel wird zunächst in einen zweiten Behälter 11 mit einem beispielhaften Fassungsvermögen von 2001 gesaugt. Der zweite Behälter 11 steht über starre Rohre in Flüssigkeitsverbindung mit der Reinigungstrommel 2 und dem Wiederaufbereitungstank 5. Die Rohre können eine Neigung haben, um den Transport der Flüssigkeit zu erleichtern. Die endgültige Verbindung zum Wiederaufbereitungstank 5 kann über flexible Rohre, wie z.B. Schläuche, hergestellt werden. Innerhalb des Recyclingtanks 5 können starre und/oder flexible Rohre verwendet werden. Eine zweite Vakuumpumpe 6 erzeugt innerhalb des Wiederaufbereitungstanks 5 ein Vakuum 18 (in diesem Beispiel 0,9 bar), das das gebrauchte Reinigungsmittel aus der Reinigungstrommel 2 in den zweiten Behälter 11 und dann in den Wiederaufbereitungstank 5 saugt.
-
Der Wiederaufbereitungsprozess basiert auf einer Trennung des Reinigungsmittels (in diesem Beispiel IPA) und der gelösten Substanz (in diesem Beispiel Harz) durch Destillation. Dazu wird das gebrauchte Reinigungsmittel 13 im Wiederaufbereitungstank 5 mittels eines Heizelements (in der Figur nicht dargestellt) erhitzt. Wenn das Gemisch aus dem Reinigungsmittel und den gelösten Substanzen im Wiederaufbereitungstank 5 den Siedepunkt erreicht, beginnt sich Dampf zu bilden. Am Siedepunkt ist der Dampfdruck gleich dem Druck um die Flüssigkeit herum, d.h. innerhalb des Wiederaufbereitungstanks. Der Gesamtdampfdruck ist die Summe der Partialdrücke jeder einzelnen Komponente (in diesem Beispiel IPA und Harz) in der Mischung 13. Unter der Annahme, dass die vom Reinigungsmittel (IPA) abzutrennende Substanz (Harz) einen niedrigeren Partialdruck hat, weist er eine geringere Konzentration im Dampf auf als das Reinigungsmittel. Bei einigen Substanzen kann der Partialdruck sogar Null sein, so dass der Dampf im Wesentlichen reines Reinigungsmittel in der Gasphase ist.
-
Um aus dem Dampf flüssiges Reinigungsmittel zu erhalten, wird ein Kondensator 14 verwendet, der den Dampf unter den Siedepunkt abkühlt. Wenn, wie oben erläutert, der Partialdruck der vom Reinigungsmittel abzutrennenden Substanz niedriger ist als der Partialdruck des Reinigungsmittels, dann ist die Konzentration der Substanz in dem gereinigten Reinigungsmittel niedriger als vor dem Destillationsprozess. Bei einem Partialdruck von Null, ist das Reinigungsmittel im Wesentlichen frei von der Substanz.
-
Das verflüssigte und gereinigte Reinigungsmittel wird dann über ein Sammelbehältnisses 15 aufgefangen. Das Sammelbehältnis 15 ist über einen Schlauch mit dem ersten Behälter 3 in Flüssigkeitsverbindung, um das gereinigte Reinigungsmittel in den ersten Behälter 3 zu befördern. Das gereinigte Reinigungsmittel kann nun wieder in der Reinigungstrommel 2 zur Reinigung von Sohlen verwendet werden.
