DE4142740A1 - Reinigungsvorrichtung mit fluessigstrahlduese - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung mit mindestens einer mittels eines Motors auf einer Ringbahn bewegbaren Flüssigstrahldüse, die an dem äußeren Ende eines einen Durchgangskanal für die Strahlflüssigkeit auf­ weisenden Düsenschaftes angeordnet ist.

Reinigungsvorrichtungen der genannten Art werden zum Bearbeiten von Oberflächen oder zum Abstrahlen von Verun­ reinigungen oder Abdeckschichten eingesetzt. Durch die Bewegung des Flüssigkeitsstrahles wird einerseits ein ver­ größerter Reinigungsbereich und anderseits eine schonende­ re Behandlung der beaufschlagten Gegenstände erreicht. Die bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art haben aber den Nachteil, daß die Größe eines Reinigungsbereiches nur durch Auswechseln eines Düsenkopfes verändert werden kann, und daß die Antriebsvorrichtung einen komplizierten Aufbau mit starkem Verschleiß ausgesetzten Kraftübertragungs­ organen, Durchführungsteilen und Dichtungen aufweist. Dadurch ist die für eine saubere und schonende Behandlung der von einem Flüssigkeitsstrahl beaufschlagten Gegenstän­ de wichtige Antriebsgeschwindigkeit der Reinigungsvorrich­ tungen begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reinigungs­ vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie einen sicheren Betrieb mit hoher Arbeitsgeschwindig­ keit erlaubt.

Die gestellte Aufgabe wird mit der genannten Reinigungs­ vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Düsen­ schaft für die Bewegung der Flüssigkeitsstrahldüse im Vor­ richtungsgehäuse für eine Pendelbewegung, aber drehfest gelagert ist. Durch diese Maßnahme ist die Voraussetzung dafür geschaffen, daß die für den Antrieb bewegte Masse an Vorrichtungsteilen gering gehalten und die Antriebsvor­ richtung verschleißarm ausgebildet werden kann. Der Düsen­ schaft mit dem Düsenkopf führt nur eine Pendelbewegung aus, wozu er zweckmäßig über einen rotierenden Exzenter­ kopf mit einem Antriebsmotor gekoppelt sein kann. Der Exzenterkopf läßt sich mit einstellbarer Exzentrizität ausbilden, wodurch sich der Einwirkungsbereich der Flüs­ sigstrahldüse genau einstellen und auf einen speziellen Bearbeitungszweck anpassen läßt.

Mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Reinigungsvorrich­ tung lassen sich sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeiten erzie­ len. Da ein kleiner Pendelwinkel für die Flüssigstrahldüse ausreicht und die Unwuchtmasse des Exzenterkopfes durch eine Ausgleichsmasse egalisierbar ist, bleiben die Unwuchtkräfte gering und bilden keine Gefahr für einen vorzeitigen Verschleiß von Vorrichtungsteilen.

Vorteilhafterweise kann die Pendellagerung des Düsenschaf­ tes im Vorrichtungsgehäuse an seinem inneren Endbereich mittels eines Pendelkugellagers oder eines sphärischen Gleitlagers erfolgen. Ein wesentlicher Vorteil durch einen kompakten, massearmen Antriebsteil läßt sich dadurch er­ zielen, daß der Düsenschaft durch den Hohlläufer eines An­ triebsmotors berührungsfrei hindurchführbar und der Exzenterkopf am Hohlläufer ausgebildet ist. Für diesen kompakten Aufbau kann sowohl ein Elektromotor als auch ein pneumatischer Motor eingesetzt werden, deren Statorteile den Hohlläufer und den berührungsfrei durch den Hohlläufer hindurchgeführten pendelbaren Düsenschaft umfangen, und die beide für hohe Drehzahlen und in ihrer Drehzahl regel­ bar auslegbar sind.

Der mit dem Hohlläufer verbundene oder an ihm ausgebildete Exzenterkopf weist zweckmäßig ebenfalls eine axiale Durch­ gangsöffnung auf, die teilweise durch eine exzentrische Ausnehmung gebildet ist, in welcher der Düsenschaft für seine Ringauslenkung kugelgelagert ist. Der Hohlläufer selbst kann zweckmäßig axial zwischen seinem Motoran­ triebsbereich und seinem Exzenterkopf über Kugellager spiegelfrei und kippsicher im Vorrichtungsgehäuse gelagert sein.

Durch die Vermeidung einer Rotationsbewegung des Düsen­ schaftes ist der Vorteil gegeben, daß der Durchgangskanal für die Strahlflüssigkeit in der Vorrichtung keine Stelle aufweisen muß, an welcher eine Abdichtung des Kanales gegenüber einem rotierenden Teil erfolgen muß. Alle Ver­ bindungsstellen des Durchgangskanales in der Vorrichtung lassen sich fest und stabil ausbilden, und der Durchgangs­ kanal des Düsenschaftes kann am inneren Düsenschaftende in vorteilhafter Weise mit dem Abschnitt eines druckfesten Rohres fest verbunden sein, das bereichsweise gewendelt ist und dadurch der Pendelbewegung folgen und sie aufneh­ men kann. Dadurch läßt sich die Flüssigkeit auch mit höheren Drücken zur Flüssigstrahldüse führen, als dies bei bekannten einschlägigen Reinigungsvorrichtungen der Fall ist.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich im Innern des Vorrichtungsgehäuses alle Abdichtungen zwischen festen und rotierenden Vorrichtungsteilen verschleißfrei als Laby­ rinthdichtungen ausbilden lassen, und daß zur sicheren und flüssigkeitsfesten Abdichtung der Vorrichtung nach außen eine billige flexible Dichtungsmanschette genügt, die einerseits am vorderen Düsenschaftende und anderseits am Vorrichtungsgehäuse dicht befestigt ist. Sie bildet ein von außen leicht und rasch auswechselbares Dichtungs­ element.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäß ausgebildeten Reinigungsvorrichtung anhand der bei­ liegenden Zeichnung näher erläutert.

Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung;

Fig. 2 eine stirnseitige Ansicht der Vorrichtung in Richtung des Pfeiles 11 in Fig. 1

Fig. 3 einen zentralen Längsschnitt durch die gegenüber Fig. 1 um 180° um ihre Längs­ achse gedrehte Vorrichtung.

Die Reinigungsvorrichtung 10 ist in einen Düsenteil 11 und einen Anschlußteil 12 gegliedert, die über ein Zwischenge­ häuse 13 fest und in ihrem Abstand einstellbar miteinander verbunden sind. Die Reinigungsvorrichtung 10 läßt sich auf einem beliebigen, nicht dargestellten Träger anordnen, beispielsweise auf einem NC-gesteuerten Tragtisch. Fig. 1 zeigt die Reinigungsvorrichtung oberhalb eines Träger­ elementes 14 für elektronische Bauteile 14 angeordnet, deren seitliche Anschlußfahnen 15 von Resten schädlicher Deckschichten und anderen Verunreinigungen über eine vor­ gegebene Breite mittels eines dünnen Hochdruck-Flüssig­ keitsstrahles 16 gereinigt werden müssen, der eine hier kreisringförmige Bewegung in einem kleinen Auslenk-Winkel­ bereich alpha ausführt, während die Vorrichtung 10 oder die Leiterplatte 14 senkrecht zur Zeichnungsebene längs­ bewegt werden.

Der Düsenteil 11 ist aus mehreren, gemäß Fig. 3 fest und dicht miteinander verschraubten Gehäuseteilen zusammen­ gesetzt, von denen in Fig. 3 der besseren Übersicht­ lichkeit wegen nur das zentrale Gehäuseteil 17 bezeichnet ist, in welchem der mit Wickelköpfen 18 versehene Stator­ teil 19 eines schnellaufenden Elektromotors angeordnet ist, der über eine äußere Anschlußleitung 20 mit Strom versorgt wird. Der Rotor des Motors ist ein Hohlläufer 21, der sich über den Statorteil 19 hinaus nach unten er­ streckt, über zwei stabile Kugellager 22 und 23 im Gehäuse des Düsenteiles 11 kippsicher gelagert ist und in einem verbreiterten Exzenterkopf 24 endet, der mit einer Aus­ gleichsmasse 41 versehen ist. Durch den ganzen Hohlläufer 21 hindurch erstreckt sich berührungsfrei ein Düsenschaft 25, der einen zentralen Durchgangskanal 26 für die Strahl­ flüssigkeit aufweist und an dessen über den Düsenteil stirnseitig herausragendem Ende ein Düsenkopf mit einer auswechselbaren Flüssigstrahldüse 27 befestigt ist. An seinem inneren Ende ist der Düsenschaft 25 in einem Pendelkugellager 28 gehalten. Eine kreisförmige Pendel­ bewegung wird dem drehfest angeordneten Düsenschaft 25 vom Exzenterkopf 24 des rotierenden Hohlläufers 21 erteilt, mit welchem der Düsenschaft 25 über ein Pendelkugellager 29, das in einer exzentrischen Ausnehmung 30 des Exzenter­ kopfes 24 angeordnet ist, gekoppelt ist.

Über eine Schraub- oder Lötanschlußstelle 31 ist mit dem oberen Ende des Düsenschaftes 25 ein Druckrohr 32 verbun­ den, das sich durch das Verbindungsgehäuse 13 hindurch in den Anschlußteil 12 der Reinigungsvorrichtung erstreckt, wo es in einer zweiten festen Rohranschlußstelle 33 endet. Zwischen den beiden Rohranschlußstellen 31 und 33 ist das Druckrohr 32 zu einer Wendel 34 geformt, so daß es der kreisringförmigen Pendelbewegung des Düsenschaftes 25 fol­ gen kann. Über eine obere Schraubanschlußstelle 35 wird Strahlflüssigkeit unter hohem Druck in das Druckrohr 32 und von dort über den zentralen Durchgangskanal 26 des Düsenschaftes 25 zur Flüssigstrahldüse 27 geleitet. Der Anschlußteil 12 ist teleskopartig auf das Zwischengehäuse 13 aufgeschoben und mittels einer Spannschraube 42 be­ festigt, die erst angezogen wird, wenn das Druckrohr 32 unter Druck gesetzt worden ist, also seine "Drucklänge" angenommen hat.

Rotierende Teile der Reinigungsvorrichtung sind nur der Hohlläufer 21 mit seinem Exzenterkopf 24 und Teile der Kugellager 22, 23 und 29. Zwischen diesen rotierenden Tei­ len und feststehenden Teilen des Düsenteiles 11 der Reini­ gungsvorrichtung 10 entfallen einem Verschleiß unterwor­ fene umlaufende Dichtungsteile. Eine wünschenswerte Ab­ dichtung des Motorbereiches läßt sich mittels Labyrinth­ dichtungen 36 erreichen. Eine vordere Öffnung 37 des Dü­ senteiles 11 der Reinigungsvorrichtung 10 ist flüssig­ keitsdicht mittels einer flexiblen Faltmembran 38 ver­ schlossen, die über äußere Spannringe 39 und 40 einerseits mit dem Gehäuse des Düsenteiles 11 und anderseits mit dem Düsenkopf fest verbunden ist.

Anstelle eines Elektromotors kann die Reinigungsvorrich­ tung auch mittels eines pneumatischen Motors mit Hohl­ läufer betrieben werden. Das Anschlußteil 12 kann eine andere, an Trägerelemente angepaßte Form haben und auch unter Vermeidung eines Zwischengehäuses 13 direkt mit dem Düsenteil 11 verbunden sein. Das Druckrohr 32 kann auch mehrere gewendelte Bereiche oder eine Wendel an anderer Stelle aufweisen. Durch den weitgehend symmetrischen, kom­ pakten und massearmen Aufbau des Düsenteiles 11 und eine Ausgleichsmasse am Exzenterkopf 24 entstehen praktisch nur geringe Unwuchtkräfte, die sich durch den Vorrichtungsauf­ bau aber auch bei hohen Drehzahlen des Hohlläufers 21 ein­ wandfrei beherrschen lassen. Die Exzentrizität des Düsen­ schaftes zum Hohlläufer kann beispielsweise unter Verwen­ dung von zwei gegeneinander verstellbaren Exzenterteilen in nicht dargestellter Weise einstellbar sein. Anstelle des Kugelpendellagers kann auch ein sphärisches Gleitlager vorgesehen sein.

Die Reinigungsvorrichtung erlaubt die Anwendung eines einzelnen dünnen Hochdruck-Flüssigkeitsstrahles zur Reini­ gung von Flächen mit hoher Geschwindigkeit bei kürzerer Einwirkung auf die zu reinigenden Flächenbereiche und dadurch eine bessere Reinigungswirkung ohne Erhöhung der Gefahr einer Zerstörung der zu reinigenden Gegenstände.

Claims (17)

1. Reinigungsvorrichtung mit mindestens einer mittels eines Motors auf einer Ringbahn bewegbaren Flüssig­ strahldüse (27), die an dem äußeren Ende eines einen Durchgangskanal (26) für die Strahlflüssigkeit auf­ weisenden Düsenschaftes (25) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenschaft (25) für die Be­ wegung der Flüssigstrahldüse (27) im Vorrichtungsge­ häuse für eine Pendelbewegung, aber drehfest gelagert ist.

2. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Düsenschaft (25) bei seiner Pendel­ bewegung einen Kegelmantel beschreibt, dessen Spitze durch das eine Düsenschaftende und dessen Basis durch die Strahldüse (27) am anderen Düsenschaftende gebil­ det wird.

3. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenschaft (25) über einen rotierenden Exzenterkopf (24) direkt mit einem An­ triebsmotor (19/21) gekoppelt ist.

4. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Exzenterkopf (24) mit einstellbarer Exzentrizität ausgebildet ist.

5. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendellagerung des Düsenschaftes (25) im Vorrichtungsgehäuse an seinem inneren Endbereich mittels eines Pendelkugellagers (28) erfolgt.

6. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendellagerung des Düsenschaftes (25) im Vorrichtungsgehäuse an seinem inneren Endbereich mittels eines sphärischen Gleit­ lagers erfolgt.

7. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgangskanal (26) des Düsenschaftes (25) am inneren Düsenschaftende mit einem Rohrabschnitt (32) oder Hochdruckschlauch fest verbunden ist, der bereichsweise gewendelt (Wendel 34) ist.

8. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenschaft (25) durch den Hohlläufer (21) eines Antriebsmotors (19/21) berührungsfrei hindurchgeführt ist und der Exzenter­ kopf (24) am Hohlläufer (21) ausgebildet ist.

9. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Exzenterkopf (24) eine axiale Durch­ gangsöffnung aufweist, die teilweise durch eine exzen­ trische Ausnehmung (30) gebildet ist, in welcher der Düsenschaft (25) für seine Ringauslenkung pendelkugel­ gelagert ist (Kugellager 29).

10. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlläufer (21) des Motors (19/21) axial zwischen dem Statorteil (19) des Motors und seinem Exzenterkopf (24) über Wälz- oder Gleitlager (22, 23) spielfrei und kippsicher im Vorrichtungsgehäuse gelagert ist.

11. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein für hohe Drehzahlen ausgelegter Elektromotor ist.

12. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb des Vorrichtungsgehäuses liegenden Verbindungsstellen (31, 33) des Durchgangskanales (26; 32) feste Verbindungs­ stellen, insbesondere Schraub-, Schweiß- oder Löt­ verbindungsstellen, sind.

13. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere, mit der Flüssigstrahldüse (27) besetzte Ende des Vorrich­ tungsgehäuses (Düsenteil 11) mittels einer flexiblen Dichtungsmanschette (38) verschlossen ist, die einer­ seits am vorderen Ende des Düsenschaftes (25) und andererseits am Vorrichtungsgehäuse dicht befestigt ist.

14. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen rotierenden und feststehenden Gehäuseteilen der Vorrichtung aus­ schließlich Labyrinthdichtungsstellen (36) ausgebildet sind.

15. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterkopf (24) mit einer Ausgleichsmasse (41) versehen ist.

16. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenteil (11) und der Anschlußteil (12) über ein Zwischengehäuse (13) mit einstellbarem Abstand miteinander verbunden sind.

17. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die ganze Vorrichtung flüssigkeitsdicht ausgebildet ist.