DE3731410A1 - Verfahren und anlage zum flutwaschen - Google Patents
Verfahren und anlage zum flutwaschenInfo
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- B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
- B08B3/102—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration with means for agitating the liquid
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Flutwaschen von Werk
stücken, bei welchem das Werkstück in ein Bad mit Waschflüs
sigkeit eingetaucht und eine Werkstückoberfläche mit minde
stens einem aus einer Düse austretenden Düsenstrahl aus
Waschflüssigkeit beaufschlagt wird.
Ferner betrifft die Erfindung eine Flutwaschanlage für Werk
stücke mit einer Waschkammer, mit einer in der Waschkam
mer angeordneten Werkstückaufnahme, mit mindestens einer in
der Waschkammer angeordneten und auf eine Oberfläche des
Werkstücks gerichteten Düse und mit einer Pumpeinrichtung
zur Versorgung der Düse mit Waschflüssigkeit.
Aus dem DE-GM 84 37 870.0 sind ein Verfahren und eine Vor
richtung zum Flutwaschen bekannt. Diesem Verfahren liegt die
Idee zugrunde, daß man, um eine möglichst effektive Reini
gungswirkung zu erzielen, die in die Waschflüssigkeit ein
getauchte Werkstückoberfläche mit einem Strahl mit möglichst
großer Geschwindigkeit beaufschlagen muß. Hierzu sind Düsen
vorgesehen, welche vorzugsweise einen Düsenstrahl mit einem
inneren Drall erzeugen. Diese Düsen sind vorzugsweise in
einem inneren mittleren Abstand von etwa 150 mm von der
ihnen zugekehrten Fläche des eingetauchten Werkstücks an
geordnet.
Bei diesem Verfahren hat es sich gezeigt, daß eine gute
Reinigungswirkung lediglich dann erzielt werden kann, wenn
mit sehr hohen Düsendrücken im Bereich von 8 bis 20 bar
gearbeitet wird.
Diese hohen Düsendrücke haben den Nachteil, daß zu deren
Erzielung aufwendige mehrstufige Kreiselpumpen und folglich
auch große Leistungen erforderlich sind und daß die Kreisel
pumpen zum störungsfreien Betrieb über längere Zeit nicht
mit ungefilterter Waschflüssigkeit betrieben werden können.
Zusätzlich zum Leistungsaufwand zur Erzeugung des hohen
Düsendrucks kommt daher als weiterer Nachteil hinzu, daß
man, um einen störungsfreien Betrieb über längere Zeit
aufrecht erhalten zu können, den gesamten Volumenstrom
über eine Filtervorrichtung führen muß, was eine Leistungs
minderung und daher wiederum zusätzlichen Leistungsaufwand
mit sich bringt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah
ren der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß eine
möglichst effiziente Reinigungswirkung der Düsenstrahlen
bei möglichst geringer Pumpenleistung erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschrie
benen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Düsen
strahl ein Freistrahl Verwendung findet und daß die Düse
in einem Abstand von der Werkstückoberfläche geführt wird,
der maximal ungefähr das Doppelte einer Strahlkernlänge
des Freistrahls beträgt. Unter einem Freistrahl im erfin
dungsgemäßen Sinne ist ein drallfreier Einzelparallelstrahl
zu verstehen, dessen Strahlkern als der Strahlbereich de
finiert ist, in welchem die Geschwindigkeit noch gleich
der Strahlaustrittsgeschwindigkeit ist, so daß die Strahl
kernlänge als derjenige Abstand von der Düse bezeichnet
wird, bis zu welchem in dem Düsenstrahl noch Bereiche existie
ren, deren Geschwindigkeit gleich der Strahlaustrittsge
schwindigkeit ist. Diese Strahlkernlänge ist mit einem Durch
messer der Düse korreliert und beträgt in der Regel 5 bis 7
Düsendurchmesser unabhängig von dem Düsendruck.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nun darin
zu sehen, daß durch die Verwendung eines drallfreien Düsen
strahls die Auftreffgeschwindigkeit des Düsenstrahls auf der
Werkstückoberfläche in der Nähe einer Strahlachse ungefähr
gleich groß oder nur geringfügig kleiner ist als die Strahl
austrittsgeschwindigkeit beim Verlassen der Düse.
Der Unterschied zu dem DE-GM 84 37 870 ist darin zu sehen,
daß die Erfindung im Gegensatz zum Stand der Technik einen
drallfreien Strahl fordert und außerdem noch Abstände zwi
schen der Düse und der Werkstückoberfläche, die geringer
sind als die in dem DE-GM 84 37 870.
Neben der verbesserten Reinigungswirkung hat das erfin
dungsgemäße Verfahren noch den Vorteil, daß mit keinen
so hohen Düsendrucken mehr gearbeitet wird, so daß auch
keine aufwendigen mehrstufigen Kreiselpumpen mit einem vor
geschalteten Filter mehr notwendig sind.
Eine verbesserte Verfahrensführung ist dann möglich, wenn
der Abstand zwischen den Düsen und der Werkstückober
fläche maximal ungefähr das 1,5-fache der Strahlkernlänge
beträgt, d.h. ungefähr das 10-fache des Düsendurchmessers,
noch besser ist es jedoch, wenn der Abstand
maximal ungefähr der Strahlkernlänge entspricht, so daß die
Werkstückoberfläche im Auftreffbereich des Düsenstrahls von
Waschflüssigkeit erreicht wird, welche dieselbe Geschwindig
keit wie die Düsenaustrittsgeschwindigkeit hat.
Da beim Auftreffen des Düsenstrahls auf die Werkstückober
fläche eine Stauströmung auftritt, hat es sich als vorteil
haft erwiesen, wenn der Abstand zwischen den Düsen und der
Werkstückoberfläche minimal das 0,5-fache der Strahlkern
länge, d.h. das 3-fache des Düsendurchmessers, beträgt.
Um bei dem erfindungsgemäßen Verfahren stets den richtigen
Abstand zwischen einer Düse und der Werkstückoberfläche
einzuhalten, sind zwei unterschiedliche Verfahrensführungen
denkbar.
Die erste Variante sieht vor, daß die Düse und das Werkstück
in Strahlrichtung relativ zueinander bewegt werden und somit
stets der richtige Abstand eingehalten wird. Hierbei sind
alle möglichen Formen einer Relativbewegung denkbar, das
heißt translatorische und/oder rotatorische Bewegungen.
Die zweite Variante sieht vor, daß mehrere Düsen mit jeweils
unterschiedlichen Strahlkernlängen, das heißt unterschied
lichen Düsendurchmessern, vorgesehen werden und daß jeweils
die im richtigen Abstand stehenden Düsen eingeschaltet wer
den.
Für beide Verfahren ist es vorteilhaft, um eine Reinigungs
wirkung auf der gesamten Werkstückoberfläche zu vergleich
mäßigen, daß die Düse und das Werkstück quer zur Strahlrich
tung relativ zueinander
bewegt werden. Bei dieser Relativbewegung wird bei der ersten
Variante die Düse entsprechend der jeweiligen Form der Werk
stückoberfläche durch die Relativbewegung in Strahlrichtung
nachgestellt, während bei der zweiten Variante in Abhängig
keit von der Relativbewegung des Werkstücks zu den Düsen
quer zur Strahlrichtung jeweils die Düse eingeschaltet wird,
die aufgrund der Werkstückoberflächenform den richtigen Ab
stand zur Werkstückoberfläche aufweist.
Insbesondere bei kompliziert geformten Werkstücken hat es sich
als vorteilhaft erwiesen, wenn die Düse und das Werkstück in
Abhängigkeit von der Werkstückoberfläche unterschiedlich
schnell relativ zueinander bewegt werden, d.h. daß bei
spielsweise stark schmutzbehaftete oder kompliziert geformte
Bereiche der Werkstückoberfläche langsamer an den Düsen
vorbeibewegt werden als glatte, wenig schmutzbehaftete Ober
flächen.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll vor allem auch bei der
Reinigung von Werkstücken mit Hohlräumen und Durchbrüchen
eingesetzt werden. Um auch bei diesen Teilen den optimalen
Abstand zwischen Düse und Werkstückoberfläche einzuhalten,
hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Düsen bis
maximal an die Werkstückoberfläche herangeführt werden, um
Durchbrüche und Hohlräume gesondert mit Waschflüssigkeit
zu beaufschlagen.
Es ist aber auch denkbar, daß die Düsen auf eine entspre
chende Bohrung kurzzeitig aufgesetzt werden, so daß der
Düsenstrahl dann voll in diese Bohrung eindringen und diese
durchspülen kann.
Zur Erhöhung der Tangentialströmungsgeschwindigkeit auf der
Werkstückoberfläche hat es sich als vorteilhaft erwiesen,
wenn die Werkstückoberfläche mit einem gegenüber dieser
geneigten Düsenstrahl beaufschlagt wird. Dabei läßt sich
die Reinigungswirkung gleichmäßiger gestalten, wenn der
Winkel zwischen dem Düsenstrahl und der Werkstückoberfläche
ständig, insbesondere oszillierend, geändert wird.
Um bei Werkstücken, bei denen beispielsweise Sacklöcher in
die Werkstückoberfläche münden, auch eine optimale Reini
gung dieser Sacklöcher oder ähnlicher Ausnehmungen zu er
reichen, hat es sich ebenfalls als günstig erwiesen, wenn
die Werkstückoberfläche mit einem gegenüber dieser ge
neigten Düsenstrahl beaufschlagt wird. Dieser schräg auf
die Werkstückoberfläche auftreffende Düsenstrahl hat den
Vorteil, daß er eine optimale Oberflächenströmung auch in
den Sacklöchern erzeugt und damit auch eine optimale Rei
nigungswirkung in diesen hervorruft.
Da bei dem Verfahren nicht die zwingende Notwendigkeit be
steht, die Waschflüssigkeit im Hauptstrom zu reinigen,
kann die Reinigung der Waschflüssigkeit im Nebenstrom er
folgen. Dies hat zur Folge, daß nicht bei jedem Umlauf
die gesamte Waschflüssigkeit gereinigt wird, sondern daß
hierzu eine wesentlich größere Zahl von Umläufen notwen
dig ist, aber den Nachteil, daß bei Abpumpen der
Waschflüssigkeit das Werkstück teilweise noch mit ver
schmutzter Waschflüssigkeit benetzt ist. Aus diesem Grund
ist es vorteilhaft, wenn nach dem Abpumpen der Waschflüs
sigkeit das Werkstück mit gereinigter Waschflüssigkeit
abgespült wird.
Dieses Abspülen der Waschflüssigkeit erfolgt dann in mög
lichst effektiver Weise, wenn während des Abpumpens die
nicht mehr eingetauchten Werkstückoberflächen mit gerei
nigter Waschflüssigkeit gespült werden, wobei hier ins
besondere fein gefilterte Waschflüssigkeit Verwendung
findet, welche im wesentlichen frei von sämtlichen Schmutz
rückständen ist.
Des weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Flutwaschanlage der gattungsgemäßen Art derart zu ver
bessern, daß mit dieser eine möglichst effektive Reini
gungswirkung erzielbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Flutwaschanlage der eingangs
beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
die Düse eine Freistrahldüse ist und daß die Düse in
einem Abstand von der Oberfläche des Werkstücks ange
ordnet ist, welcher maximal ungefähr das Doppelte einer
Strahlkernlänge der Düse beträgt.
Hinsichtlich der Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrich
tung wird auf die im Zusammenhang mit dem vorstehend
beschriebenen Verfahren genannten Vorteile verwiesen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat es sich außerdem
als vorteilhaft erwiesen, wenn der Abstand maximal unge
fähr das 1,5-fache der Strahlkernlänge der Düse beträgt,
noch besser, wenn der Abstand maximal der Strahlkernlänge
entspricht.
Ferner ist ein zu nahes Heranführen der Düse an die Ober
fläche des Werkstücks aufgrund der auftretenden Stau
strömung ebenfalls nicht allzu günstig, so daß es wün
schenswert ist, wenn der Abstand minimal das 0,5-fache
der Strahlkernlänge beträgt.
Um den vorstehend genannten Abstand auch bei kompliziert
geformten Werkstücken einhalten zu können, ist es zweck
mäßig, wenn die Düse und das Werkstück in Richtung eines
Düsenstrahles relativ zueinander bewegbar sind, wobei
diese Bewegbarkeit sowohl bei der Düse als auch beim Werk
stück eine translatorische und/oder eine rotatorische
Komponente aufweisen kann. Diese Bewegungen sind erfin
dungsgemäß sowohl als gleichförmige als auch als oszillie
rende Bewegungen durchführbar.
Da es jedoch nicht ausreichend ist, die Düse stets im op
timalen Abstand zur Werkstückoberfläche zu halten, son
dern um eine gleichmäßige Reinigung der gesamten Werkstück
oberfläche zu erzielen, auch die gesamte Werkstückober
fläche von einem Düsenstrahl aus einer im richtigen Ab
stand angeordneten Düse beaufschlagbar sein sollte, ist
es zweckmäßig, wenn die Düse und das Werkstück quer zur
Richtung des Düsenstrahls relativ zueinander bewegbar
sind, wobei auch hier translatorische und/oder rotatorische
Bewegungen vorzugsweise als gleichförmige oder oszillierende
Bewegungen denkbar sind.
Um die Reinigung des Werkstücks möglichst schnell durchfüh
ren zu können, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn
mehrere Düsen vorgesehen sind.
Bei der Anordnung dieser Düsen bestehen grundsätzlich zwei
Möglichkeiten. So ist es bei einem Ausführungsbeispiel
denkbar, daß mehrere an Düsenrohren angeordnete Düsen vor
gesehen sind, die alle dieselbe Strahlkernlänge, d.h. den
selben Durchmesser aufweisen. In diesem Fall sind die
Düsenrohre selbst relativ zur Werkstückoberfläche ver
schieblich anzuordnen, um den optimalen Abstand stets ein
zuhalten.
Es ist aber auch denkbar, daß mehrere Düsen mit unterschied
licher Strahlkernlänge vorgesehen sind. In diesem Fall wird
bei der Relativbewegung der Werkstückoberfläche quer zur
Strahlrichtung immer jeweils die Düse zugeschaltet, die
gerade den optimalen Abstand zur Werkstückoberfläche hat.
Insbesondere bei dem letzten Ausführungsbeispiel ist es
auch denkbar, jeweils mehrere Düsen mit gleicher Strahl
kernlänge vorzusehen. In diesem Falle ist es zweckmäßig,
wenn die Düsen mit gleicher Strahlkernlänge gemeinsam
zuschaltbar sind.
Des weiteren liegt es ebenfalls im Rahmen der vorliegenden
Erfindung, daß die Düsen sowohl in Strahlrichtung auf die
Werkstückoberfläche relativ zu dieser verschieblich sind
als auch gleichzeitig jeweils unterschiedliche Strahlkern
längen aufweisen und außerdem je nach dem vorliegenden Ab
stand zu der Werkstückoberfläche einschaltbar sind.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der erfin
dungsgemäßen Waschanlage sieht vor, daß die Düsen ver
setzt zueinander angeordnet sind und somit ein Düsenfeld
bilden, welches eine flächenhafte Beaufschlagung der
Oberfläche des Werkstücks erlaubt. Allerdings ist auch
hierbei zu beachten, daß trotz dieser flächenhaften
Beaufschlagung der Werkstückoberfläche vorteilhafterweise
noch eine Relativbewegung zwischen den Düsen und der
Werkstückoberfläche erfolgt, um diejenigen Bereiche der
Werkstückoberfläche, die in Stauzonen liegen, in stark
angeströmte Zonen, und umgekehrt, zu überführen, so daß
eine gleichmäßige Reinigungswirkung auf der Werkstück
oberfläche erzielbar ist.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn
die versetzt zueinander angeordneten Düsen in einem
gleichen Querabstand relativ zueinander angeordnet
sind, so daß die Düsen in den Eckpunkten gleichschenk
liger Dreiecke liegen.
In Ergänzung zu dieser Anordnung ist es vorteilhaft,
wenn der Querabstand ungefähr gleich groß ist wie der
Abstand zwischen den Düsen und der Werkstückoberfläche.
In diesem Fall ist eine optimale flächenhafte Beauf
schlagung der Werkstückoberfläche möglich.
Um zu verhindern, daß beim Entfernen der Reinigungsflüs
sigkeit die Düsen noch nachtropfen und diese nachtropfen
de Waschflüssigkeit auf die Werkstückoberfläche gelangt,
ist es vorteilhaft, wenn die Düsen seitlich des Werk
stücks angeordnet sind.
Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen, bei welchen unter
schiedliche Düsen zum Einsatz kommen, hat es sich, um
die Pumpenleistung optimal ausnützen zu können, als vor
teilhaft erwiesen, wenn die jeweils eingeschaltete effek
tive Düsengesamtfläche, das heißt die Summe der Quer
schnitte aller zugeschalteten Düsen, stets ungefähr
gleich groß ist.
Im vorstehenden wurde zwar bereits erläutert, daß eine Rela
tivbewegung des Werkstücks zu den Düsen im Rahmen der vorlie
genden Erfindung äußerst vorteilhaft ist. Es wurde jedoch
nicht angegegeben, wie eine derartige Relativbewegung erreich
bar ist. So sieht die konstruktiv einfachste Lösung vor,
daß die Werkstückaufnahme drehbar ist.
Im Falle eines in der Waschkammer rotierenden Werkstücks hat
es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Düsenstrahlen mit
einer Tangentialkomponente zu einer Drehachse des Werkstücks
austreten, damit eine Wirbelströmung in der Waschkammer indu
ziert wird, welche in vorteilhafter Weise zur Erhöhung der
Tangentialströmung auf der Werkstückoberfläche und damit
zur Erhöhung der Reinigungswirkung beiträgt.
Ferner hat es sich, insbesondere bei der Reinigung kleiner
Werkstücke als vorteilhaft erwiesen, wenn zur Verstärkung
einer Wirbelströmung um die Drehachse des Werkstücks ver
stellbare Strömungsleitbleche vorgesehen sind.
Wie bereits eingangs im Zusammenhang mit dem erfindungsge
mäßen Verfahren erwähnt, ist es bei der vorliegenden Erfin
dung nicht mehr erforderlich, daß die Pumpeinrichtung eine
im Hauptstrom arbeitende und die Pumpenleistung nach
teilig beeinflussende Filtereinrichtung aufweist, da keine
mehrstufigen Kreiselpumpen mehr erforderlich sind. Aus
diesem Grund hat es sich im Rahmen der vorliegenden Erfin
dung als vorteilhaft erwiesen, wenn die Pumpeinrichtung
eine im Hauptstrom arbeitende Umwälzpumpe und eine im Ne
benstrom arbeitende Filtereinrichtung aufweist, so daß die
Pumpenleistung nicht mehr nachteilig durch die Filterein
richtung beeinflußt wird und die Filtereinrichtung unab
hängig vom Hauptstrom entsprechend dem jeweiligen Verschmut
zungsgrad der Waschflüssigkeit betrieben werden kann.
Um die Filtereinrichtung völlig autark zu gestalten und
gegebenenfalls auch noch ein abschließendes Waschen der
Werkstücke nach Abpumpen der Waschflüssigkeit zu ermögli
chen, ist es von Vorteil, wenn die Filtereinrichtung mit
einer separaten Pumpe versehen ist. In diesem Fall und
bei Werkstückbeaufschlagung im Hauptstrom entfallen auch
andernfalls erforderliche komplizierte Einrichtungen zur
Einhaltung des erforderlichen Flüssigkeitsstandes im
Tauchbad, da die im Hauptstrom arbeitende Pumpe immer genau
den Volumenstrom aus dem Tauchbad ansaugt, der mit den
Düsenstrahlen dem Bad wieder zugeführt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen
Darstellung einiger Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung
zeigen:
Fig. 1 eine schematische teilweise aufgebrochene
Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Flutwaschanlage;
Fig. 2 einen Schnitt längs Linie 2-2 in Fig. 1;
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel ähnlich
Fig. 1;
Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel ähnlich Fig. 1
und
Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel ähnlich Fig. 1.
Die Fig. 1 und 2 zeigen im einzelnen ein erstes Ausführungs
beispiel der erfindungsgemäßen Flutwaschanlage.
Diese umfaßt eine Flutwaschkammer 10 mit einem beispiels
weise sechseckigen Querschnitt, in welche durch eine mit
einer Tür 12 verschließbare Frontöffnung 14 ein zu reini
gendes Werkstück 16 einführbar ist.
Dieses Werkstück 16 ist seinerseits innerhalb der Flut
waschkammer 10 in einer Werkstückaufnahme 18 gehalten,
welche eine parallel zu einer der Frontöffnung 14 gegen
überliegenden Rückwand 20 in der Flutwaschkammer 10 ange
ordnete rechteckige Halteplatte 22 aufweist, von deren
Ecken ausgehend sich vier Haltearme 24 in Längsrich
tung der Flutwaschkammer 10 zur Frontöffnung 14 hin er
strecken. An diesen vier Haltearmen ist das Werkstück 16
beispielsweise durch Halteleisten 26 fixiert.
Die gesamte Werkstückaufnahme 18 ist ihrerseits durch
eine zentrisch zur Halteplatte 22 angeordnete und sich
von dieser durch die Rückwand 20 hindurch erstreckende
Welle 28 gehalten, die durch einen Antriebsmotor 30 dreh
bar ist, so daß die gesamte Werkstückaufnahme 18 inner
halb der Flutwaschkammer 10 drehbar angeordnet ist. Zu
sätzlich ist der Antriebsmotor 30 noch selbst auf zur
Welle 28 parallelen Führungen 32 gehalten und auf die
sen durch ein Verschiebeelement 34 parallel zur Längs
richtung der Welle 28 verschiebbar, so daß insgesamt
die Werkstückaufnahme 18 in der Flutwaschkammer 10 nicht
nur drehbar, sondern auch in deren Längsrichtung ver
schiebbar ist.
In der Flutwaschkammer 10 sind ferner beidseitig der
Werkstückaufnahme 18, beispielsweise im Bereich von ver
tikalen Wandflächen 36 und 38, Düsenrohre 40 und 42 gehal
ten, welche auf ihren dem Werkstück 16 oder der Werkstück
aufnahme 18 zugewandten Seiten mit Düsen 44 und 46 ver
sehen sind.
Diese Düsen 44 bzw. 46 sind als Freistrahldüsen ausgebildet,
das heißt also als Düsen, die einen ungefähr parallel und
gerade gerichteten Düsenstrahl 48 bzw. 50 bilden.
Die Düsenrohre 40 und 42 sind insbesondere bei Waschein
richtungen für Werkstücke mit Durchbrüchen und durchge
henden größeren Öffnungen in der Höhe derart gegeneinander
versetzt, daß sich nicht durch annähernd koaxial angeord
nete gegengerichtete Strahlen im Werkstück Stauzonen mit
reduzierter Strömungsgeschwindigkeit ausbilden.
Die Düsenrohre 40 bzw. 42 besitzen jeweils ein Zuflußrohr
52 bzw. 54, das jeweils durch die Seitenwand 36 bzw. 38
vom Innern der Flutwaschkammer 10 nach außen geführt ist.
Jedes dieser Zuflußrohre 52 bzw. 54 ist seinerseits an
einer Verschiebeeinrichtung 56 bzw. 58 gehalten, welche
somit über die Zuflußrohre 52 bzw. 54 eine Verschiebung
der Düsenrohre im Innern der Flutwaschkammer 10 ermög
licht.
Die den Düsenrohren 40 bzw. 42 abgewandten Enden der Zu
flußrohre 52 bzw. 54 sind über Schlauchleitungen 60 bzw.
62 mit einem Ausgang einer Pumpe 64 verbunden, welche
eingangsseitig über ein Saugrohr 66 mit einer Abflußöff
nung 68 der Flutwaschkammer 10 in Verbindung steht. Von
dem Saugrohr 66 zweigt außerdem noch eine im Nebenstrom
betriebene Filteranlage 70 ab, welche ein Filter 72 sowie
eine diesem nachgeschaltete Filterpumpe 74 umfaßt. Durch
ein am Pumpenausgang der Filterpumpe 74 angeordnetes Ven
til 76 ist der Pumpenausgang der Filterpumpe 74 entweder
mit dem Pumpeneingang der Pumpe 64 oder mit den Schlauchlei
tungen 60 bzw. 62 direkt verbindbar.
Ferner ist noch ein Flüssigkeitsreservoir 78 vorgesehen, wel
ches durch ein zwischen dem Ausgang der Pumpe 64 und dem An
schluß der Schlauchleitungen 60 bzw. 62 angeordnetes Um
schaltventil 80 befüllbar ist. Dieses Reservoir 78 ist über
eine Abflußleitung 82 mit einem im Saugrohr 66 angeordneten
Umschaltventil 84 verbunden, so daß mittels der Pumpe 64
das Reservoir 78 entleert werden kann.
Das erste Ausführungsbeispiel funktioniert nun folgender
maßen. Nach Öffnen der Tür 12 und Einführen des Werkstücks
16 in die Werkstückaufnahme 18 wird die Tür 12 geschlossen
und das Innere der Flutwaschkammer 10 dadurch geflutet,
daß aus dem Reservoir 78 durch eine entsprechende Stellung
des Umschaltventils 84 über die Pumpe 64 Waschflüssigkeit
beispielsweise durch die Düsen 44 und 46 auf das Werk
stück 16 gespritzt wird.
Der eigentliche Waschvorgang beginnt erst dann, wenn die
Flutwaschkammer so weit gefüllt ist, daß das Werkstück 16
vollständig in die Waschflüssigkeit eingetaucht ist. In
diesem Falle wird das Umschaltventil 84 so gestellt, daß
die Pumpe 64 aus der Abflußöffnung 68 über das Saugrohr 66
Waschflüssigkeit ansaugt und über die Schlauchleitungen 60
bzw. 62 den Zuflußrohren 52 bzw. 54 zuführt. Von dort wird
die Waschflüssigkeit in den Düsenrohren 40 bzw. 42 ver
teilt und über die getaucht in dem Waschflüssigkeitsbad
liegenden Düsen 44 bzw. 46 das Werkstück 16 beaufschlagt.
Durch eine Steuerung 90 werden dabei die Verschiebeein
richtungen 56 bzw. 58 in Abhängigkeit von der Drehung
des Werkstücks 16 durch den Antriebsmotor 30 so in Rich
tung auf das Werkstück 16 oder entgegengesetzt dazu ver
schoben, daß der Abstand zwischen einer Werkstückoberfläche
und den Düsen 44 bzw. 46 ungefähr der Strahlkernlänge der
Düsenstrahlen 48 bzw. 50 entspricht, so daß auch diese
Strahlen 48 bzw. 50 auf der Werkstückoberfläche mit der
maximal möglichen Geschwindigkeit auftreffen und dadurch
eine maximal mögliche Reinigungsleistung bewirken.
Zusätzlich besteht auch noch die Möglichkeit, durch das Ver
schiebeelement 34 die gesamte Werkstückaufnahme 18 und somit
auch das Werkstück 16 in Längsrichtung der Flutwaschkammer 10,
d.h. parallel zur Welle 28, zu verschieben, so daß die zwi
schen den Düsen 44, 46 liegenden Bereiche der Werkstückober
fläche ebenfalls von den Düsenstrahlen 48 bzw. 50 beaufschlagt
werden können und damit während des gesamten Waschvorgangs
eine flächendeckende Beaufschlagung der Werkstückoberfläche
erfolgt.
Da eine vorteilhafte Reinigungsleistung auch in einem Ab
stand eintritt, der zwischen dem 0,5-fachen der Strahl
kernlänge und dem 1,5-fachen der Strahlkernlänge liegt, ist es
nicht notwendig, daß die Steuerung 90 die Düsenrohre 40
bzw. 42 genau entsprechend einer Außenkontur des Werk
stücks 16 nachfährt, sondern es ist ausreichend, wenn
mit den Düsenrohren 40 der vorstehend genannte Abstand
bereich zwischen der Werkstückoberfläche und dem Werk
stück 16 eingehalten wird.
Während des Waschvorgangs wird gleichzeitig im Nebenstrom
aus dem Saugrohr 66 Waschflüssigkeit entnommen und über
die Filteranlage 70 geführt, in welcher eine kontinuier
liche Reinigung der Waschflüssigkeit stattfindet, wobei
diese gefilterte Waschflüssigkeit dann durch eine entspre
chende Stellung des Ventils 76 der Pumpe 64 wiederum saug
seitig zugeleitet wird.
Nach Beendigung des Waschvorgangs wird das Umschaltventil
80 so gestellt, daß die Pumpe 64 die Waschflüssigkeit
nicht mehr den Schlauchleitungen 60 und 62 zuführt, son
dern nur noch dem Reservoir 78, so daß ein Flüssigkeits
spiegel 93 der Waschflüssigkeit im Innern der Flutwasch
kammer 10 sukzessive abnimmt und das Werkstück 16 aus
der Waschflüssigkeit auftaucht. Durch Umschalten des Ven
tils 76 kann nun gefilterte Waschflüssigkeit über die
Filterpumpe 74 den Düsen 44 bzw. 46 zugeführt werden,
welche die gefilterte Waschflüssigkeit auf den aufge
tauchten Bereich des Werkstücks 16 spritzen und dadurch
das Werkstück 16 abschließend abwaschen.
Sollten allerdings Düsen 44 bzw. 46 diesbezüglich bei
spielsweise wegen der geringen Pumpenleistung der Filter
pumpe 74 nicht geeignet sein, so ist erfindungsgemäß
vorgesehen, daß beispielsweise oberhalb des Werkstücks
16 zusätzliche Waschdüsen angeordnet sind, welchen dann
durch die Filterpumpe 74 gefilterte Waschflüssigkeit zum
abschließenden Abwaschen des Werkstücks 16 zugeführt wird.
Ein zweites Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 3,
ist insoweit, als es dieselben Teile wie das erste Aus
führungsbeispiel zeigt, mit denselben Bezugszeichen ver
sehen, so daß bezüglich der Beschreibung dieser Teile
auf die Beschreibung zum ersten Ausführungsbeispiel ver
wiesen wird.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel sind die
Düsen 92, 92′, 92′′, 92′′′ nicht an einem gemeinsamen Düsen
rohr gehalten, sondern besitzen ihr eigenes Zuflußrohr 94,
94′, 94′′, 94′′′, wobei jedes dieser Zuflußrohre 94′ bis
94′′′ eine eigene Verschiebeeinrichtung 96, 96′, 96′′, 96′′′
aufweist. Somit besteht die Möglichkeit, insbesondere
bei Werkstücken 16, welche in Längsrichtung des Werkstücks
variierende Oberflächengeometrien aufweisen, die Düsen 92
bis 92′′′ einzeln in Richtung auf das Werkstück 16 zu ver
schieben, um jeweils den optimalen Abstand zwischen der
Werkstückoberfläche und der jeweiligen Düse 92 bis 92′′′
einzuhalten.
Der Steuerung 90 ist dann, genau wie beim ersten Ausfüh
rungsbeispiel, die jeweilige Form des Werkstücks 16 einzu
geben, so daß diese dann in Abhängigkeit der Drehstellung
der Werkstückaufnahme 18 die Düsen 90 bis 90′′′ entspre
chend ansteuert. Somit ist es beispielsweise auch möglich,
einen oder mehrere Durchbrüche 98 im Werkstück dadurch
effizient zu reinigen, daß dann, wenn dieser Durchbruch 98
beim Drehen eine der Düsen 92 bis 92′′′ passiert, diese
Düse auf diesen Durchbruch 98 zugefahren wird und damit
auch bezüglich der Werkstückoberfläche innerhalb des
Durchbruchs 98 der optimale Abstand zwischen der jewei
ligen Düse 92 bis 92′′′ und der Werkstückoberfläche ein
gehalten wird.
Eine Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels sieht
außerdem noch vor, daß die Düsen 92 bis 92′′′ mit einer
zusätzlichen Verdreheinrichtung 100 versehen sind, welche
zusätzlich zum Verschieben noch ein Verdrehen der Düsen 92
bis 92′′′ als Ganzes erlaubt, so daß der Durchbruch 98
noch effektiver gereinigt werden kann, wobei der Düsen
strahl 102 dann vorzugsweise einen Winkel mit einer
Drehachse 104 einschließt.
Bei einer derartigen Ausbildung des zweiten Ausführungs
beispiels kann dann beispielsweise in dem Fall, in dem
der Durchbruch 98 vor einer der Düsen 92 bis 92′′′ zu lie
gen kommt, die Drehbewegung angehalten, die jeweilige
Düse 92 bis 92′′′ in Richtung auf den Durchbruch 98 so lange
zubewegt werden, bis ein optimaler Abstand eingehalten ist,
und anschließend noch gedreht werden, um sämtliche Wand
bereiche des Durchbruchs 98 zu beaufschlagen.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor
richtung, dargestellt in Fig. 4, ist insoweit als es mit
den vorstehenden Ausführungsbeispielen identisch ist, mit
denselben Bezugszeichen versehen.
Im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Ausführungs
beispielen zeigt dieses dritte Ausführungsbeispiel zwei
fest installierte Sätze von Düsen 106 und 108, die aller
dings einen unterschiedlich großen Düsendurchmesser haben.
Da der Düsendurchmesser proportional zur Länge des Kern
strahls ist, welcher ungefähr 5 bis 7 Düsendurchmesser be
trägt, haben folglich auch die Düsenstrahlen 110 und 112
eine unterschiedliche Kernstrahllänge.
Im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Ausführungs
beispielen brauchen bei diesem Ausführungsbeispiel die
Düsen 106 und 108 nicht bewegt zu werden, sondern es wird
in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Werkstücks 16
stets der Satz von Düsen 106 oder 108 eingeschaltet, des
sen Düsen 106 bzw. 108 den optimalen Abstand, also bei
spielsweise einen Abstand von 3 bis 10 Düsendurchmessern,
zur Werkstückoberfläche aufweisen. Liegt die Werkstück
oberfläche beim Drehen nicht mehr in diesem Abstandsbereich,
so wird der jeweilige Düsensatz, um Pumpleistung zu sparen,
abgeschaltet.
Erfindungsgemäß können bei diesem Ausführungsbeispiel nicht
nur zwei Sätze von Düsen 106, 108 Verwendung finden, son
dern eine Vielzahl von Sätzen mit unterschiedlichen Düsen
durchmessern, wobei dann jeweils von der Steuerung 90 in Ab
hängigkeit von der Drehbewegung des Werkstücks 16 derjenige
Satz von Düsen zugeschaltet wird, dessen Düsen den optimalen
Abstand zur Werkstückoberfläche aufweisen.
Bei einem vierten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 5,
sind an beiden senkrechten Wänden 36 bzw. 38 der Flutwasch
kammer 10 zwei Reihen von versetzt gegeneinander angeord
neten Düsen 116 vorgesehen, wobei jeweils die Abstände
zwischen den Düsen 116 gleich groß sind, so daß jeweils
drei Düsen miteinander ein gleichschenkliges Dreieck bil
den. Vorzugsweise werden diese Abstände zwischen den Dü
sen so gewählt, daß sie ungefähr einem Abstand zwischen
diesen Düsen und der Werkstückoberfläche entsprechen.
Beim Waschvorgang werden sämtliche Düsen 116 gleichzeitig
eingeschaltet und ermöglichen somit eine flächenhafte Be
aufschlagung des Werkstücks mit Düsenstrahlen 118 und erzeugen
dadurch eine flächenhafte Reinigungswirkung. Um die Rei
nigungswirkung auf der gesamten angestrahlten Fläche mög
lichst gleichmäßig zu gestalten, ist es bei diesem Aus
führungsbeispiel wichtig, daß das Werkstück 16 in Längs
richtung der Flutwaschkammer 10 hin- und herbewegbar ist,
was beispielsweise über die Verschiebung des Antriebsmo
tors 30 durch das Verschiebeelement 34 möglich ist, so
daß die zwischen den von den einzelnen Düsenstrahlen 118
zu beaufschlagenden Bereichen liegenden Stauzonen, in denen
keine effektive Reinigungswirkung auftritt, über die Werk
stückoberfläche wandern und daher jeder Teil der Werkstück
oberfläche einmal in einer Zone mit effektiver Reinigungs
wirkung liegt.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, die
versetzt zueinander angeordneten Düsen 116 auf einem
Träger zu lagern und somit relativ zum Werkstück 16 ver
schieblich anzuordnen. Es ist aber auch möglich, unter
schiedliche Sätze versetzt gegeneinander angeordneter
Düsen mit unterschiedlichen Durchmessern vorzusehen, so
daß jeweils der Satz versetzt zueinander angeordneter
Düsen mit dem Durchmesser eingeschaltet wird, der gerade
den optimalen Abstand zur Werkstückoberfläche aufweist.
Zusätzlich kann beispielsweise das vierte Ausführungs
beispiel noch mit tangential zu einer Drehachse des
Werkstücks 16 angeordneten Strömungsleitblechen 120 ver
sehen sein, welche eine Wirbelströmung um das Werkstück
16 erzeugen.
Claims (36)
1. Verfahren zum Flutwaschen von Werkstücken, bei welchem das
Werkstück in ein Bad mit Waschflüssigkeit eingetaucht und
eine Werkstückoberfläche mit mindestens einem aus einer
Düse austretenden Düsenstrahl aus Waschflüssigkeit beauf
schlagt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß als Düsenstrahl ein Freistrahl Verwendung findet, und
daß die Düse in einem Abstand von der Werkstückoberfläche
geführt wird, der maximal ungefähr das Doppelte einer
Strahlkernlänge des Freistrahls beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Abstand maximal ungefähr das 1,5-fache der Strahl
kernlänge beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Abstand maximal ungefähr der Strahlkernlänge ent
spricht.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß der Abstand minimal ungefähr
das 0,6-fache der Strahlkernlänge beträgt.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Düse und das Werkstück
in Strahlrichtung relativ zueinander bewegt werden.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß bei mehreren Düsen die im
richtigen Abstand stehenden Düsen zugeschaltet werden.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Düse und das Werkstück
quer zur Strahlrichtung relativ zueinander bewegt wer
den.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Düse und das Werkstück
in Abhängigkeit von der Werkstückoberfläche unterschied
lich schnell relativ zueinander bewegt werden.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen maximal bis an die
Werkstückoberfläche herangeführt werden.
10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Werkstückoberfläche mit
einem gegenüber dieser geneigten Düsenstrahl beauf
schlagt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
der Winkel zwischen dem Düsenstrahl und der Werkstück
oberfläche kleiner als 45° ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der Winkel zwischen dem Düsenstrahl und der Werkstück
oberfläche kleiner als 30° ist.
13. Verfahren nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der Winkel zwischen dem Düsenstrahl und der Werkstück
oberfläche ständig zwischen zwei Extremwerten verändert
wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Winkel zwischen den Extremwerten oszilliert.
15. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß nach dem Abpumpen der Wasch
flüssigkeit das Werkstück mit gereinigter Waschflüssig
keit abgespült wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
während des Abpumpens die nicht mehr eingetauchten Werk
stückoberflächen mit gefilterter Waschflüssigkeit ge
spült werden.
17. Flutwaschanlage für Werkstücke, insbesondere zur Durch
führung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
mit einer Waschkammer, mit einer in der Waschkammer an
geordneten Werkstückaufnahme, mit mindestens einer in
der Waschkammer angeordneten und auf eine Oberfläche
des Werkstücks gerichteten Düse und mit einer Pumpein
richtung zur Versorgung der Düse mit Waschflüssigkeit,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (44, 46, 92, 106,
108, 116) eine Freistrahldüse ist und daß die Düse (44,
46, 92, 106, 108, 116) in einem Abstand von der Ober
fläche des Werkstücks (16) angeordnet ist, welcher
maximal ungefähr das Doppelte der Strahlkernlänge der
Düse (44, 46, 92, 106, 108, 116) beträgt.
18. Flutwaschanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand maximal ungefähr das 1,5-fache der Strahl
kernlänge der Düse (44, 46, 92, 106, 108, 116) beträgt.
19. Flutwaschanlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand maximal ungefähr der Strahlkernlänge
entspricht.
20. Flutwaschanlage nach einem der Ansprüche 17 bis 19, da
durch gekennzeichnet, daß der Abstand minimal ungefähr
das 0,5-fache der Strahlkernlänge beträgt.
21. Flutwaschanlage nach einem der Ansprüche 17 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (44, 46, 92, 106,
108, 116) und das Werkstück (16) in Richtung eines Düsen
strahls (48, 50, 102, 110, 112) relativ zueinander be
wegbar sind.
22. Flutwaschanlage nach einem der Ansprüche 17 bis 21, da
durch gekennzeichnet, daß die Düse (44, 46, 92, 106,
108, 118) und das Werkstück (16) quer zur Richtung des
Düsenstrahls (48, 50, 102, 110, 112) relativ zueinander
bewegbar sind.
23. Flutwaschanlage nach einem der Ansprüche 17 bis 22, da
durch gekennzeichnet, daß mehrere Düsen (44, 46, 92,
106, 108, 116) vorgesehen sind.
24. Flutwaschanlage nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere auf Düsenrohren (40, 42) angeordnete Düsen
(44, 46, 106, 108) vorgesehen sind.
25. Flutwaschanlage nach Anspruch 23 oder 24, dadurch ge
kennzeichnet, daß mehrere Düsen (106, 108) mit unter
schiedlicher Strahlkernlänge vorgesehen sind.
26. Flutwaschanlage nach Anspruch 25, dadurch gekennzeich
net, daß die Düsen (106, 108) gleicher Strahlkernlänge
gemeinsam zuschaltbar sind.
27. Flutwaschanlage nach einem der Ansprüche 23 bis 26, da
durch gekennzeichnet, daß die Düsen (116) versetzt zu
einander angeordnet sind.
28. Flutwaschanlage nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet,
daß die Düsen (116) in einem gleichen Querabstand rela
tiv zueinander angeordnet sind.
29. Flutwaschanlage nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet,
daß der Querabstand ungefähr gleich groß ist wie die
Abstände zwischen den Düsen (116) und der Oberfläche des
Werkstücks (16).
30. Flutwaschanlage nach einem der Ansprüche 17 bis 29,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen seitlich des Werk
stücks angeordnet sind.
31. Flutwaschanlage nach einem der Ansprüche 17 bis 30, da
durch gekennzeichnet, daß die Werkstückaufnahme (18)
drehbar ist.
32. Flutwaschanlage nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet,
daß durch die Anordnung der Düsen (44, 46, 92, 106, 108,
116) mit einer auf eine Drehachse des Werkstücks (16)
bezogenen Tangentialkomponente in der Waschkammer (10)
eine Wirbelströmung induzierbar ist.
33. Flutwaschanlage nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet,
daß Strömungsleitbleche (120) zur Erzeugung einer Wirbel
strömung um die Drehachse des Werkstücks (16) vorge
sehen sind.
34. Flutwaschanlage nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungsleitbleche (120) verstellbar sind.
35. Flutwaschanlage nach einem der Ansprüche 17 bis 34, da
durch gekennzeichnet, daß die Pumpeinrichtung eine im
Hauptstrom arbeitende Umwälzpumpe (64) und eine im
Nebenstrom arbeitende Filtereinrichtung (70) umfaßt.
36. Flutwaschanlage nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet,
daß die Filtereinrichtung (70) mit einer separaten Pumpe
(74) versehen ist.
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