DE19714603C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Werkstücken - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Werkstücken

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Werkstücken.
Aus DE 43 17 862 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, die zur Reinigung von Werkstücken in einem Waschtank dienen. Durch Erzeugen eines Unterdrucks in dem Waschtank wird Flüssigkeit über Leitungsverbindungen aus einem Tank einge­ saugt, wobei die Flüssigkeit die Werkstücke in Form eines drucklosen Schwalls überspült. Ein Reinigungseffekt soll durch in das Flüssigkeitsbad eingeblasene Luft erzielt werden.
Eine derartige Vorrichtung zur Reinigung von Werkstücken, bei der Druckluft in ein Waschflüssigkeitsbad zur Reinigung der darin befindlichen Werkstücke eingeblasen wird, ist weiterhin aus DE 92 17 047 U1 bekannt.
Bei einer aus DE 37 02 675 A1 bekannten Vorrichtung erfolgt eine Reinigung von Werkstücken mittels eines Hochdruckflüssig­ keitsstrahls.
Die genannten Verfahren bzw. Vorrichtungen weisen den Nachteil auf, daß sie lediglich für größere Werkstücke ohne Engspaltge­ ometrien bzw. kapillarer Einschlüsse einen ausreichenden Rei­ nigungseffekt erzielen. Kleine Werkstücke mit kapillaren Öff­ nungen, insbesondere Schüttgüter, sind ohne höher dosierte chemische Zusätze mit diesem Verfahren bzw. Vorrichtungen nicht zufriedenstellend zu reinigen.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, durch welche Werk­ stücke, insbesondere kleine Werkstücke als Schüttgut und/oder größere Werkstücke mit Engspalt-Geometrien bzw. kapillaren Einschlüssen mit minimalsten chemischen Reinigungszusätzen von Schmutzrückständen auf deren Oberfläche gereinigt werden kön­ nen. Dieses Problem wird durch ein Verfahren mit folgenden Verfahrensschritten gelöst:
  • - Erzeugen eines Unterdrucks in einem Reinigungsbehälter;
  • - Fluten des Reinigungsbehälters bis zu einem vorgegebenen Flüssigkeitspegelstand;
  • - Einbringen von Reinigungsflüssigkeit und gegebenenfalls eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserdampf unter Überdruck, über eine Spritzreinigungs­ einheit in den Reinigungsbehälter bei Beibehaltung des Flüssigkeitspegelstandes;
  • - Drehen der Spritzreinigungseinheit in dem Reinigungs­ behälter;
  • - Drehen eines Werkstückträgers in dem Reinigungsbehälter derart, daß die Werkstücke einen oberhalb und unterhalb des Flüssigkeitspegelstandes befindlichen Bereich passie­ ren.
Während des Verfahrens gelangt Reinigungsflüssigkeit unter Druck über die Spritzreinigungseinheit in den Innenraum des Reinigungsbehälters. Hierbei kommt es im Bereich oberhalb des Flüssigkeitspegels aufgrund des Unterdrucks in dem Reinigungs­ behälter zu Spontanverdampfungen, wobei es aufgrund der großen Energie der auf die Werkstücke prallenden Gasteilchen zu einem zusätzlichen Reinigungseffekt der durch den Werkstückträger gehaltenen Werkstücke kommt. Im Bereich unterhalb des Flüs­ sigkeitspegels kommt es bei Austreten der Reinigungsflüssig­ keit aus den Auslaßdüsen zu Verwirbelungen und Kavitations­ effekten, woraus ein zusätzlicher Reinigungseffekt der Werk­ stücke im Bereich unterhalb der Flüssigkeitspegel resultiert. Die Verwirbelungs- und Kavitationseffekte werden durch Abgabe eines gasförmigen Mediums aus der Spritzreinigungseinheit während des Reinigungsprozesses verstärkt.
Wegen der Rotationsbewegung des die Werkstücke aufnehmenden Werkstückträgers passieren diese immer wieder die Flüssig­ keitsoberfläche, die einen besonders reinigungsaktiven Bereich darstellt. Dort kommt es durch das Auftreffen der Reinigungs­ flüssigkeit aus den Auslaßdüsen und durch das durch die Wer­ zeugträgerrotation bedingte permanente Aufwühlen der Ober­ fläche zu permanenten Spontanverdampfungen und Verwirbelungen. Der sich dort ausbildende Grenzbereich zwischen Flüssigkeits- und Gasphase ist besonders reinigungseffektiv.
Vorteilhafterweise weist das Verfahren folgende Verfahrens­ schritte zum Trocknen von Werkstücken auf:
  • - Entfernen von Reinigungsflüssigkeit über einen Flüssig­ keitsablauf aus dem Reinigungsbehälter;
  • - Einbringen eines gasförmigen Mediums einer vorgebbaren Temperatur unter Unter-, Normal- oder Überdruck über die Spritzreinigungseinheit in den Reinigungsbehälter (1).
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht folgende Verfahrensschritte zur Trocknung der Werkstücke vor:
  • - Entfernen der Reinigungsflüssigkeit aus dem Reinigungs­ behälter;
  • - Aufheizen des Reinigungsbehälters mittels außen ange­ brachter Heizvorrichtungen;
  • - Erzeugen eines Unterdrucks in dem Reinigungsbehälter und Absaugen von Flüssigkeitsdämpfen über eine Absaugöffnung.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Reini­ gung von Werkstücken mit folgenden Merkmalen:
  • - Einem Reinigungsbehälter mit einem regelbaren Flüssig­ keitsablauf und einer Absaugöffnung, in welchem ein Un­ terdruck erzeugbar ist;
  • - einem in dem Reinigungsbehälter drehbar angeordneten Werkstückträger;
  • - einer in dem Reinigungsbehälter drehbar angeordneten Spritzreinigungseinheit mit Auslaßdüsen für Reinigungs­ flüssigkeit und/oder ein gasförmiges Medium.
Der Aufbau und die Funktionsweise der Vorrichtung zum Reinigen von Werkstücken bzw. das erfindungsgemäße Verfahren werden nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung (10) zum Reinigen von Werk­ stücken in Längsrichtung im Querschnitt. Die Vorrichtung (10) weist einen im wesentlichen zylindrischen Reinigungsbehälter (1) auf, in welchem ein Werkstückträger (2) drehbar um die Zylinderachse oder eine hierzu parallele Achse angeordnet ist. Eine Spritzreinigungseinheit (3, 3') besteht im vorliegenden Fall aus zwei parallel zueinander angeordneten Rohrschleifen, welche jeweils über in den Reinigungsbehälter (1) hineinfüh­ rende Zuleitungen mit Reinigungsflüssigkeit und/oder einem gasförmigen Medium versorgt werden. Die Zuleitung (7) in Fig. 1 ist lediglich angedeutet, eine notwendige Verbindung zwi­ schen der Zuleitung (7) und der Spritzreinigungseinheit (3, 3') ist in Fig. 1 nicht dargestellt.
Die Spritzreinigungseinheit (3, 3') weist eine Vielzahl von Auslaßdüsen (6) auf, über welche Reinigungsflüssigkeit und/- oder ein gasförmiges Medium aus der Spritzreinigungseinheit (3, 3') in den Innenraum des Reinigungsbehälters (1) gelangt.
Die Spritzreinigungseinheit (3, 3') ist ebenfalls um die Achse des Reinigungsbehälters (1) bzw. um eine dazu parallele Achse drehbar. Sowohl Spritzreinigungseinheit (3, 3') als auch der Werkstückträger (2) sind im Uhrzeigersinn und gegen den Uhr­ zeigersinn drehbar.
Der Reinigungsbehälter (1) weist einen Flüssigkeitsablauf (4) auf, der das Abfließen von Reinigungsflüssigkeit aus dem Rei­ nigungsbehälter (1) ermöglicht. Das Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsablaufs (4) kann so geregelt werden, daß innerhalb des Reinigungsbehälters (1) ein vorgegebener Flüssigkeits­ pegelstand gehalten wird. In Fig. 1 und 2 sind beispielhaft die Pegel zweier unterschiedlicher Flüssigkeitsstände (8, 8') eingezeichnet.
Der Reinigungsbehälter (1) besitzt weiterhin eine Absaugöff­ nung (5), an welcher beispielsweise eine Vakuumpumpe ange­ schlossen ist. Über die Absaugöffnung (5) können so Wasser­ dämpfe und andere gasförmige Medien aus dem Reinigungsbehälter (1) abgesaugt werden, um einen Unterdruck zu erzeugen.
Fig. 2 zeigt die in Fig. 1 dargestellte Anordnung in einer Querschnittsdarstellung entlang einer in Fig. 1 eingezeichne­ ten Linie A-A'. Aus Fig. 2 wird die Anordnung der beiden Rohrschleifen deutlich, welche die Spritzreinigungseinheit (3, 3') bilden. In dem dargestellten Beispiel dient eine der bei­ den Rohrschleifen zur Abgabe von Reinigungsflüssigkeit in den Innenraum des Reinigungsbehälters (1), während die andere zur Abgabe eines gasförmigen Mediums in den Innenraum des Reini­ gungsbehälters (1) dient. Durch diese Kombination besteht die Möglichkeit, die Werkstücke sowohl zu reinigen als auch zu trocknen. So kann während des Reinigungsprozesses Reinigungs­ flüssigkeit und ein gasförmiges Medium, beispielsweise Luft oder Wasserdampf, über die Spritzreinigungseinheit (3, 3') abgegeben werden, während bei einem nachfolgenden Trocknungs­ prozeß, bei welchem die Reinigungsflüssigkeit aus dem Reini­ gungsbehälter (1) entfernt ist, nur noch ein gasförmiges Medi­ um, beispielsweise Luft, über die Spritzreinigungseinheit (3, 3') in den Innenraum des Reinigungsbehälters (1) abgegeben wird.
Während des Betriebs der Vorrichtung wird Reinigungsflüssig­ keit unter Druck (beispielsweise 3 bis 6 bar) durch die Zu­ führleitung (7) zugeführt und von der Spritzreinigungseinheit (3, 3') in den Innenraum des Reinigungsbehälters (1) abge­ geben. Hierbei kommt es im Bereich oberhalb des Flüssigkeits­ pegels (8, 8') aufgrund des Unterdrucks in dem Reinigungs­ behälter (1) zu Spontanverdampfungen, wobei es aufgrund der großen Energie der auf die Werkstücke prallenden Gasteilchen zu einem zusätzlichen Reinigungseffekt der Werkstücke kommt. Im Bereich unterhalb des Flüssigkeitspegels (8, 8') kommt es bei Austreten der Reinigungsflüssigkeit aus den Auslaßdüsen (6) zu Verwirbelungen und Kavitationseffekten, woraus ein zusätzlicher Reinigungseffekt der Werkstücke im Bereich un­ terhalb der Flüssigkeitspegel (8, 8') resultiert. Die Verwir­ belungs- und Kavitationseffekte lassen sich zusätzlich durch Abgabe eines gasförmigen Mediums aus der Spritzreinigungs­ einheit (3, 3') während des Reinigungsprozesses verstärken.
Zusätzliche Verwirbelungseffekte während des Reinigungsprozes­ ses lassen sich dadurch erzeugen, daß die Spritzreinigungsein­ heit (3, 3') und der Werkstückträger (2) die Rotationsrichtung während des Reinigungsprozesses immer wieder ändern.
Nach Beendigung des Reinigungsprozesses besteht die Möglich­ keit, die Flüssigkeit bis auf Reste über die Ablauföffnung (4) aus dem Reinigungsbehälter (1) zu entfernen und nachfolgend die Werkstücke mittels Luft, welche bei Unter-, Normal- oder Überdruck und hoher Temperatur (80 bis 150°C) über die Spritzreinigungseinheit (3, 3') an den Innenraum des Reini­ gungsbehälters (1) abgegeben wird, zu trocknen.
Eine weitere Möglichkeit, die gereinigten Werkstücke nach Beendigung des Reinigungsprozesses zu trocknen, besteht darin, die Flüssigkeit bis auf Reste über die Ablauföffnung (4) aus dem Reinigungsbehälter (1) zu entfernen und nachfolgend den Reinigungsbehälter (1) mittels außen angebrachter Heizvor­ richtungen, welche in den Figuren nicht näher dargestellt sind, aufzuheizen. Über eine an die Absaugöffnung (5) ange­ schlossene Vakuumpumpe wird ein Unterdruck in den Reinigungs­ behälter (1) erzeugt, wobei weiterhin Flüssigkeitsdämpfe aus dem Reinigungsbehälter (1) abgesaugt werden.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung (10), die an einer Vorderseite eine Öffnung (9) zum Einbringen der Werkstücke aufweist.

Claims (5)

1. Verfahren zum Reinigen von Werkstücken gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
  • 1. Erzeugen eines Unterdrucks in einem Reinigungsbehäl­ ter (1);
  • 2. Fluten des Reinigungsbehälters (1) bis zu einem vorgegebenen Flüssigkeitspegelstand (8, 8');
  • 3. Einbringen von Reinigungsflüssigkeit und gege­ benenfalls eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserdampf unter Überdruck über eine Spritzreinigungseinheit (3, 3') in den Reini­ gungsbehälter (1) bei Beibehaltung des Flüssigkeits­ pegelstandes (8, 8');
  • 4. Drehen der Spritzreinigungseinheit (3, 3') in dem Reinigungsbehälter (1);
  • 5. Drehen des Werkstückträgers (2) in dem Reinigungs­ behälter (1), derart, daß die Werkstücke einen ober­ halb und unterhalb des Flüssigkeitspegelstandes (8, 8') befindlichen Bereich passieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte zum Trocknen von Werkstücken:
  • 1. Entfernen der Reinigungsflüssigkeit aus dem Reini­ gungsbehälter (1);
  • 2. Einbringen eines gasförmigen Mediums einer vorgebba­ ren Temperatur unter Unter-, Normal- oder Überdruck über die Spritzreinigungseinheit (3, 3') in den Reinigungsbehälter (1).
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte zum Trocknen von Werkstücken:
  • 1. Entfernen der Reinigungsflüssigkeit aus dem Reini­ gungsbehälter (1);
  • 2. Aufheizen des Reinigungsbehälters (1) mittels außen angebrachter Heizvorrichtungen;
  • 3. Erzeugen eines Unterdrucks in dem Reinigungsbehälter (1) und Absaugen von Flüssigkeitsdämpfen über eine Absaugöffnung (5).
4. Vorrichtung zur Reinigung von Werkstücken gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
  • 1. einem Reinigungsbehälter (1) mit einem regelbaren Flüssigkeitsablauf (4) und einer Absaugöffnung (5), in welchem ein Unterdruck erzeugbar ist;
  • 2. einem in dem Reinigungsbehälter (1) drehbar angeord­ neten Werkstückträger (2);
  • 3. einer in dem Reinigungsbehälter (1) drehbar angeord­ neten Spritzreinigungseinheit (3, 3') mit Auslaßdü­ sen (6) für Reinigungsflüssigkeit und/oder ein gas­ förmiges Medium.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungsbehälter (1) außen angebrachte Heizvorrich­ tungen aufweist.
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