DE19909197A1

DE19909197A1 - Ultraschall-Reinigungsanlage

Info

Publication number: DE19909197A1
Application number: DE19909197A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Gradewald
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1999-03-03
Publication date: 1999-11-25
Also published as: DE29805627U1

Abstract

Es ist eine Ultraschall-Entgrat- und Reinigungsanlage beschrieben, mit deren Hilfe Gratrückstände bei Hohlstrukturen aufweisenden Werkstücken, wie Ventilgehäusen, Verteilerelementen, Pumpengehäusen und anderen Bauteilen für Einspritzanlagen für Verbrennungsanlagen, Hydraulik- und Pneumatikanlagen und andere Anwendungsgebiete, insbesondere an Verteilerkanälen, Steuerkanten und anderen gratbehafteten Werkstückkanten beseitigt werden können. Die Anlage umfaßt einen wannenförmigen Behälter zur Aufnahme von Reinigungs- bzw. kavitationsbildenden Flüssigkeiten, eine schaftförmige Ultraschall-Sonotrodeneinrichtung, die in die Hohlstruktur des Werkstücks einbringbar und relativ zu diesem hin- und herbewegbar ist, sowie eine in den Behälter einbringbare Einspannvorrichtung zum Einspannen des Werkstücks unter definierter Ausrichtung desselben in bezug auf die Lage der Hohlstruktur.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultraschall-Entgratungsanlage zum Entfernen von Gratrückständen bei Hohlstrukturen auf weisenden Werkstücken wie Ventilgehäusen, Verteilerelemen ten, Pumpengehäusen und anderen Bauteilen für Einspritzan lagen für Verbrennungsanlagen Hydraulikanlagen, Pneumatik anlagen oder andere Anwendungsgebiete mit mindestens einem Verteilerkanal und mindestens einer Steuerkante und/oder sonstigen gratbehafteten Werkstückkanten.

Solche Werkstücke bedürfen nach ihrer Herstellung einer sorgfältigen Entfernung von Feingraten und Reinigung. Dieser Prozeß ist notwendig, weil derartige, sich bei bestimmungs gemäß er Verwendung lösende Partikel die ordnungsgemäße Funk erheblich beeinträchtigen können, da sie die Strömungs- und Durchströmverhältnisse von nachgeschalteten Ventilen bis hin zur Verstopfung beeinflussen und so zu Störungen an Aggregaten, Motoren und dgl. führen können.

Nach dem praktizierten Stand der Technik erfolgt bislang eine entsprechende Behandlung solcher Werkstücke auf me chanischem Wege, z. B. durch Bürsten, mittels thermischer Verfahren wie bsp. Thermoschock oder auf andere aufwendige Art und Weise. Bei der Thermoschock-Behandlung tritt zudem starker Rostbefall an Stahl- Sphäro- oder Stahlgußteilen auf, der anschließend entfernt werden muß. Außerdem werden durch die Rostbildung und nachfolgende Beize Werkstückober flächen, insbesondere gehonte Flächen beschädigt. Desweiteren lassen sich Rostrückstände an manchen Stellen nur ungenügend entfernen, so daß späterhin Störungen an Aggregaten auftre ten können.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Entgratungs- und Rei nigungsanlage zu schaffen, mit der eine effizientere Entgrat ung und Reinigung derartiger Werkstücke erreichbar ist, wobei sich die verbesserte Effizienz auch auf die erforderliche Einwirkdauer des Entgratungs- und Reinigungsprozesses bezieht.

Diese Aufgabe wird bei einer Entgratungs- und Reinigungsan lage der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß sie umfaßt: einen wannenförmigen Behälter zur Aufnahme von Reinigungs- bzw. kavitationsbildenden Flüssigkeiten, min destens eine schaftförmige Ultraschall-Sonotrodeneinrichtung, die in die Hohlstruktur des Werkstücks einbringbar ist, so wie eine in den Behälter einbringbare Einspannvorrichtung zum Einspannen des Werkstücks unter definierter Ausrichtung desselben in Bezug auf die Lage des zentralen Verteilerkanals.

Dabei kann die Ultraschall-Sonotrodeneinrichtung mindestens eine Ultraschall-Vollsonotrode oder Ultraschall-Hohlsono trode mit einem Hohlschaft umfassen, die eine; Vielzahl von im wesentlichen radial angeordneten Spüldüsen aufweist.

Eine besonders effektvolle Behandlung des Werkstücks ist er reichbar, wenn die Ultraschall-Sonotrode in den Verteiler kanal desselben hineinragend angeordnet ist und dabei die Ultraschall-Sonotrode im Verhältnis zum Werkstück hin- und herbewegbar ist. Eine einfache Handhabung kann erzielt werden, wenn die Einspannvorrichtung mit einer Grundplatte ausge stattet wird, die über mindestens zwei Zuganker mit einer Deckelplatte lösbar verbunden ist, wobei das Werkstück zwi schen diesen Platten einspannbar und dabei mittels Adapter in Bezug auf den Verteilerkanal des Werkstücks ausgerichtet fixierbar ist. Dabei können die Zuganker der Einspannvorricht ung rohrförmig mit im wesentlichen radial nach innen gerich teten Sprühbohrungen ausgebildet sein. Für eine gute Spülung und eine Steigerung der Nutzungsdauer des Bades kann ein Pump-/Filtersystem vorgesehen sein, das mit dem Hohlraum der Ultraschall-Hohlsonotrode, dem Verteilerkanal des Werkstücks und dem der Zuganker verbunden ist, wobei ein Mehrwegeventil zur steuerbaren Beaufschlagung dieser Verbindungen vorgese hen sein kann.

Die mit dieser Anlage erzielbaren Vorteile bestehen insbe sondere darin, daß die Ultrabeschallung der Steuerkanten in unmittelbarer Nähe der Ultraschall-Sonotrode erfolgt, wobei die Hin- und Herbewegung der Ultraschall-Sonotrode diesen Prozeß noch beschleunigt, weil die maximalen Schwingungs amplituden mehrfach an den zu entgratenden Kanten vorbei geführt werden. Die Einleitung von Spülflüssigkeit in den Hohlraum der Ultraschall-Hohlsonotrode während deren Akti vierung bringt weiter den Vorteil mit sich, daß abgelöste Gratteile und andere Partikel sicher ausgeschwemmt werden, so daß sie durch das Pump-/Filtersystem ausgefiltert werden können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Anlage in Funktionsstel lung,

Fig. 2 ein Teil-Längsschnitt durch die schaftförmige Ultra schall-Sonotrode.

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Ventilgehäuse als zu be handelndes Werkstück.

Gemäß Fig. 1 ist der Funktionsteil der erfindungsgemäßen Reinigungsanlage in einem schrankartigen Gehäuse 1 unterge bracht. Das Gehäuse 1 ist oben offen und nimmt einen Behäl ter 2 auf, der topfförmig gestaltet ist und an seinem oberen Ende einen Außenflansch 3 aufweist, der das Gehäuse 1 nach oben abschließt. Der Behälter 2 ist vorzugsweise als Hohl säule mit quadratischem Querschnitt ausgeführt und mit einer Bodenwand 4 versehen, wobei an dieser und den Seitenwänden 5 außen angeordnete Ultraschallschwinger 6 befestigt sind. Durch das obere offene Ende des Behälters 2 ist eine Ein spannvorrichtung 7 einbringbar. Diese weist eine Deckel platte 8 und eine Grundplatte 9 auf, die durch vorzugsweise vier Zuganker 10 lösbar miteinander verbindbar sind.

Die Zuganker sind vorzugsweise paarweise einander gegenüber liegend angeordnet und bestehen aus Rohren gegeneinander ge richteten und über die ganze Länge verteilten Sprühbohrungen 11. Die Deckelplatte 8 weist einen Flüssigkeitsanschluß 12 auf, der mit dem Hohlraum jedes Zugankers 10 in Verbind ung steht und ist mit einem Innenrezess zur Aufnahme eines Adapterflansches 13 versehen. Dieser ist an seiner Innensei te mit einem Adapter 14 zur Zentrierung des Werkstücks 15 ausgestattet während an seiner Außenseite ein Ultraschall- Prozessor 16 befestigt ist. Dieser ist mit einer schaftför migen Ultraschall-Sonotrode 17 ausgerüstet, die zentral durch den Adapterflansch 13 hindurch- und in den Bereich zwischen der Deckelplatte 8 und der Grundplatte 9 hineinragt. Die Ultraschall-Sonotrode ist rohrförmig ausgebildet und mit einer Vielzahl von radial angeordneten Spüldüsen 18 versehen (Fig. 2) Die Spüldüsen stehen mit einem Flüssigkeitsanschluß 19 in Verbindung.

Das zu behandelnde, eingangs beschriebene Werkstück 15 wird zunächst auf die Grundplatte 9 unter Zentrierung durch eine dort befindliche Zentriernabe 20 aufgesetzt, wobei eine An passung an unterschiedliche Anschlußdurchmesser durch Adap terringe 21 erfolgen kann. Es wird dann der Adapterflansch 13 mit dem auf diesem befestigten Ultraschall-Prozessor 16 in den Innenrezess der Deckelplatte 8 eingesetzt, wobei die schaftförmige Ultraschall-Sonotrode 17 in den Verteilerkanal 22 des Werkstücks 15 eingeführt wird. Eine Anpassung an die Länge des Verteilerkanals kann durch Adapter 23 erfolgen, mit dem bzw. denen der Abstand des Ultraschall-Prozessors 16 zum Adapterflansch 13 veränderbar ist. Dieser ist zur Beauf schlagung des Verteilerkanals 22 mit Reinigungsflüssigkeit mit einem Flüssigkeitsanschluß 24 versehen.

Die Flüssigkeitsanschlüsse 12,19 und 24 sind mit einem Mehr wegeventil 25 verbunden, in dessen von einer Pumpe 26 kom menden Zuleitung 27 ein Vorfilter 28 und ein Feinfilter 29 sowie ein Durchlauferhitzer 30 angeordnet sind. Die Saugseite der Pumpe 26 steht mit der Bodenwand 4 des Behälters 2 in Verbindung und kann über ein Dreiwegeventil 31 mit einem Vor lagebehälter 33 für die Reinigungsflüssigkeit verbunden werden. Dieses Ventil und/oder die Pumpe kann mittels eines Niveau- Wächters 32 beeinflußt werden.

Entsprechend einer bewährten Ausführung der erfindungsgemäßen Anlage hat der Behälter 2 ein Querschnittsmaß von ca. 250 mal 250 mm und eine Länge von ca. 1000 mm, ist die Einspann vorrichtung 7 für eine Werkstücklänge von ca. 900 mm vorge sehen und hat die Ultraschall-Sonotrode 17 einen Durchmes ser von ca. 7 mm. Bei geringeren Werkstücklängen besteht die Möglichkeit der Anpassung durch Auswechseln des Adapters 23, der zu diesem Zweck vorzugsweise aus Distanzstücken zum Län genausgleich zusammengesetzt ist. Ebenfalls zur Längenan passung an das Werkstück können Ultraschall-Sonotroden ver schiedener Länge eingesetzt werden. Es kann aber auch zu diesem Zweck eine Angleichung mittels Distanzhülsen zwischen dem Ultraschall-Prozessor 16 und dem Adapterflansch 13 erfol gen.

Das in Fig. 3 dargestellte gewöhnliche Ventilgehäuse ist ein wesentliches Beispiel für Werkstücke, die mit der erfindungs gemäßen Anlage bearbeitet werden können.

Die entscheidenden Wirkorte sind mit einem Kreis markiert.

Claims

1. Ultraschall-Entgratungsanlage zum Entfernen von Gratrück- bei Hohlstrukturen aufweisenden Werkstücken, wie Ventilge häusen, Verteilerelementen, Pumpengehäusen und anderen Bau teilen für Einspritzanlagen für Verbrennungsanlagen, Hydrau likanlagen, Pneumatikanlagen oder andere Anwendungsgebiete mit mindestens einem zentralen Verteilerkanal und mindestens einer Steuerkante und/oder sonstigen gratbehafteten Werkstück kanten, umfassend
einen wannenförmigen Behälter (2) zur Aufnahme von Reini gungs- bzw. kavitationsbildenden Flüssigkeiten, mindestens eine schaftförmige Ultraschall-Sonotrodenein richtung (16), die in die Hohlstruktur des Werkstücks ein bringbar ist,
eine in den Behälter einbringbare Einspannvorrichtung (7) zum Einspannen des Werkstücks unter definierter Ausrichtung desselben in Bezug auf die Lage des zentralen Verteilerkanals.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Sonotrodeneinrichtung (16) mindestens eine Ultraschall-Vollsonotrode oder Ultraschall-Hohlsonotrode (17) mit einem Hohlschaft umfaßt, die eine Vielzahl von im wesentlichen radial angeordnete Spüldüsen (18) aufweist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Einspannvorrichtung (7) eine Grundplatte (9) aufweist, die über mindestens zwei Zuganker (10) mit einer Deckelplatte (8) lösbar verbunden ist, wobei das Werkstück zwischen diesen Platten einspannbar und dabei mittels Adap ter (14/21) in Bezug auf den Verteilerkanal (22) des Werk stücks ausgerichtet fixierbar ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuganker (10) der Einspannvorrichtung (7) rohrförmig mit im wesentlichen radial nach innen gerich teten Sprühbohrungen (11) ausgebildet sind.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlschaft der Ultraschall-Sonotro de (17) an seinem distalen Ende mit mindestens einer im we sentlichen axial ausgerichteten Spülbohrung versehen ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Sonotrodeneinrichtung (16) einen Ultraschall-Prozessor aufweist, der auf der als Ab deckung für den Behälter (2) ausgeführten Deckelplatte (8) angeordnet ist, wobei die Ultraschall-Sonotrode (17) diese durchdringt.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekenn zeichnet durch ein Pump-/Filtersystem, das mit dem Hohlraum der Ultraschall-Hohlsonotrode, dem Verteilerkanal (22) des Werkstücks und dem der Zuganker (10) verbunden ist, wobei ein Mehrwegeventil (25) zur steuerbaren Beaufschlagung dieser Verbindungen vorgesehen ist.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Sonotrode in den Vertei lerkanal des Werkstücks hineinragend angeordnet ist und im Verhältnis zu diesem hin- und herbewegbar ist.