DE19546602C2 - Vakuum-Zentrifugiereinrichtung und Vakuum-Reinigungs- und Trocknungsverfahren - Google Patents
Vakuum-Zentrifugiereinrichtung und Vakuum-Reinigungs- und TrocknungsverfahrenInfo
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- DE19546602C2 DE19546602C2 DE1995146602 DE19546602A DE19546602C2 DE 19546602 C2 DE19546602 C2 DE 19546602C2 DE 1995146602 DE1995146602 DE 1995146602 DE 19546602 A DE19546602 A DE 19546602A DE 19546602 C2 DE19546602 C2 DE 19546602C2
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reinigungs- und Zen
trifugiereinrichtung, insbesondere zum Reinigen von Hohlräume
oder Sacklöcher aufweisendem Schüttgut mit einer Zentrifuge,
welche mit einem Unterdrucksystem in Verbindung steht.
Die Reinigung von Schüttgut, insbesondere von Schüttgut, wel
ches Hohlräume oder Sacklöcher aufweist, mit Lösungsmitteln
stellt ein besonderes Problem dar, weil die Hohlräume von dem
Lösungsmittel entweder nicht erreicht oder, falls dies nicht
der Fall ist, das Lösungsmittel nur schwer aus den Hohlräumen
wieder entfernt werden kann. In vielen Fällen wurde Schüttgut
mit Sacklöchern mit Hilfe von Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffen,
sogenannte Freonen, gereinigt. Freone haben den Vorteil, daß
diese nur eine geringe Oberflächenspannung aufweisen und daher
wesentlich leichter in Sacklöcher eindringen können als z. B.
Wasser, welches eine relativ hohe Oberflächenspannung auf
weist. Ein weiterer Vorteil der Freone ist, daß sich diese
aufgrund ihres niedrigen Siedepunktes auch relativ leicht vom
Schüttgut entfernen lassen. Weil die Verwendung von Freonen
durch gesetzgeberische Maßnahmen jedoch stark eingeschränkt
oder bereits verboten worden ist, müssen alternative Reini
gungsmethoden eingesetzt werden. Abgesehen von den vorgenann
ten Problemen, gibt es auch Fälle, in welchen empfindliche
Produkte durch eine reine Ultraschallreinigung beschädigt wür
den, so daß für solche Produkte eine schonendere Reinigungsme
thode anzuwenden ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrich
tung und ein Verfahren zur Reinigung von Schüttgut oder ande
ren Produkten, insbesondere von solchen mit Hohlräumen oder
Sacklöchern, zur Verfügung zu stellen, welches schonend, effi
zient, schnell und vor allem umweltfreundlich ist.
Aus der älteren nachveröffentlichten DE 44 20 604 A1 ist be
reits eine erste geeignete Vorrichtung und ein Verfahren zur
Reinigung von Schüttgut bekannt, das mit der vorliegenden Er
findung weiter verbessert werden soll.
Erfindungsgemäß wird dies durch eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art erreicht, mit wenigstens einem in der Zentrifuge
oder Vakuumkammer angeordneten Ultraschallgeber und wenigstens
zwei jeweils ein Lösungsmittel oder ein Lösungsmittelgemisch
aufnehmenden Behältern, welche über mit Ventilen versehene
Leitungen mit der Zentrifuge in Verbindung stehen, um der Zen
trifuge Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch zuzuleiten,
mit Förderpumpen und Leitungen, um das Lösungsmittel oder das
Lösungsmittelgemisch von der Zentrifuge in die Behälter zu
rückzuleiten oder aus der Zentrifuge zu entfernen, und mit we
nigstens einem Behälter mit einer Anschlußstelle zur Zuführung
von frischem Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, sowie
mit einer Steuerung zum Inbetriebsetzen des Unterdrucksystems
zum Evakuieren der Zentrifuge vor dem Öffnen der Ventile in
den Leitungen zum Zuleiten von Lösungsmittel oder Lösungsmit
telgemisch. Diese Vorrichtung hat den Vorteil, dass das zu
reinigende Schüttgut auch durch ein Lösungsmittel mit einer
hohen Oberflächenspannung, wie z. B. Wasser, gereinigt werden
kann, weil durch ein vorgängiges Evakuieren der das Schüttgut
enthaltenden Zentrifuge oder Vakuumkammer das Lösungsmittel
auch in Hohlräume und Sacklöcher eindringt. Eine Agitation des
Schüttgutes kann sodann durch kurzzeitiges Inbetriebsetzen der
Zentrifuge und/oder durch Einschalten der Ultraschallgeber er
reicht werden. Eine Beschallung kann insbesondere bei stark
verschmutzten und unempfindlichen Teilen vorgesehen werden.
Weiter kann durch die Zentrifugalkraft das eingesetzte Lö
sungsmittel anschließend auch aus kleinen Hohlräumen grössten
teils wieder herausgeschleudert werden. Durch eine gleichzei
tige oder nachfolgende Evakuierung der Zentrifuge kann das
Schüttgut sodann rasch getrocknet werden. Die Verwendung von
wenigstens zwei Lösungsmittelbehältern hat den Vorteil, dass
dasselbe Lösungsmittel mehrfach verwendet werden kann. Fri
sches Lösungsmittel, welches einmal gebraucht wurde, kann in
einen Behälter rezykliert und bei der Reinigung der nächsten
Charge wieder eingesetzt werden. Dadurch kann die Menge an Lö
sungsmittel oder Wasser gering gehalten werden. Ausserdem kann
der Verdünnungseffekt durch mehrfaches Spülen voll ausge
schöpft werden, sodass das Schüttgut von den anhaftenden Ver
unreinigungen praktisch vollständig befreit werden kann.
Die Zentrifuge, die auch als einfache Vakuum-Kammer betrieben
werden kann, ist erfindungsgemäß zusätzlich aus Gründen der
besseren Reinigung für die Ablösung von am Produkt fest anhaf
tenden Verunreinigungen mit Ultraschallgebern ausgerüstet, die
entweder am Boden oder seitlich an der Kammer installiert
sind.
Ferner kann die Zentrifuge mit einer äusseren Begleitheizung
versehen sein, um durch Anheben des Taupunktes beim Vakuum
trocknen den Verdampfungs-Kondensationskreislauf zu unterbin
den. Ein extern installierter Kondensator, der mit dem Kühlag
gregat in Verbindung steht, unterstützt die externe Kondensa
tion von Spülwasser und Lösungsmittelsansätzen und erlaubt ei
ne schnellere Evakuierung der Zentrifuge.
Ausserdem kann die Zentrifuge zusätzlich innen mit einer
Strahlungsheizung ausgerüstet sein.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Lösung ist es,
dass im Unterschied zu konventionellen Ultraschallreinigungs
verfahren, wo das zu reinigende Produkt von Reinigungsbad zu
Reinigungsbad in verschiedenen Behältern durch die Atmösphäre
bewegt wird und dabei wieder in Kontakt mit Verunreinigungen
der Luft kommt, im vorliegenden Fall das zu reinigende Produkt
über den gesamten Reinigungs-Trocknungsprozess in der Zentri
fuge verweilen kann. Für stark ölverschmutzte Produkteteile,
z. B. in Drehautomaten gefertigte Teile, kann ein Oelabscheider
in der Zentrifuge integriert sein. Die atmosphärische Belüf
tung kann auch mit einem Schutzgas, wie z. B. Stickstoff, Argon
etc., vorgenommen werden. Im Falle der Verwendung von Luft
wird vorzugsweise ein Feinfilter für die Entfernung von Parti
keln etc. vorgeschaltet.
Zweckmässigerweise ist eine Mikroprozessorsteuerung zur Steue
rung und/oder Ueberwachung der Ventile, der Sensoren und des
Vakuumerzeugers vorgesehen. Die Verwendung einer Mikroprozes
sorsteuerung ermöglicht die automatische oder halbautomatische
Reinigung des Schüttgutes.
Vorteilhaft besitzt die Zentrifuge einen lösungsmitteldurch
lässigen, im Querschnitt ungefähr parabelförmigen Korb zur
Aufnahme des Schüttgutes oder anderer zu trocknenden Teile,
welcher drehfest mit einer Welle der Zentrifuge verbunden ist.
Der im wesentlichen parabelförmige Korb hat den Vorteil, dass
das Schüttgut beim Zentrifugieren nach aussen resp. nach oben
wandert und bei dieser Gelegenheit das im Schüttgut gestaute
Lösungsmittel fast vollständig abgibt. Das Schüttgut verteilt
sich beim Zentrifugieren an den Seitenwänden des Korbes, so
dass die Wände schlussendlich von einer fast gleich dicken La
ge des Schüttgutes bedeckt sind. Der Korb kann insbesondere
Halter, die radial nach aussen schwenkbar sein können, aufwei
sen, um Produkte wie Röhrchen, Fläschchen etc. in einer für
den Trockenvorgang vorteilhaften Lage anzuordnen. Vorteilhaft
ist die Welle durch wenigstens zwei in Abstand voneinander
angeordnete Lager gelagert, welche mit der Zentrifuge
verbunden sind. Dadurch können hohe Drehzahlen bis zu 2000 und
sind. Dadurch können hohe Drehzahlen bis zu 2000 und mehr Um
drehungen pro Minute realisiert werden, auch wenn kleinere Un
wuchten vorhanden sind. Bei einer vorteilhaften Ausführungs
form ist die Welle an einem Ende in lösbarem Eingriff mit dem
Lager. Dies hat den Vorteil, dass der Korb gut zugänglich ist
und mühelos von oben be- bzw. entladen werden kann.
Zweckmässigerweise ist eine Dosiereinrichtung zur Zudosierung
eines Reinigungsmittels zum Lösungsmittel vorgesehen. Durch
das Reinigungsmittel kann z. B. die Oberflächenspannung des
Wassers herabgesetzt werden und/oder stark verschmutztes
Schüttgut in einer ersten Reinigungsstufe von hartnäckigem
Schmutz befreit werden. Es ist weiters zweckmässig, wenn die
Behälter und die Zentrifuge Füllstandsanzeigemittel mit wenig
stens oberen und unteren einstellbaren Schaltpunkten aufwei
sen, welche mit der Mikroprozessorsteuerung in Verbindung ste
hen. Dadurch kann immer die gleiche Menge Lösungsmittel zudo
siert werden. Ein weiterer (dritter) hoher Schaltpunkt kann in
"fail safe"-Ausführung in Verbindung mit der Steuerung als
Ueberlaufsicherung dienen. Die Füllstandsanzeigemittel können
jedoch auch z. B. durch Durchflussmessgeräte ersetzt werden.
Vorteilhaft weist die Zentrifuge eine Druckmessröhre mit
Grenzwertschaltern auf, welche mit der Mikroprozessorsteuerung
in Verbindung steht. Die Druckanzeige kann mittels der ein
stellbaren Schaltpunkte für die Ablaufsteuerung verwendet wer
den, indem bestimmte Ventile erst dann geöffnet oder geschlos
sen werden können, wenn ein bestimmter Druckwert erreicht ist.
Die Füllstandsanzeigen und die Druckmessröhre besitzen vor
teilhaft wenigstens obere und untere einstellbare Schaltkon
takte, welche dem Mikroprozessor oder Computer als Logiksigna
le zugeführt werden können. Es ist weiter denkbar, in der Zen
trifuge oder in den einzelnen Behältern eine Heizung vorzuse
hen, um das Lösungsmittel oder Wasser auf eine bestimmte Tem
peratur aufzuwärmen. Wasser wird z. B. vorzugsweise auf 40 bis
80°C, vorzugsweise 60°C, erwärmt. Dadurch kann ein allzu
starkes Abkühlen des Schüttgutes beim Vakuumtrocknen verhin
dert werden.
Als besonders vorteilhaft hat sich der Einsatz von wenigstens
vier Lösungsmittelbehältern gezeigt. Solch eine Anlage ist
vielseitig einsetzbar. Ausserdem kann der Verbrauch an Lö
sungsmittel sehr gering gehalten werden. Falls erforderlich
kann bei hohen Reinigungsanforderungen der Reinigungsprozess
für dieselbe Charge mehrfach angewandt werden. Vorteilhaft ist
das Lösungsmittel natürliches, entionisiertes oder destillier
tes Wasser.
Erfindungsgemäss wird auch ein Verfahren zur Reinigung von
Hohlräume oder Sacklöcher aufweisendem Schüttgut mittels Vaku
um-Zentrifugierung zur Verfügung gestellt, bei welchem das
Schüttgut mit einem Lösungsmittel oder einem Lösungsmittelge
misch in einem mehrere Zyklen umfassenden Reinigungsprozess
behandelt wird, wobei das Lösungsmittel eines bestimmten Zy
klus jeweils im Reinigungsprozess der nächsten Charge im
nächstniedrigeren Zyklus eingesetzt und das Lösungsmittel oder
Lösungsmittelgemisch des niedrigsten Reinigungszyklus aus dem
Kreislauf entfernt wird, bei dem in einem Zyklus die Zentrifu
ge mit dem Schüttgut jeweils evakuiert und das Lösungsmittel
oder das Lösungsmittelgemisch anschliessend in die Zentrifuge
eingelassen wird, bis das Schüttgut mit Lösungsmittel bedeckt
ist, bei dem danach das Schüttgut mit dem Lösungsmittel in der
Zentrifuge rotiert und dabei in zumindest einem Zyklus mit Ul
traschall beaufschlagt wird, bei dem das Lösungsmittel an
schliessend aus der Zentrifuge abgelassen und in einem Behäl
ter zwischengelagert wird, und bei dem die Zentrifuge sodann
in Betrieb gesetzt und gleichzeitig zum Trocknen evakuiert
wird. Ein Evakuieren zum Trocknen kann auch vor oder nach dem
Inbetriebsetzen der Zentrifuge erfolgen, und möglicherweise in
der Zentrifuge angesammeltes Restwasser kann ebenfalls abge
lassen und in einen der vorgenannten Behälter geleitet wird.
Dies ist ein besonders umweltfreundliches Reinigungsverfahren,
bei welchem auch Wasser, welches eine hohe Oberflächenspannung
aufweist, verwendet werden kann. Durch das vorgängige Evakuie
ren der das Schüttgut enthaltenen Zentrifuge wird erreicht,
dass beim anschliessenden Fluten der Zentrifuge mit Lösungs
mittel das Wasser in alle Hohlräume und Sacklöcher eindringen
kann. Der applizierte Unterdruck sorgt zusammen mit dem Zen
trifugieren aber auch für ein rasches Trocknen des Schüttgu
tes. Weil bereits durch das Zentrifugieren das meiste Wasser
aus dem Schüttgut herausgeschleudert wird, wird für das ab
schliessende Trocknen durch Unterdruck nur noch kurze Zeit be
nötigt. Es versteht sich von selbst, dass durch erwärmtes Was
ser der Reinigungseffekt verstärkt und die Trocknungszeit her
abgesetzt werden kann.
Vorteilhaft wird dem Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch
wenigstens des niedrigsten Zyklus jeweils ein Reinigungsmittel
zudosiert. Unter dem niedrigsten Reinigungszyklus ist jeweils
der erste Zyklus eines Reinigungsprozesses zu verstehen. Im
niedrigsten oder ersten Reinigungszyklus ist das eingesetzte
Lösungsmittel oder Wasser in der Regel bereits für die Reini
gung wenigstens einer anderen Charge bereits verwendet worden,
sodass es teilweise verschmutzt ist. Durch den Zusatz von Rei
nigungsmitteln können auch stark verschmutzte Teile gereinigt
werden. Als Reinigungszusatz eignen sich bekannte oberflächen
aktive Substanzen wie Tenside, Detergenzien etc. Als besonders
vorteilhaft hat sich die Verwendung von RBS gezeigt, welches
biologisch abbaubar ist und nur in geringen Konzentrationen
zugesetzt zu werden braucht. Zur Erzielung eines guten Reini
gungseffekts kann das Schüttgut bereits vor dem Ablassen des
Lösungsmittels kurzzeitig zentrifugiert werden, wobei die
Drehzahl der Zentrifuge in der Regel kleiner als beim Trocken
schleudern ist. Zusätzlich kann das zu trocknende Gut mit Ul
traschall beaufschlagt werden. Durch die Verwirbelung des
Schüttgutes im Lösungsmittel wird das Schüttgut quasi wie in
einer Waschmaschine gereinigt. Im Unterschied zu herkömmlichen
Verfahren kann daher beim vorliegenden Verfahren auf Sprühdü
sen oder auf das Einleiten von Luft in das Lösungsmittel ver
zichtet werden, da eine ausreichende Agitation des Schüttgutes
durch Inbetriebsetzen der Zentrifuge erreicht werden kann. Zur
Verbesserung der Agitation kann die Drehrichtung der Zentrifuge
in kurzen zeitlichen Abständen gewechselt werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter
Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der
erfindungsgemässen Reinigungsvorrichtung,
Fig. 2 einen Teil-Querschnitt durch eine Zentrifuge,
teilweise in Seitenansicht.
Die Reinigungsvorrichtung gemäss Fig. 1 besitzt im
wesentlichen eine Zentrifuge 11, eine an die Zentrifuge
angeschlossene Unterdruckquelle 13 und mehrere Behälter
15, 17, 19, 21 für Lösungsmittel, welche über Leitungen 25 mit
der Zentrifuge 11 in Verbindung stehen. Eine
Dosiereinrichtung 23 mit einem Vorratsbehälter 24, einer
Förderpumpe 27, einem Dosierventil 29 und einem
Absperrventil 31 ist an die Leitungen 25 angeschlossen,
sodass ein Reinigungsmittel einem oder mehreren Behältern
15, 17, 19, 21 zudosiert werden kann. Die einzelnen Behälter
15, 17, 19, 21 sind jeweils durch Absperrventile 33 bis 39
voneinander, respektive von der Zentrifuge 11 getrennt,
sodass Lösungsmittel jeweils aus einem der Behälter
15, 17, 19, 21 in die Zentrifuge 11 geleitet werden kann. Eine
Leitung 40, welche durch ein Ventil 42 abgesperrt werden
kann, erlaubt die Zuführung von frischem Lösungsmittel in
wenigstens einen der Behälter 15, 17, 19, 21. Zur Rückführung
des Lösungsmittels von der Zentrifuge 11 in einen der
Behälter 15, 17, 19, 21 sind weitere Leitungen 25 und
Förderpumpen 41, 43 vorgesehen. Die Pumpen 41, 43 sind über
eine Leitung 45 mit einem Absperrventil 47 an die Zentrifuge
11 angeschlossen. Die Pumpen 41, 43 fördern das Lösungsmittel
in die Leitungen 25, resp. Behälter 15, 17, 19, 21. Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel wurden 2 Pumpen 41, 43
vorgesehen, um die Verschmutzung der Leitungen 25 mit
Reinigungsmittel auf ein möglichst kleines Leitungsteilstück
begrenzen zu können.
An der Zentrifuge 11 ist weiters eine mit einem
Absperrventil 49 versehene Leitung 51 angeschlossen, welche
die Entfernung von z. B. stark verschmutztem Lösungsmittel
aus der Reinigungsvorrichtung ermöglicht. Ein Drucksensor 55
erlaubt es, den Druck in der Zentrifuge 11 zu messen, welche
über ein Belüftungsventil 53 mit der Umgebung in Verbindung
steht. Die Pumpe 13 kann durch ein Absperrventil 57 von der
Zentrifuge 11 getrennt werden.
In den Leitungen 25 sind Filter 59 eingebaut, um eine
Beschädigung der Pumpen 41, 43 durch Partikel zu vermeiden.
Rückschlagventile 61 verhindern ein Rückströmen des
Lösungsmittels, wenn nur eine der Pumpen 41, 43 in Betrieb
ist. Die Behälter 15, 17, 19, 21 und die Zentrifuge besitzen
Füllstandsanzeigemittel 63. Durch diese Mittel 63 kann
jeweils ein oberes und ein unteres Füllstandsniveau
detektiert und z. B. als Logiksignal einer
Mikroprozessorsteuerung zugeführt werden. Die Behälter
15, 17, 19, 21, 24 sowie die Zentrifuge 11 lassen sich daher
automatisch bis zu einem bestimmten Niveau füllen.
Die Fig. 2 zeigt eine besonders vorteilhafte
Ausführungsform einer eine vakuumdicht verschliessbare
Kammer und einen drehbaren Korb 67 aufweisenden Zentrifuge
11. Der Korb 67 der Zentrifuge ist mit einer senkrechten
Welle 69 drehfest verbunden, welche im dargestellten
Ausführungsbeispiel über eine am Boden 73 der Zentrifuge 11
angeordnete Magnetkupplung 71 angetrieben ist. Der Boden 73
ist aus diesem Grund aus einem nicht magnetisierbaren
Material, z. B. Aluminium, gefertigt, welcher im Bereich der
Magnete 75 zweckmässigerweise verjüngt ist. Dadurch wird das
Magnetfeld durch den Boden 73 nur wenig abgeschwächt. Die
Magnetkupplung 71 hat den Vorteil, dass keine Durchführung
durch den Boden 73 nötig ist und somit kein Risiko von
Leckagen besteht.
Im Bodenbereich der Zentrifuge ist wenigstens ein
Schallgeber 74 vorgesehen. Der oder die Schallgeber 74
können am Umfang der Zentrifuge in gleichen Winkeln
installiert sein. Vorteilhaft erfolgt die Beschallung über
der Stablänge nach oben.
Der Korb 67 ist vorteilhaft im Querschnitt ungefähr
parabelförmig, wobei der Bodenbereich etwas gestreckt sein
kann. Der Korb 67 besitzt mehrere, z. B. 12 Arme 75, die am
oberen Ende durch einen Ring 77 verbunden sind. Grobes
Schüttgut kann damit direkt in den Korb 67 gegeben werden.
Bei der Reinigung von feinerem Schüttgut, wie z. B. kleinen
Kölbchen, wird zuerst ein Netz in den Korb 67 eingelegt. Der
Korb 67 kann aber auch durch einen Rahmen mit mehreren
schwenkbar an diesem angeordneten kleineren Körbchen ersetzt
sein. Damit der Korb 67 auch hohe Drehzahlen aushält, d. h.
nicht zu schwingen anfängt, ist ein an die Welle 69
steckbarer Aufsatz 79 vorgesehen, welcher auf einem Absatz
87 der Welle 69 aufliegt und von unten her mit einem
Siebnetz bespannt ist. Das Netz verhindert, dass das
Schüttgut beim Zentrifugieren bei hohen Drehzahlen aus dem
Korb austreten kann. Der Aufsatz 79 besitzt einen Bördelrand
81, welcher aussen am Ring 77 anliegt. Um den Aufsatz 79 an
der Welle 69 zu fixieren, weist dieser in der Mitte eine
Hinterschneidung 83 auf, in welche ein mit der Welle 69 fest
verbundener Stift 85 ähnlich einem Bajonettverschluss
eingedreht werden kann. Dadurch ist der Aufsatz 79 in
Achsrichtung fixiert.
Zur Erhöhung der Stabilität kann auch am oberen Ende der
Welle 69 ein Lager 89 vorgesehen sein. Damit der Korb 67
unbehindert von oben be- und entladen werden kann, ist das
Lager 89 vorteilhaft in lösbarem Eingriff mit der Welle 69.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Lager 89 in einen
Deckel 91 integriert, welcher auf die Zentrifuge gelegt
werden kann. Es ist auch denkbar, dass der Deckel 91
schwenkbar an der Zentrifuge 11 angeordnet ist, sodass das
Lager beim Schliessen des Deckels 91 in Eingriff mit der
Welle 69 kommt.
Der Deckel 91 besitzt einen abgesetzten Rand 93, welcher an
den Seitenwänden 95 der Zentrifuge 11 anliegt und dadurch
zentriert wird. Der Deckel 91 kann jedoch ebenso gut mit
Zentrierstiften in seiner Lage fixiert werden. Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht der Deckel 91 aus
einem übers Kreuz verstrebten Ring (nicht dargestellt). Ein
zweiter schwenkbarer Deckel 97, z. B. aus Plexiglas,
verschliesst die Zentrifuge 11. Dadurch lässt sich der
Reinigungsprozess von aussen beobachten. An der Peripherie
des Deckels 91 sowie am oberen Rand der Seitenwänden 95 sind
Nuten 99, 103 eingearbeitet, in welche O-Ringe 101, 105
eingelegt sind. Durch Erzeugen eines Unterdrucks in der
Zentrifuge 11 wird dieselbe selbsttätig gasdicht
verschlossen.
Der Korb 67 ist im Bodenbereich auf einem mit der Welle 69'
der Magnetkupplung 71 fest verbundenen Mitnehmerblock 107
mittels Schrauben 111 festgeschraubt. Der Mitnehmerblock 107
ist durch einen Mitnehmerstift 109 drehfest mit der Welle
69' verbunden. Die Wellen 69 und 69' sind durch einen
Gewindestift 108 miteinander verbunden, wobei die im
Durchmesser etwas dickere Welle 69 den Korb 67 gleichzeitig
festklemmt. Die Welle 69' greift mit ihrem Ende in eine
Bohrung der Welle 69 ein, sodass eine präzise und stabile
Verbindung der beiden Wellen 69., 69' gebildet ist.
An der Seite der Zentrifuge 11 ist eine Füllstandsanzeige 63
vorgesehen, welche im wesentlichen aus einer By-pass-Leitung
besteht. In dieser Leitung befindet sich ein ein
magnetisches Material enthaltender Schwimmer (nicht
dargestellt), welcher mit einem oder mehreren an der Leitung
verschiebbar angeordneten Sensoren zusammenwirken kann
(nicht dargestellt). Im Boden 73 der Zentrifuge befinden
sich mehrere Abflussstutzen 115, 115', welche für einen
raschen Abfluss des Lösungsmittels sorgen.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemässen
Zentrifugiereinrichtung ist zusammengefasst derart, dass
während eines Reinigungsprozesses einer Charge das
Lösungsmittel oder Wasser von einem bestimmten Behälter über
die Zentrifuge 11 jeweils in einen anderen Behälter
weitergeleitet wird, wobei das Lösungsmittel in der Regel
jeweils alle Behälter durchläuft. Dies bedeutet mit Bezug
auf Fig. 1 z. B., dass das Lösungsmittel aus dem Behälter 21,
welchem auch noch Reinigungszusätze begemischt sein können,
zur Vorreinigung der verschmutzten Produkte in Zentrifuge 11
geleitet und dann in einen Auffangbehälter abgelassen wird. Im
nächsten Reinigungszyklus wird das Lösungsmittel oder Wasser
aus dem Behälter 15 in die Zentrifuge 11 gespiesen und dann in
den Behälter 21 geleitet. Beim letzteren Schritt können dem
Lösungsmittel noch Reinigungszusätze beigemischt werden. Beim
darauffolgenden Zyklus wird der Inhalt des Behälters 17 für
die Reinigung verwendet und dann in den Behälter 15 zurückge
leitet. Analog wird der Inhalt des Behälters 19 nach der Rei
nigung in den Behälter 17 geleitet. Der Behälter 19, resp. der
Behälter welcher das frische Lösungsmittel oder Wasser ent
hält, wird am Ende eines Reinigungsprozesses durch reines Lö
sungsmittel oder Wasser aufgefüllt.
Die einzelnen Reinigungsschritte laufen im Detail wie folgt
ab: Nachdem das zu reinigende Schüttgut in die Zentrifuge 11
gebracht worden ist, wird der Unterdruckerzeuger 13 einge
schaltet und das Ventil 57 geöffnet (Ventile 39, 53, 47, 49 ge
schlossen). Sobald ein bestimmter Unterdruck erreicht ist,
wird das Ventil 57 geschlossen und die Ventile 39 und 33 ge
öffnet. Lösungsmittel aus dem Behälter 21 strömt in die Zen
trifuge 11. Sobald ein bestimmtes Flüssigkeitsniveau in der
Zentrifuge 11 erreicht ist (Schaltpunkt der Füllstandsanzei
ge), werden die Ventile 39, 33 geschlossen. Zur Reinigung von
stark verschmutztem Schüttgut kann die Zentrifuge 11 bereits
zu diesem Zeitpunkt für eine bestimmte Zeit in Rotation ver
setzt werden. Durch die Verwirbelung des Schüttgutes und das
Aneinanderschleifen desselben kann der Reinigungseffekt we
sentlich verbessert werden. Eine weitere Verstärkung des Rei
nigungseffekts bei sehr stark verschmutzten Teilen wird durch
eine Beschallung des Schüttguts erreicht. Zur weiteren Verbes
serung des Reinigungseffektes kann das Lösungsmittel auch noch
erwärmt sein. Anschliessend wird das Ventil 53 solange geöff
net, bis in der Zentrifuge 11 Umgebungsdruck herrscht. Danach
wird das Ventil 49 geöffnet und das verschmutzte Reinigungs
mittel fliesst ab (z. B. in den Abwasserkanal). Anschliessend
werden die Ventile 53, 49 wieder geschlossen, das Ventil 57 ge
öffnet und die Zentrifuge 11 auf einen bestimmten Unterdruck
evakuiert. Sobald ein bestimmter Schaltpunkt der Druckmessröh
re erreicht ist, wird die Zentrifuge 11 eingeschaltet. Durch
die Zentrifugalkraft wird das Lösungsmittel aus den Hohlräumen
und Sacklöchern geschleudert. Durch den herrschenden Unter
druck wird das Schüttgut auch dort getrocknet, wo z. B. durch
eine ungünstige Orientierung eines Teils des Schüttgutes ein
Herausschleudern des Lösungsmittels verhindert wird. Dieser
Vorgang dauert üblicherweise zwischen 30 Sekunden und 3 Minu
ten. Zur Verhinderung einer Kondensation an der Zentrifugenau
ssenwand kann dieselbe gleichzeitig von aussen beheizt sein.
Darüberhinaus kann der Trockenvorgang durch eine interne
Strahlungsheizung noch beschleunigt werden. Das Ende des Troc
kenvorganges kann durch einen starken Druckabfall festgestellt
werden.
Es ist darauf hinzuweisen, dass Produkte, welche in einer be
stimmten Orientierung in der Zentrifuge angeordnet werden kön
nen, durch das Zentrifugieren praktisch vollständig getrocknet
werden können. Dies ist z. B. der Fall bei in schwenkbaren Kör
ben angeordneten, kleinen Röhrchen oder Kölbchen, welche nur
eine Öffnung besitzen. Diese werden mit der Öffnung nach unten
in die Körbe gestellt, sodass beim Zentrifugieren das Wasser
oder Lösungsmittel praktisch vollständig weggeschleudert wird.
In so einem Fall kann sich das Evakuieren erübrigen oder dem
Zentrifugieren anschliessen, um das Ende des Trockenvorganges
sicherzustellen respektive festzustellen.
Das durch den oben beschriebenen Ablauf in der Zentrifuge
eventuell angesammelte Restwasser, welches nicht verdampft
wurde, wird nach dem Belüften der Zentrifuge 11 ebenfalls ab
gelassen und aus der Zentrifugiereinrichtung entfernt. Die
oben beschriebenen Schritte definieren den 1. oder niedrigsten
Reinigungszyklus. Danach wird der ganze Vorgang wiederholt,
jedoch mit dem Unterschied, dass Lösungsmittel aus dem nächst
folgenden Behälter 15, 17 oder 19 verwendet wird. Das aus der
Zentrifuge 11 abfliessende Lösungsmittel des 2. Reinigungszy
klus wird dann in den Behälter 21 geleitet. Diesem Lösungsmit
tel, welches zur Reinigung der nächsten Charge Schüttgut ein
gesetzt wird, kann mittels der Dosiereinrichtung 23 noch ein
Reinigungsmittel zudosiert werden.
Im 3. Reinigungszyklus wird Lösungsmittel aus dem nächstfol
genden Behälter eingesetzt, welcher das Lösungsmittel enthält,
das bei der Reinigung der vorangehenden Charge im 4. Reini
gungszyklus verwendet wurde, usw. Durch das beschriebene Vor
gehen kann das Lösungsmittel mehrfach verwendet werden, indem
das Lösungsmittel jeweils zur Reinigung von zunehmend ver
schmutzten Produkten eingesetzt wird. Frisch zugeführtes Lö
sungsmittel wird also in einen der Behälter 15, 17 oder 19 ge
leitet und wandert dann nach jedem Reinigungszyklus in den
nächstfolgenden Behälter, sodass der Verschmutzungsgrad des
Lösungsmittels von Zyklus zu Zyklus zunimmt, respektive das
Schüttgut jeweils mit zunehmend reinerem Lösungsmittel gespült
wird. Durch dieses kaskadenartige Verfahren wird eine rasche
und sehr effiziente Reinigung von Hohlräume aufweisendem
Schüttgut erreicht.
Zur Steuerung des Reinigungsverfahrens hat sich eine Mikropro
zessorsteuerung als zweckmässig erwiesen. Diese steuert die
verschiedenen Ventile, die Pumpen und die Zentrifuge. Ausser
dem können Zustände oder Schaltpunkte des Drucksensors, der
Füllstandsanzeigemittel oder der Temperatursensoren abgefragt
werden. Diese können für eine effiziente Steuerung des Verfah
rens verwendet werden. Spricht z. B. der untere Schaltpunkt ei
ner Füllstandsanzeige an, so werden automatisch die entspre
chenden Ventile geöffnet, um eine weitere Menge Lösungsmittel
dem entsprechenden Behälter zuzudosieren.
Falls anstelle von Wasser biologisch nicht abbaubare Lösungs-
oder Reinigungsmittel eingesetzt werden müssen, die bestimmten
Entsorgungsvorschriften unterliegen, wird die über die Ventile
53, 49 abgelassen Flüssigkeit aus der Zentrifuge 11 nicht in
den Abwasserkanal geleitet, sondern einer Lösungs- oder Reini
gungsmittel-Aufbereitungsanlage zugeführt. Diese kann das Ge
misch z. B. durch fraktionierte (Vakuum-)Destillation wieder in
die einzelnen Komponenten zurückführen, damit diese wiederver
wendet oder gezielt entsorgt werden können. Bei empfindlichen
metallischen Teilen kann das Fluten der Zentrifuge auch mit
Inertgas, z. B. Stickstoff oder Argon, erfolgen.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich besonders für die
Reinigung von Schüttgut mittels Wassers, wobei das Schüttgut
zentrifugiert und beschallt wird. Ein in der Vakuumkammer vor
gängig erzeugter Unterdruck sorgt für eine vollständige Benet
zung der zu trocknenden Teile. Das Trocknen der Teile erfolgt
vorzugsweise durch Zentrifugieren und gleichzeitiges Evakuie
ren, wobei dieser Vorgang durch eine äussere und/oder innere
Beheizung noch beschleunigt werden kann. Die einzelnen Verfah
rensschritte können je nach Bedarf unterschiedlich miteinander
kombiniert oder auch übersprungen werden. Das Verfahren zeich
net sich durch einen geringen Wasserverbrauch und einen guten
Reinigungseffekt aus. Das Verfahren kann automatisch ablaufen.
Claims (17)
1. Reinigungs- und Zentrifugiereinrichtung, insbesondere zum
Reinigen von Hohlräume oder Sacklöcher aufweisendem
Schüttgut, mit einer Zentrifuge (11), welche mit einem Un
terdrucksystem in Verbindung steht, mit wenigstens einem
in der Zentrifuge angeordneten Ultraschallgeber und wenig
stens zwei jeweils ein Lösungsmittel oder ein Lösungsmit
telgemisch aufnehmenden Behältern (15, 17, 19, 21), welche
über mit Ventilen versehenen Leitungen (25) mit der Zen
trifuge (11) in Verbindung stehen, um der Zentrifuge (11)
Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch zuzuleiten, mit
Förderpumpen (41, 43) und Leitungen (25), um das Lösungs
mittel oder das Lösungsmittelgemisch von der Zentrifuge
(11) in die Behälter (15, 17, 19, 21) zurückzuleiten oder
aus der Zentrifuge (11) zu entfernen, und mit wenigstens
einem Behälter (15, 17, 19, 21) mit einer Anschlußstelle
zur Zuführung von frischem Lösungsmittel oder Lösungsmit
telgemisch, sowie mit einer Steuerung zum Inbetriebsetzen
des Unterdrucksystems zum Evakuieren der Zentrifuge (11)
vor dem Öffnen der Ventile in den Leitungen (25) zum Zu
leiten von Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Mikroprozessorsteuerung zur Steuerung und/oder
Überwachung der Zentrifugiereinrichtung, insbesondere der
Ventile, der Temperatursensoren, des Ultraschallgebers und
des Unterdrucksystems vorgesehen sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zentrifuge (11) einen lösungsmitteldurchlässigen
Korb (67) zur Aufnahme des Schüttgutes besitzt, welcher im
Querschnitt ungefähr parabelförmig ist und drehfest mit
einer Welle (69, 69') der Zentrifuge (11) verbunden ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Welle (69, 69') durch wenigstens zwei in Abstand
voneinander angeordnete Lager (89, 90) gelagert ist, wel
che an der Zentrifuge (11) vorgesehen sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Welle (69, 69') an einem Ende in lösbarem Eingriff
mit dem Lager (89) ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Dosiereinrichtung (23) zur Zudosierung eines Rei
nigungsmittels zum Lösungsmittel vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Behälter (15, 17, 19, 21, 24) und die Zentrifuge
(11), Füllstandsanzeigemittel (63) mit wenigstens oberen
und unteren, einstellbaren Schaltpunkten aufweisen, welche
mit der Mikroprozessorsteuerung in Verbindung stehen.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zentrifuge (11) eine Druckmeßröhre (55) mit Grenz
wertschaltern aufweist, welche mit der Mikroprozes
sorsteuetung in Verbindung steht.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens 4 Behälter (15, 17, 19, 21) vorgesehen
sind.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine äußere Begleitheizung an der Zentrifuge vorgese
hen ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Zentrifuge eine Heizung, z. B. eine Strahlungs
heizung, vorgesehen ist.
12. Verfahren zur Reinigung von Hohlräume oder Sacklöcher auf
weisendem Schüttgut in einer mit einem Unterdrucksystem
verbundenen Zentrifuge (11) mittels Zentrifugieren und Un
terdruckerzeugung, bei dem das Schüttgut mit einem Lö
sungsmittel oder einem Lösungsmittelgemisch in einem meh
rere Zyklen umfassenden Reinigungsprozeß behandelt wird,
wobei das Lösungsmittel eines bestimmten Zyklus jeweils im
Reinigungsprozeß der nächsten Charge im nächstniedrigeren
Zyklus eingesetzt und das Lösungsmittel oder Lösungsmit
telgemisch des niedrigsten Reinigungszyklus aus dem Kreis
lauf entfernt wird, bei dem in einem Zyklus die Zentrifuge
(11) mit dem Schüttgut jeweils evakuiert und das Lösungs
mittel oder das Lösungsmittelgemisch anschließend in die
Zentrifuge (11) eingelassen wird, bis das Schüttgut be
deckt ist, bei dem danach das Schüttgut mit dem Lösungsmittel
in der Zentrifuge (11) rotiert und dabei in zumin
dest einem Zyklus mit Ultraschall beaufschlagt wird, bei
dem das Lösungsmittel danach aus der Zentrifuge (11) abge
lassen und in einem Behälter (15, 17, 21) zwischengelagert
wird und bei dem die Zentrifuge (11) danach in Betrieb ge
setzt und gleichzeitig zum Vakuumtrocknen evakuiert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch des nied
rigsten Zyklus jeweils ein Reinigungsmittel zudosiert
wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schüttgut mit dem Lösungsmittel zum Spülen zentri
fugiert und mit Ultraschall beaufschlagt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Lösungsmittel Wasser und als Reinigungsmittel ein
oberflächenaktives Mittel oder Netzmittel verwendet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vakuumkammer oder Zentrifuge zusätzlich von außen
beheizt und/oder die zu trocknenden Teile innen z. B. mit
einer Strahlungsheizung erwärmt werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Evakuieren zum Vakuumtrocknen auch vor oder nach
dem Inbetriebsetzen der Zentrifuge (11) erfolgen kann, und
daß möglicherweise in der Zentrifuge (11) angesammeltes
Restwasser ebenfalls abgelassen und in den besagten Behäl
ter (15, 17, 19, 21) geleitet wird.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1995146602 DE19546602C2 (de) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | Vakuum-Zentrifugiereinrichtung und Vakuum-Reinigungs- und Trocknungsverfahren |
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DE19546602A1 DE19546602A1 (de) | 1997-06-19 |
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19546602C2 (de) |
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1995
- 1995-12-13 DE DE1995146602 patent/DE19546602C2/de not_active Expired - Fee Related
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DE19546602A1 (de) | 1997-06-19 |
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