DE3702675A1 - Vorrichtung zum nassreinigen von werkstuecken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Naßreinigen von Werkstücken, insbesondere metallischen Werkstücken, die auf einem gegenüber mindestens einer Spritzdüse rela­ tiv bewegbaren Werkstückträger angeordnet sind. Solche Vor­ richtungen werden vornehmlich zur Beseitigung von bei der Herstellung der Werkstücke anfallenden Bearbeitungsrück­ ständen oder zur Beseitigung von Schmutzablagerungen bei bereits in Benutzung befindlichen Werkstücken eingesetzt.

Es sind Vorrichtungen bekannt, bei welchen die zu reini­ genden Werkstücke in einem Tauchbad einer Relativbewegung gegenüber im Tauchbad angeordneten Strahldüsen ausgesetzt sind, wobei durch die Düsen eine starke Turbulenzströmung im Tauchbad erzeugt wird. Die Erfahrung zeigt aber, daß zur Erzeugung einer wirkungsvollen Turbulenzströmung in dem Tauchbad eine erhebliche Pumpenleistung erforderlich ist und eine Direktwirkung der Düsen auf die Werkstück­ oberfläche zwangsläufig begrenzt bleibt, weil der Düsen­ strahl durch die Tauchbadflüssigkeit stark abgebremst wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Naßreini­ gungsvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubil­ den, daß eine optimale Reinigungswirkung auch ohne über­ mäßigen Energieaufwand erzielt wird.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die mindestens eine Spritzdüse als Langspaltdüse aus­ gebildet ist, die oberhalb und außerhalb eines Flüssig­ keitssammelbehälters auf den Bewegungsbereich des min­ destens ein Werkstück aufweisenden Werkstückträgers ge­ richtet angeordnet ist. Um hierbei auch bei Werkstücken mit komplizierter Oberflächengestaltung eine Einwirkung der Langspaltdüse oder Langspaltdüsen auf allen Oberflä­ chenbereichen zu erreichen, kann vorteilhafterweise der Werktischträger für die Werkstücke sowohl längsbewegbar, als auch um mindestens eine Achse, vorzugsweise um zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen, drehbar gelagert sein, wobei die Bewegungen wahlweise einzeln oder zusammen ausführbar sind.

Da die mindestens eine Langspaltdüse außerhalb eines Flüs­ sigkeitsbades angeordnet ist und ihr Düsenstrahl unge­ bremst auf die Werkstückoberfläche trifft, kann der För­ derdruck in den Düsenzuleitungen auf einen wirtschaftlich sinnvollen Wert begrenzt bleiben. Ist eine einzige Lang­ spaltdüse vorgesehen, wird die Länge des Langspaltes zweckmäßig so gewählt, daß sie mindestens der größten Sei­ tenabmessung eines Werkstückes entspricht. Diese Spalt­ länge kann aber auch auf mehrere nebeneinander angeordnete und sich zweckmäßig überlappende Langspaltdüsen aufgeteilt sein. Die Langspaltdüse liefert einen messerartig scharfen Düsenstrahl über die ganze Breite der Werkstückoberfläche, wobei die Spaltbreite der Langspaltdüse vorteilhafterweise innerhalb eines Bereiches von 0,5 bis 5 mm liegt. Die Wir­ kung ist umfassender als bei einzelnen Punktstrahldüsen, mit welchen kaum gewährleistet werden kann, daß sie jeden Punkt einer Werkstückoberfläche treffen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Naßreinigungs­ vorrichtung gemäß der Erfindung ist die mindestens eine Langspaltdüse in einem zweiten Behandlungsbereich angeord­ net, der einem ersten Behandlungsbereich nachgeordnet ist, der innerhalb des als Tauchbadstation ausgebildeten Flüs­ sigkeitssammelbehälters ausgebildet ist, in welchen der Werkstückträger absenkbar ist und in welchem auf den Be­ wegungsbereich des Werkstückträgers gerichtete, Turbulenz­ strömungen erzeugende Düsen angeordnet sein können. Bei dieser Vorrichtung wird im ersten Behandlungsbereich in an sich bekannter Weise durch die Bildung einer Turbulenz­ strömung eine Vorreinigung der Werkstücke und eine Aufwei­ chung von Verschmutzungen erreicht, wobei aber auch hier die Leistung für die Turbulenzbildung im Tauchbad auf einen wirtschaftlichen Wert begrenzt bleiben kann. Zweck­ mäßig können die Düsen des ersten Behandlungsbereiches und die mindestens eine Langspaltdüse des zweiten Behandlungs­ bereiches an eine gemeinsame Hochdruckpumpe angeschlossen sein. Vorteilhafterweise kann den beiden Behandlungsberei­ chen auch noch ein dritter Behandlungsbereich nachgeordnet sein, in welchen der Werkstückträger bewegbar ist und in welchem auf den Werkstückbewegungsbereich gerichtete Druckgas-Abblas- oder -Trocknungsdüsen angeordnet sind; in welchem also ein Abblasen der Reinigungsflüssigkeit von der Werkstückoberfläche und mindestens ein teilweises Trocknen der Werkstücke erfolgt. Dabei können die drei Behandlungsbereiche zweckmäßig in einem nach außen dicht verschließbaren Gehäuse übereinander angeordnet sein, in welchem der Werkstückträger entweder durch eine Längsver­ schiebung oder durch eine Schwenkbewegung zwischen den Behandlungsbereichen verstellbar sein kann.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung läßt sich also in verschiedenen Abwandlungsformen ausführen. Dies gilt auch bzgl. des bewegbaren Werkstückträgers. Bei­ spielsweise kann der Werkstückträger auf einem Halter ge­ lagert sein, der über zwei mit Abstand parallel zueinander verlaufende Rohre mit einem Längsbewegungsglied verbunden ist. Dabei kann jedes Rohr eine gesondert antreibbare Welle umschließen, von denen die eine einem zwischen dem Werkstückträger und dem Halter angeordneten, im Halter ge­ lagerten Verbindungsarm eine Drehbewegung und die andere dem im Verbindungsarm gelagerten Werkstückträger eine Drehbewegung um eine senkrecht zur Drehachse des Verbin­ dungsarmes verlaufende Achse erteilt. Der Werkstückträger kann zweckmäßig eine Spannplattform für die Werkstücke aufweisen, wobei die Spannplattform auch schräg zu einer Drehachse des Werkzeugträgers ausgerichtet sein kann.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele einer erfindungs­ gemäß ausgebildeten Naßreinigungsvorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Vor­ richtung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrich­ tung entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Vorrichtung entlang der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 eine perspektivische Einzeldarstellung der Langspaltdüse der Vorrichtung;

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Langspalt­ düse entlang der Linie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Vor­ richtung;

Fig. 7 einen schematischen Schnitt durch einen Bearbeitungsbereich einer dritten Aus­ führungsform der Vorrichtung.

Die aus den Fig. 1 bis 3 ersichtliche Vorrichtung weist ein Gehäuse 10 mit einer oberen Eingabeöffnung 11 auf, die durch einen Deckel 12 verschließbar ist. Das Gehäuse 10 weist einen schrägen Boden 13 auf, an dessen tiefster Stelle eine seitliche Flüssigkeitsauslaßöffnung 14 ausge­ bildet ist. Der untere Behälterteil mit dem schrägen Boden 13 ist als Flüssigkeitssammelraum 15 und Tauchbadbereich ausgestaltet und bildet einen ersten Behandlungsbereich I der Vorrichtung. Im Mittelteil des Gehäuses ist eine hori­ zontal ausgerichtete Langspaltdüse 16 als Bestandteil eines zweiten Behandlungsbereiches II angeordnet. Der obere Teil des Gehäuses 10 unterhalb der Gehäuseöffnung 11 bildet einen dritten Behandlungsbereich III, in welchem randnahe, schräg nach unten gerichtete Luftabblasdüsen 17 angeordnet sind.

Im Innern des Gehäuses 10 ist hier kreuzförmiger Werk­ stückträger 18 angeordnet, auf welchen zu reinigende Werk­ stücke einzeln oder zu mehreren in nicht dargestellter Weise aufspannbar sind. In Fig. 1 und 2 sind mit strich­ punktierten Linien zwei quaderförmige Werkstücke 19 und 19′ angedeutet. Der Werkstückträger 18 ist über einen ab­ gewinkelten Verbindungsarm 20 mit einem in der Nähe einer Seitenwandung des Gehäuses 10 angeordneten Halter 21 ver­ bunden, der am Ende von zwei mit Abstand parallel zuein­ ander angeordneten Rohren 22 und 23 befestigt ist, die in einem Lagerblock 24 am oberen Ende des Gehäuses 10 geführt sind, mit ihren oberen Enden aus dem Gehäuse 10 heraus­ ragen und dort an einem Querarm 25 einer Kolbenstange 26 eines auf der Außenseite des Gehäuses 10 befestigten hydraulischen oder pneumatischen Verstellzylinders 27 ver­ ankert sind. Jedes der beiden Rohre 22 und 23 umschließt eine Welle 28 oder 29, die an ihrem oberen Ende jeweils mit einem elektrischen Antriebsmotor 30 oder 31 gekuppelt ist, der auf dem Querarm 25 angeordnet ist. An das untere Ende der beiden Wellen 28 und 29 schließt sich jeweils eine Schneckenwelle 32 oder 33 an, die jeweils mit einem Schneckenrad 34 oder 35 zusammenwirkt.

Der abgewinkelte Verbindungsarm 20 ist mit einer Achse 36, mit welcher das eine Schneckenrad 34 verbunden ist, im Halter 21 gelagert. Der Werkstückträger 18 ist auf einer Achse 37 im Verbindungsarm 20 drehbar gelagert, wobei die beiden Drehachsen 36 und 37 senkrecht zueinander verlau­ fen. Das zweite Schneckenrad 35 ist auf einer konzentrisch zur Drehachse 36 des Verbindungsarmes 20 angeordneten Welle 38 befestigt, deren Drehbewegung über einen inner­ halb des Verbindungsarmes 20 angeordneten Riementrieb 39, eine Welle 40 und eine Kegelradverbindung 41, die eben­ falls innerhalb des Verbindungsarmes 20 angeordnet sind, auf die Drehachse 37 des Werkstückträgers 18 übertragen wird. Der Werkstückträger 18 ist also um die beiden senk­ recht zueinander verlaufenden Achsen 36 und 37 drehbar gelagert und kann mittels des Verstellzylinders 27 zwi­ schen den drei Bearbeitungsbereichen I-III im Gehäuse 10 höhenverstellt werden. Die nicht dargestellte Steuerung der Antriebsmittel ist so ausgelegt, daß der Verstell­ zylinder 27 und die beiden Elektromotoren 30 und 31 sowohl einzeln als auch gemeinsam betrieben werden können.

Im unteren Behandlungsbereich I, der bis zu einem Niveau 42 mit Reinigungsflüssigkeit füllbar ist, sind an einer Seitenwandung des Gehäuses 10 Strahldüsen 43 angeordnet, die auf der Höhe der Drehachse 36 liegen. Mit ihnen wird in dem Tauchbad 15, in welchem das Werkstück 19, 19′ be­ wegt wird, eine starke Turbulenzströmung erzeugt. Über­ schwappende Reinigungsflüssigkeit wird durch eine zweite seitliche Flüssigkeitsaustrittsöffnung 44 abgeleitet. Die Bewegung des Werkstückes kann in einer Tauchbewegung durch Auf- und Abbewegen des Halters 21 und in einer gleichzei­ tigen Drehbewegung um die beiden Drehachsen 36 und 37 bestehen.

Anschließend wird der Werkstückträger 18 in den zweiten Behandlungsbereich II angehoben und durch Auf- und Ab­ bewegen des Halters 21 an der Langspaltdüse 16 vorbei­ bewegt, durch welche mit einem messerartigen scharfen Strahl Reinigungsflüssigkeit auf das Werkstück über die ganze Werkstückbreite gespritzt wird. Gleichzeitig wird der Werkstückträger 18 entweder gleichzeitig oder nachein­ ander um die Drehachsen 36 und 37 gedreht, so daß jede Seite des Werkstückes in den Einflußbereich der Langspalt­ düse 16 gelangt. Der Bewegungsablauf des Werkstückträgers 18 wird an die zu reinigenden Werkstücke angepaßt. So kann beispielsweise bei stark verrippten Werkstücken, wie luft­ gekühlten Zylinderköpfen von Motoren, bei Abschaltung der Drehbewegung auch nur eine vertikale Huboszillation ausge­ führt werden, wobei in die tiefen Nuten zwischen den Rip­ pen der breite Spritzstrahl ungestört und mit ungebremster Strahlkraft eindringen und eine gründliche Säuberung aus­ führen kann. Gemäß Fig. 3 sind die Strahldüsen 23 des ersten Behandlungsbereiches I über eine durch ein Ventil 45 gesteuerte Zuleitung 46 und ist die Breitstrahldüse 16 über eine durch ein Ventil 47 gesteuerte Zuleitung 48 und über ein Feinfilter 49 an eine gemeinsame Hochdruck-För­ derpumpe 50 angeschlossen. Durch den unterschiedlichen Gesamtdüsenquerschnitt der Strahldüsen 43 und der Lang­ spaltdüse 16 ergibt sich an den Strahldüsen 43 ein rela­ tiv geringer Strahldruck bei großer turbulenzerzeugender Flüssigkeitseinstrahlmenge, während der Strahldruck der Langspaltdüse 16 bei verringerter Flüssigkeitsstrahl­ menge/Zeiteinheit höher liegt.

Im Anschluß an die Hochdruckreinigung im Behandlungsbe­ reich II erfolgt im oberen Behandlungsbereich III bei um beide Drehachsen 36 und 37 bewegtem Werkstückträger ein vollständiges Leerlaufen und Abtropfen der Werkstücke, wobei gleichzeitig durch die Druckluftdüsen 17 ein Abbla­ sen der Werkstückoberfläche und mindestens eine teilweise Trocknung der Werkstücke erfolgt. Hierbei kann mit erwärm­ ter Blasluft im Umluftverfahren gearbeitet werden.

Die Vorrichtung kann mit nicht dargestellten Zusatzein­ richtungen, beispielsweise einer Schwadenabsaugeinrichtung mit einem Schwadenkondensator und einem Schwadenwärme- Rückgewinnungssystem verbunden sein. Um das Flüssigkeits­ volumen in dem Tauchbad 15 klein zu halten und damit eine starke ungebremste Turbulenz zu begünstigen, kann das Hauptvolumen der Reinigungsflüssigkeit in einem separaten Behälter mit entsprechenden Zu- und Ablaufverbindungen zum Tauchbad 15 bereitgestellt und aufbereitet werden. Dort kann sich auch die Vorrichtung zum Entfernen des Schmutzes aus der Reinigungsflüssigkeit befinden. Es versteht sich, daß die einzelnen Behandlungsbereiche I, II und III auch in getrennten Teilgehäusen untergebracht sein können, wo­ bei gleichzeitig in jedem Teilgehäuse ein Behandlungsvor­ gang ablaufen kann.

In den Fig. 4 und 5 ist die Langspaltdüse 16 einzeln dar­ gestellt. Sie ist mittels eines Rohrflansches 51 über einer Anschlußöffnung im Vorrichtungsgehäuse 10 befestigt. Die Langspaltdüse selbst ist aus zwei Gehäusehälften 16 a und 16 b entlang einer Montageebene 52 (Fig. 5) zusammen­ gesetzt, die durch den Langspalt 53 der Langspaltdüse ver­ läuft. Der Langspalt kann eine Spaltbreite zwischen 0,5 und 5 mm aufweisen und kann auch einstellbar sein. Bei der dargestellten Langspaltdüse 16 erfolgt die Verbindung der beiden Gehäusehälften 16 a und 16 b mittels Spannschrauben, die durch miteinander fluchtende Kanäle 54 in den Gehäuse­ hälften hindurchgeführt werden.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform einer Naßreinigungs­ vorrichtung, bei welcher der wiederum um zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen drehbare Werkstückträger 18′ nicht - wie beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 - an einem längsverstellbaren Halter, sondern an einem Schwenkarm 55 angeordnet ist, der um eine gehäuse­ feste Achse 56 verschwenkbar ist. Auch diese Vorrichtung weist drei Behandlungsbereiche I-III auf, die in einem gemeinsamen Gehäuse 10′ ausgebildet sind und ein Tauch­ bad 15′ im Bodenbereich, eine Langspaltdüse 16′ im mitt­ leren Gehäusebereich und Abblasdüsen 17′ im oberen Ge­ häusebereich aufweisen.

Fig. 7 zeigt in Aufsicht eine Ausführungsform der Vor­ richtung, bei welcher in einem Vorrichtungsgehäuse 57 vor einer oberhalb eines Flüssigkeitssammelraumes 58 angeord­ neten Langspaltdüse 16′′ ein Werkstückträger 18′′ am Ende einer durch die Behälterwandung nach außen geführten und außerhalb des Behälters 57 gelagerten Welle 59 so be­ festigt ist, daß seine Spannplattform 60 schräg zur Welle 59 verläuft. Dadurch ergibt sich bei einer Drehbewegung der Welle 59 eine Taumelbewegung eines auf der Spannplatt­ form 60 angeordneten Werkstückes 19′′. Die Vorrichtung nach Fig. 7 kann als Einzelvorrichtung zum Reinigen weit­ gehend glattwandiger Werkstücke Verwendung finden oder aber ein Teil einer mehrstufigen Naßreinigungsvorrichtung sein.

Claims (16)

1. Vorrichtung zum Naßreinigen von Werkstücken, insbe­ sondere metallischen Werkstücken, die auf einem gegen­ über mindestens einer Spritzdüse relativbewegbaren Werkstückträger angeordnet sind, dadurch gekennzeich­ net, daß die mindestens eine Spritzdüse als Langspalt­ düse (16, 16′, 16′′) ausgebildet ist, die oberhalb und außerhalb eines Flüssigkeitssammelbehälters (15, 15′, 58) auf den Bewegungsbereich des mindestens ein Werk­ stück (19, 19′, 19′′) aufweisenden Werkstückträgers (18, 18′, 18′′) gerichtet angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (18) für die Werkstücke (19, 19′) im Werkstückbewegungsbereich längsbewegbar und/oder um mindestens eine Achse (36, 37) drehbar gelagert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (18) für die Werkstücke im Werkstück­ bewegungsbereich wahlweise längsbewegbar und/oder um zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen (36, 37) wahlweise drehbar gelagert ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Spaltes (53) der Langspaltdüse (16, 16′, 16′′) zwischen 0,5 und 5 mm beträgt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Langspaltdüse (16, 16′, 16′′) so angeordnet ist, daß sich ihr Spalt (53) horizontal erstreckt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Langspaltdüse (16, 16′, 16′′) vorgesehen ist und die Länge des Spaltes (53) mindestens der größten Seitenabmessung eines Werkstückes (19, 19′, 19′′) entspricht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Langspaltdüse (16) aus zwei Teilen (16 a, 16 b) zusammengesetzt ist, die entlang einer durch den Langspalt (53) verlaufenden Montage­ ebene (52) miteinander lösbar verbunden sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Langspaltdüse (16, 16′) in einem zweiten Behandlungsbereich (II) angeordnet ist und der erste Behandlungsbereich (I) innerhalb des als Tauchbadstation ausgebildeten Flüs­ sigkeitssammelbehälters (15) ausgebildet ist, in wel­ chen der Werkstückträger (18) absenkbar ist und in welchem auf den Bewegungsbereich des Werkstückträgers (18) gerichtete, Turbulenzströmungen erzeugende Düsen (43) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen dritten Behandlungsbereich (III) auf­ weist, in welchen der Werkstückträger (18, 18′) beweg­ bar ist und in welchem auf den Werkstückbewegungs­ bereich gerichtete Druckgas-Abblas- oder -Trocknungs­ düsen (17, 17′) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die drei Behandlungsbereiche (I-III) in einem nach außen dicht verschließbaren Gehäuse (10, 10′) übereinander angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Werkstückträger (18) durch eine Längsverschiebung zwischen den Behandlungsbereichen (I-III) verstellbar ist (Fig. 1-3).

12. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Werkstückträger (18′) durch eine Schwenkbewegung zwischen den Behandlungsbereichen (I-III) verstellbar ist (Fig. 6).

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (18) auf einem Halter (21) gelagert ist, der über zwei mit Abstand parallel zueinander verlaufende Rohre (22, 23) mit einem Längsbewegungsglied (26/27) verbunden ist, und daß jedes Rohr (22, 23) eine gesondert antreibbare Welle (28, 29) umschließt, von denen die eine (28) einem zwischen dem Werkstückträger (18) und dem Halter (21) angeordneten, im Halter (21) gelagerten Verbin­ dungsarm (20) eine Drehbewegung und die andere (29) dem im Verbindungsarm (20) gelagerten Werkstückträger (18) eine Drehbewegung um eine senkrecht zur Drehachse (36) des Verbindungsarmes (20) verlaufende Achse (37) erteilt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (18′′) eine Spannplattform (60) für Werkstücke (19′′) aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannplattform (60) schräg zu einer Drehachse (59) des Werkzeugträgers (18′′) verläuft.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Langspaltdüse (16) des zweiten Behandlungsbereiches (II) und die Düsen (43) des ersten Behandlungsbereiches (I) an eine gemeinsame Hochdruckpumpe (50) zur Versorgung mit Rei­ nigungsflüssigkeit angeschlossen sind.