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Die
Erfindung betrifft eine Maschine zum Behandeln von Schüttgut
aus industriellen Massenteilen in Flüssigkeiten, mit einer
Kammer, in der eine Behandlungstrommel mit drehbarer Achse angeordnet
ist. Das hiermit angesprochen Behandeln von Schüttgut aus
industriellen Massenteilen in Flüssigkeiten bezieht sich
vorrangig auf Reinigungsvorgänge, die auf Herstellungs-
und Bearbeitungsschritte folgen, bei denen die Massenteile verölt
oder in anderer Weise verschmutzt worden sind. Das Behandeln kann
sich jedoch auch auf ein Beschichten der Massenteile nach erfolgter
Reinigung erstrecken. Schließlich kann das Behandeln chemisch-mechanischer
Art zum Zweck des Entgratens oder Polierens sein.
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Maschinen
der genannten Art mit horizontaler Trommelachse sind in Form von
Schneckenwäschern bekannt, bei denen die Massenteile eine
rohrartige Trommel mit Schneckengang bei langsamer Umlaufgeschwindigkeit
der Trommel in eine Richtung durchlaufen. Eine Behandlung in verschiedenen Wasch-
oder Reinigungsflüssigkeiten mit zunehmender Sauberkeit
ist hierbei nicht möglich. Ebensowenig können
ein vorangehender Abschleudervorgang zum Entfernen von Schneidöl
oder -emulsion oder ein nachgeschalteter abschließender
Trockenvorgang hiermit durchgeführt werden. Dies ist bisher ausschließlich
bei Anlagen mit mehreren Maschinen mit vertikaler Trommelachse gegeben,
bei denen die Massenteile in Einsatzkörben von Maschine
zu Maschine transportiert werden. Der Aufwand für die Transportmittel
ist hierbei erheblich. Die mit verschließbaren Deckeln
versehenen Maschinen selber sind ebenfalls relativ aufwendig.
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Aus
der
US 4 399 828 ist
ein Verfahren und eine Anordnung zur Behandlung von Teilen in Flüssigkeiten
bekannt, bei der mehrere in Reihe geschaltete einzelne Maschinen
mit in beiden Drehrichtungen antreibbaren im wesentlichen zylindrischen
Behandlungstrommeln mit horizontaler Achse verwendet werden. Die
Trommeln weisen eine schneckengangartige Beschaufelung aus, so daß bei
einer ersten Drehrichtung der Trommel die Teile zur Behandlung in
der Trommel umgewälzt werden und bei einer zweiten Drehrichtung
der Trommel die Teile aus der Trommel herausbefördert werden.
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Aus
der
DE 31 27 390 A1 ist
eine Galvanisierungseinrichtung bekannt, die eine Trommel in Form eines
um seine Längsachse drehbaren Zylinders umfaßt,
die innere Führungsmittel aufweist, so daß bei einem
drehenden Antrieb der Trommel Teile in einer vorgegebenen Richtung
von einem ersten offenen Ende zu einem zweiten offenem Ende geführt,
bzw. gefördert werden.
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Aus
der
FR 53 551 ist eine
Maschine zum Behandeln von Metallteilen in Flüssigkeiten
mit einer Trommel mit horizontaler Drehachse und einer innenliegenden
archimedischen Schraube bekannt, die in beiden Drehrichtungen, einerseits
zum Umwälzen der Metallteile in der Trommel, andererseits
zum Herausbefördern der Metallteile aus der Trommel wahlweise
antreibbar ist.
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Hiervon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Maschinen der
letztgenannten Art in einfacher Bauweise bereitzustellen, die auf günstige
Weise befüllt, betrieben und entleert werden können.
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Die
Lösung hierfür besteht in einer Maschine mit folgenden
Merkmalen:
- – die Behandlungstrommel
hat eine ständig offene koaxiale Einfüllöffnung
und einen ständig offenen koaxialen Austragsstutzen,
- – die Behandlungstrommel hat eine schneckengangartige
Innenbeschaufelung, die mit axialen Abstand von der Eingangsöffnung
beginnt und zumindest bis an den Austragsstutzen heranreicht,
- – die untere Mantellinie der Behandlungstrommel fällt
mit geringer Neigung von der Einfüllseite zur Austragseite
ab,
- – die Behandlungstrommel ist in beiden Drehrichtungen
um die drehbare Achse antreibbar, wobei
in die Kammer eine
höhenverstellbare Flüssigkeitswanne eingesetzt
ist, in die die Behandlungstrommel einsetzbar ist, oder die Kammer
mit einer außerhalb liegenden höhenverstellbaren
Flüssigkeitswanne flüssigkeitskommunizierend verbunden
ist.
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Erfindungsgemäß kann
vorgesehen sein, innerhalb der Kammer eine anhebbare und absenkbare
Flüssigkeitswanne anzuordnen, in die der untere Teil der
Behandlungstrommel mittels der Bewegungen der Flüssigkeitswanne
eintauchbar ist.
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Um
die Kammer zu fluten, ist es gemäß der Erfindung
auch möglich, sie mit einer außerhalb liegenden
Flüssigkeitswanne, die anhebbar und absenkbar ist, nach
Art von kommunizierenden Behältern zu verbinden.
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Die
beiden erfindungsgemäßen Ausführungen
sind besonders für Verfahren zum Beschichten der Massenteile
geeignet, wobei dies ein Lackieren einschließt, da hierbei
ein ständiges Umpumpen der höherviskosen Flüssigkeit
nicht notwendig wird.
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In
einer ersten konkreten Ausführung kann vorgesehen sein,
daß die Trommel sich von der Einfüllseite zur
Austragsseite konisch erweitert und mit im wesentlichen horizontaler
Achse angeordnet ist. Eine zweite konkrete Ausgestaltung geht dahin,
daß die Trommel zylindrisch ist und mit von der Einfüllseite
zur Austragsseite fallender Achse angeordnet ist. Die hiermit angegebenen
Konfigurationen sind wesentlich für das Entleeren der Trommel.
Um während der Behandlungsphasen eine gleichmäßigere
Verteilung des Schüttgutes und eine gleichmäßige Überspülung
durch Behandlungsflüssigkeit zu erzielen, kann vorgesehen
werden, daß die Achse der Trommel in eine Position schwenkbar
ist, in der die untere Mantellinie horizontal liegt. Um Unwuchten
während eines Abschleuderns im Schüttgut zu reduzieren, kann
darüber hinaus vorgesehen werden, daß die Achse
der Trommel während der Steigerung der Drehzahl in eine
senkrechte Position schwenkbar ist. Die Lageänderungen
können die Trommel innerhalb einer ortsfesten Kammer oder
die gesamte Kammer mit einer festinstallierten Trommel betreffen.
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Die
Kammer kann hierbei eine Sammelkammer für flüssiges
Kühl- oder Schneidmittel sein, aus der dieses nur abgepumpt
und gegebenenfalls zu einer Werkzeugmaschine zurückgeführt
werden muß. In der Regel ist die Kammer eine mit Behandlungsflüssigkeit – sei
es Waschflüssigkeit oder Beschichtungsmittel – teilweise
flutbare Behandlungskammer, in die die Flüssigkeit zum
Behandeln eingebracht und aus der sie vor dem Weitertransport der
Massenteile entfernt wird. Schließlich kann die Kammer
eine mit einem Warmluftstrom beaufschlagbare Trockenkammer sein
und zwar entweder in Kombination von Mitteln zum Behandeln und zum
Trocknen oder ausschließlich mit Mitteln zum Trocknen.
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Es
wird hiermit eine einfach aufgebaute Maschine vorgeschlagen, die
sich durch eine einfache Verfahrensführung auszeichnet.
Die Massenteile können als Schüttgut unmittelbar
oder über eine festinstallierte Schütte unkompliziert über
die Einfüllöffnung in die Trommel eingebracht
werden. Die Trommel wird zur Behandlung der Massenteile so in einer ersten
Drehantriebsrichtung angetrieben, daß die Beschaufelung
die Massenteile jeweils entgegen der Bodenneigung zur Eingangsseite
verdrängt, so daß ein ständiges Umwälzen
der Teile in der Trommel erfolgt. Eine erfindungsgemäße
Maschine kann nach obenstehendem zum Abschleudern von Schneidöl oder
-emulsion verwendet werden. Dies ist besonders effektiv, wenn die
erfindungsgemäße Maschine unmittelbar einer Maschine
zur spanlosen Umformung oder mechanischen Bearbeitung zugeordnet ist.
Das Kühl- oder Schneidmittel hat hier noch eine hohe Temperatur
und ist damit besonders dünnflüssig, so daß bereits
geringe Maschinendrehzahlen zum wirkungsvollen Abschleudern ausreichen.
Die teure Flüssigkeit kann somit mit hoher Ausbeute zurückgewonnen
werden.
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Eine
erfindungsgemäße Maschine kann gleichfalls zum
Trocknen der Massenteile mittels Warmluft Verwendung finden.
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Der
vorwiegende Anwendungsfall ist die Behandlung von Massenteilen in
der mit Behandlungsflüssigkeit teilweise gefluteten Kammer,
in die die Trommel eintaucht. Nach der Behandlung in einer Behandlungsflüssigkeit
kann die noch an den Massenteilen anhaftende Behandlungsflüssigkeit
bei erhöhter Drehzahl der Trommel abgeschleudert werden.
Daran anschließend wird die Drehantriebsrichtung umgekehrt
und die schneckengangartig vom Trommelmantel bis in die Querschnittsfläche
des Austragsstutzens geführte gekrümmte Beschaufelung
fördert die Massenteile aus der Trommel in den Austragsstutzen,
aus dem die Teile in eine anschließende Schütte
oder ein entsprechendes Transportbehältnis fallen. Die
erfindungsgemäße Maschine hat also keine beweglichen
Mittel zum Öffnen, Beschicken, Schließen, Verriegeln,
sondern läßt sich auf äußerst
einfache Art befüllen und entleeren. Hiermit ist es wirtschaftlich
vertretbar, auch besonders kleine Einheiten herzustellen, die als
Einzelmaschine unmittelbar dort zum Einsatz kommen können,
wo die genannte Verölung oder Verschmutzung der Teile stattfindet,
so daß die Logistik im Fertigungsablauf der Teile wesentlich
vereinfacht werden kann. Hierbei schließt der Begriff der
Einzelmaschine solche Anwendungen ein, bei denen im Fertigungsablauf
in einer in-line-Verkettung von Bearbeitungsmaschinen jeweils abwechselnd
eine Maschine zur spanlosen Umformung oder mechanischen Bearbeitung
und eine erfindungsgemäße Maschine zum Behandeln aufeinanderfolgen.
Günstig ist hierbei die Trennung vom Einfüllseite
und Austragsseite an den erfindungsgemäßen Maschinen,
die einen verbesserten Materialfluß ermöglicht.
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Bei
einer Verwendung als Einzelmaschine sind die Durchmesserverhältnisse
von Einfüllöffnung und Austragsstutzen unwesentlich.
Wird jedoch nach einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß die
Einfüllöffnung größer als der
Außendurchmesser des Austragsstutzens ist, so ist eine
Verkettung von erfindungsgemäßen Maschinen in
einer Weise möglich, auf die später noch eingegangen wird.
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Um
das Entleeren der Maschine zu erleichtern, wird nach einer weiteren
bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß der
Austragsstutzen sich innen in Richtung zum freien Ende konisch erweitert.
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In
bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß die
Kammer über eine Pumpe und einen Rücklauf mit
einem tieferliegenden Flüssigkeitstank verbunden ist. Dieser
kann unabhängig von der Maschine installiert sein oder
integraler Bestandteil der Maschine sein, wobei der Tank insbesondere
unterhalb der Kammer angeordnet ist.
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Weiterhin
wird vorzugsweise nach einer ersten Variante vorgesehen, daß die
Behandlungstrommel in Gleit- oder Wälzlagern, insbesondere
auf einem Einfüllstutzen und dem Austragsstutzen gelagert
ist. Zur Vereinfachung der Bauweise ist es auch möglich,
die Behandlungstrommel einseitig fliegend zu lagern, insbesondere
ausschließlich auf dem Austragsstutzen oder ausschließlich
auf einem Einfüllstutzen. In einer weiteren Variante kann
vorgesehen sein, daß die Behandlungstrommel in einer Mehrzahl von
in zumindest zwei Ebenen angeordneten umfangsverteilten Laufrollen
gelagert ist, die insbesondere den Trommelmantel führen.
Hierbei kann der Trommelmantel mit Umfangsschienen besetzt sein, so
daß die Rollen auch die axiale Halterung bewerkstelligen.
Die Behandlungstrommel kann über einen Kettentrieb angetrieben
werden, der beispielsweise auf ein Kettenrad auf einem der Stutzen
oder auf eine als Reibrolle wirkende der Laufrollen einwirken kann.
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Mit
den genannten Durchmesserverhältnissen der Einfüllöffnungen
und der Austragsstutzen ist eine kompakte Agregation von mehreren
Einzelmaschinen möglich, bei denen ohne zusätzliche
Transportmittel die Förderung der Massenteile unmittelbar von
einer im Behandlungsablauf voranstehenden Maschine in die im Behandlungsablauf
unmittelbar nachfolgende anschließende Maschine erfolgt
oder über ein Schüttrohr von einer im Behand lungsablauf höherstehenden
Maschine in die im Behandlungsablauf unmittelbar nachfolgende darunterliegende
Maschine. Dies erfordert jeweils nur eine Drehrichtungsumkehr der
Trommel der Maschine, die entleert werden soll. Die Einzelmaschinen
der Anlage können dabei in eine die Maschinen längseinfassende
Längsführung eingesetzt werden, die eine koaxiale
Ausrichtung der Maschinen sicherstellt und ein leichtes Ineinanderführen
der Einfüllöffnungen und Austragsstutzen ermöglicht.
Die Einzelmaschinen der Anlage können alternativ in einem
Turmgerüst unmittelbar aufeinandergestellt werden und über
die darin eingesetzten Schüttröhre miteinander
verbunden werden. Gleitende Dichtungen können in den Eingriffsbereichen
vorgesehen werden, z. B. um Schwadenaustritt zu vermeiden; vorrangig
soll jedoch auf Dichtungen verzichtet werden können. Nach
jeder der beiden Möglichkeiten können entweder
die Trommelachsen bei konischem Trommelmantel horizontal liegen
oder die Trommelachsen bei zylindrischem Trommelmantel von der Einfüllseite
zur Austragsseite abfallen.
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Die
Verfahrensweise zum Behandeln von Schüttgut aus industriellen
Massenteilen ergibt sich aus den zuvor genannten Funktionsweisen
der Einzelmaschinen. Es werden nämlich Chargen von Schüttgut
in Behandlungsschritten mit einer ersten Drehantriebsrichtung in
den einzelnen Maschinen behandelt und in Förderschritten
mit einer zweiten Drehantriebsrichtung von Maschine zu Maschine
gefördert. Grundsätzlich sind die Maschinenantriebe voneinander
unabhängig, so daß beispielsweise in einzelnen
Maschinen länger behandelt oder abgeschleudert werden kann
als in anderen. Ebenso ist es möglich, Chargen durch einzelne
Maschinen sofort durchzuleiten, um in der Behandlung Teilprozesse mit
verringerter Schrittfolge darzustellen. Allerdings sind die Förderschritte
weitgehend zu synchronisieren, damit keine Vermischung der einzelnen
Chargen erfolgt.
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Insbesondere
wird vorgeschlagen, daß Förderschritte zeitlich
aufeinander abgestimmt mit geringem Verzug aufeinanderfolgend von
der letzten Maschine zur ersten Maschine fortschreitend stattfinden.
Hiermit wird eine Vermischung dadurch verhindert, daß jede
Maschine, in die gefördert wird, bereits kurz vorher vollständig
entleert worden ist, wobei der Vorgang mit dem Entleeren der letzten
Maschine zu beginnen hat.
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Während üblicherweise
eine Behandlungskammer von unten geflutet wird, bis die durchbrochene
Trommel in die Flüssigkeit eintaucht, ist es natürlich
auch möglich, ausschließlich oder zusätzlich Flüssigkeit
von oben im Schwall über die Trommel strömen zu
lassen. Schließlich ist es auch möglich, einen
Düsenbalken oder Düsenöffnungen innerhalb der
Trommel selber anzuordnen, um die Teile mit Flüssigkeit
zu überspülen.
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In
einer Trockenkammer können übliche Mittel zum
Trocknen installiert werden, also beispielsweise Düsen
zum Einleiten eines Warmluftstroms oder elektrische Heizschlangen
und/oder Schwadenabsaugvorrichtungen.
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In
einer Abschleuderkammer ist es möglich, gleichzeitig mit
dem Steigern der Antriebsdrehzahl die Trommelachse in die Vertikale
zu schwenken und beim Zurückfahren der Antriebsdrehzahl
die Trommelachse in ihre horizontale oder leicht abfallende Ausgangslage
zurückzuführen. Hiermit ergibt sich eine gleichmäßigere
Verteilung des Schüttgutes in der Trommel zur Vermeidung
von Unwuchten.
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Bevorzugte
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus den beigefügten Zeichnungen, die nachfolgend beschrieben
werden.
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1A zeigt
eine erfindungsgemäße Maschine nach 1 in einer ersten Ausführung
- a) in einem Längsschnitt durch die
Gesamtmaschine
- b) in einem Querschnitt durch die Behandlungstrommel;
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1B zeigt
eine erfindungsgemäße Maschine in einer zweiten
Ausführung
- a) in einem Längsschnitt
durch die Gesamtmaschine
- b) in einem Querschnitt durch die Behandlungstrommel;
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2 zeigt
eine Maschinenanlage mit vier Einzelmaschinen im Längsschnitt;
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Die
Darstellungen der 1A, 1B werden
im folgenden gemeinsam beschrieben. Eine Behandlungsmaschine 11 umfaßt
ein Gehäuse 12, in dem eine Behandlungstrommel 27 um
die horizontale Achse A drehbar gelagert ist. Die Behandlungstrommel
hat einen durchbrochenen und damit flüssigkeitsdurchlässigen
konischen Trommelmantel 13 mit zwei Deckflächen 14, 15,
an denen jeweils koaxiale Stutzen 16, 17 ansetzen,
ein Einfüllstutzen 16, der eine Einfüllöffnung 18 bildet,
und ein Austragsstutzen 17, der eine Austragsöffnung 19 bildet.
Die Trommel ist mittels zwei Lager 20, 21 auf
den Stutzen im Gehäuse gelagert. Im Inneren der Trommel
ist eine aus zwei Schaufelblättern 22, 23 gebildete
schneckengangähnliche Beschaufelung vorgesehen, die mit deutlichem
Abstand von der einfüllseitigen Deckfläche 14 beginnt
und bis zur austragseitigen Deckfläche 15, d.
h. ins besondere an den Austragsstutzen 17 heranreicht.
Auf dem Einfüllstutzen 16 sitzt ein Kettenrad 24,
das über einen Kettentrieb 25 mit einem auf dem
Gehäuse 12 angeordneten Elektromotor 26 gekoppelt
ist. Auf diese Weise ist die Trommel 27 vom Elektromotor 26 in
beiden Drehrichtungen antreibbar.
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Eine über
die Einfüllöffnung 18 eingebrachte Charge
wird in einer Behandlungsphase durch Antrieb der Trommel 27 in
einer ersten Drehrichtung in der Flüssigkeit behandelt,
wobei die Beschaufelung die Charge entgegen der Konusöffnung
fördert und dadurch die Massenteile ständig umwälzt.
Am Ende einer Behandlungsphase wird die Flüssigkeit abgesenkt.
Danach kann bei gleichbleibender Drehrichtung die Trommel mit einer
erhöhten Drehzahl angetrieben werden, so daß in
einer Abschleuderphase an den Massenteilen anhaftende Flüssigkeit
abgeschleudert wird. Danach wird in einer Förderphase die
Trommel 13 vom Antriebsmotor in die entgegengesetzte Richtung
angetrieben, wodurch die Beschaufelung die Massenteile in den Austragsstutzen 17 hebt,
der sich konisch nach rechts öffnet, so daß durch
nachgeförderte Massenteile und die Konusöffnung
die Teile aus der Austrittsöffnung 19 ausgetragen
werden. Wie zu erkennen ist, ist der Innendurchmesser des Stutzens 16 und
damit der Einfüllöffnung 18 größer
als der Außendurchmesser des Stutzens 17 an der
Austragsöffnung 19. Die beiden Stutzen sind ständig
offen und unverschließbar, so daß sich die Behandlungsmaschine
durch einen außerordentlich einfachen Aufbau auszeichnet.
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In 1A ist
eine höhenverstellbare Flüssigkeitswanne 51 innerhalb
der Behandlungskammer 28 vorgesehen, die die Behandlungsflüssigkeit
dauernd enthält und die je nach Verbrauch wieder aufgefüllt
werden kann. Durch Anheben der Flüssigkeitswanne 51 taucht
die Behandlungstrommel 27 in die gefüllte Wanne
ein; durch Absenken der Flüssigkeitswanne 51 taucht
die Be handlungstrommel wieder aus dieser aus, um anschließend
durch Drehrichtungsumkehr entleert zu werden. Im übrigen
wird auf die Beschreibung der 1 Bezug
genommen.
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In 1B ist
eine höhenverstellbare Flüssigkeitswanne 52 außerhalb
der Behandlungskammer 28 vorgesehen, die mit dieser über
eine flexible Leitung 53 dauernd offen verbunden ist. Flüssigkeitswanne 52 und
Behandlungskammer 28 enthalten Behandlungsflüssigkeit,
die je nach Verbrauch wieder aufgefüllt werden kann. Wird
die Flüssigkeitswanne 52 angehoben, steigt der
Flüssigkeitsspiegel in der Behandlungskammer und die Behandlungstrommel 27 wird
teilweise eingetaucht; wird die Flüssigkeitswanne 52 wieder
abgesenkt, sinkt der Flüssigkeitsspiegel und die Behandlungstrommel
taucht wieder aus, um anschließend durch Drehrichtungsumkehr entleert
zu werden.
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In 2 sind
vier Einzelmaschinen zu einer modularen Maschinenanlage kombiniert,
die darüber hinaus eine Einfüllschütte 41 und
eine Austragschütte 42 umfaßt. Die Einfüllschütte 41 reicht
in die Einfüllöffnung 18 der in Förderrichtung
ersten links gezeigten Einzelmaschine 11a. In die Austragschütte 42 erstreckt
sich der Austragstutzen 17 der in Förderrichtung
letzten rechts gezeigten Einzelmaschine 11d. Weitere Einzelheiten
sind nicht bezeichnet, vielmehr wird insoweit auf die Beschreibung
der 1 verwiesen. Die einzelnen Maschinen
sind mit verschiedenen Behandlungsflüssigkeiten zu betreiben. In
bevorzugter Ausführung werden sie in eine gemeinsame Längsführung
eingesetzt, die die gezeigte Art der Montage erlaubt, bei der jeweils
ein Stutzen 16 einer weiteren Maschine über den
Austragstutzen 17 einer in Förderrichtung vorhergehenden
Maschine geschoben werden kann.
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- 11
- Behandlungsmaschine
- 12
- Gehäuse
- 13
- Trommelmantel
(konisch)
- 14
- Deckel
- 15
- Deckel
- 16
- Einfüllstutzen
- 17
- Austragstutzen
- 18
- Einfüllöffnung
- 19
- Austragsöffnung
- 20
- Lager
- 21
- Lager
- 22
- Schaufel
- 23
- Schaufel
- 24
- Kettenrad
- 25
- Kettentrieb
- 26
- E-Motor
- 27
- Behandlungstrommel
- 28
- Kammer
- 41
- Einfüllschütte
- 42
- Austragschütte
- 51
- Flüssigkeitswanne
- 52
- Flüssigkeitswanne
- 53
- Leitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 4399828 [0003]
- - DE 3127390 A1 [0004]
- - FR 53551 [0005]