DE4239792A1

DE4239792A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen und Trocknen der Oberfläche von Gegenständen

Info

Publication number: DE4239792A1
Application number: DE19924239792
Authority: DE
Inventors: Herbert Haegele
Original assignee: RIEBESAM GmbH
Current assignee: RIEBESAM GmbH
Priority date: 1992-11-26
Filing date: 1992-11-26
Publication date: 1994-06-01

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen und Trocknen der Oberfläche von Gegenständen.

Bei der mechanischen Bearbeitung von Gegenständen aus Metall und Kunststoffen werden die Werkstücke mit Kühlschmiermitteln, Öl oder Emulsionen verunreinigt. Zur Weiterbearbeitung oder Montage müssen deshalb die Teile gereinigt werden. Hierbei sollen auch anhaftende Späne entfernt werden können. Die früher als öllösende Mittel eingesetzten chlorierten oder fluorchlorierten Kohlenwasserstoffe sind aus Umweltschutzgründen heute bereits nur noch stark begrenzt und teilweise gar nicht mehr einsetzbar. Werden wäßrige Reinigungsmittelsysteme verwendet, so ist eine Abwasser belastung durch Tenside gegeben. Außerdem ist zum Trocknen der Teile eine große Wärmemenge erforderlich.

Man ist daher in jüngerer Zeit dazu übergegangen, die Gegenstände mit paraffinischen Kohlenwasserstoffen oder Alkoholen zu reinigen. Um sie anschließend zu trocknen, wird Luft auf die Werkstücke geblasen. Mit den bekannten Vorrichtungen wird dabei das Reinigungsmittel zu einem sehr feinen Aerosol vernebelt. Hierdurch entstehen bei der Entsorgung und Wieder verwertung der Abluft erhebliche Probleme, da wegen der sehr fein verteilten Tröpfchen die Reinigungsmittelfracht nur unvollkommen und unter erheblichen technischen Problemen mit gängigen Kondensatoren aus der Abluft entfernt werden kann.

Die Teiletrocknung erfolgt üblicherweise mit angesaugter Frischluft. Um eine ausreichende Trocknungswirkung zu erzielen, muß bei relativ hohen Temperaturen (etwa 100°C) gearbeitet werden, also oberhalb des Flamm punktes der brennbaren Reinigungsmittel. Um die untere Explosionsgrenze zu unterschreiten, müssen sehr große Luftvolumina eingeblasen werden. Der Energieaufwand zur Beheizung der erforderlichen großen Luftmengen auf derartig hohe Temperaturen ist dementsprechend hoch. Da die Aufnahme fähigkeit von Luft für das Reinigungsmittel mit steigender Temperatur steigt, ist bei diesem Verfahren eine hohe absolute Sättigung der Luft mit Reinigungs mittel gegeben. Auch dies führt zu Problemen beim Auskondensieren der Fracht aus der Abluft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen und Trocknen der Oberfläche von Gegenständen bereitzustellen, womit die Trocknung auch kompliziert geformter Gegenstände mit relativ geringem Energieaufwand erfolgt, die Reinigungsmittelfracht leicht aus dem abströmenden Trocknungsmedium entfernt und auf die Zufuhr von frischem Medium während des Trocknungsvorgangs verzichtet werden kann und eine hervorragende Maßhaltigkeit der getrockneten Gegenstände infolge milder Bedingungen gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch das Bereitstellen eines Verfahrens zum Reinigen und Trocknen der Oberfläche von Gegenständen gelöst, wobei das Gut in bekannter Weise mit Reinigungsmittel behandelt und darauf von dessen Hauptteil getrennt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zum Trocknen ein Trocknungsmedium, das auf eine Temperatur unterhalb des Flammpunktes des Reinigungsmittels erwärmt ist, mit hohem Druck durch eine Düse auf das in einer Arbeitskammer befindliche Gut geblasen wird, das mit Reinigungsmittel belastete Trocknungsmedium über eine Absaugleitung in einen Kühler geführt, das Reinigungsmittel im Kühler auskondensiert, und das Trocknungsmedium anschließend wieder auf die genannte Temperatur erwärmt und im Kreislauf erneut auf die Gegenstände geblasen wird.

Die Reinigung der Gegenstände mit Reinigungsmitteln kann auf bekannte Weise durchgeführt werden. Beispielsweise können die Gegenstände in einem Korb von Hand oder automatisch mit Hilfe einer entsprechenden Einrichtung in dieselbe Arbeitskammer eingebracht werden, in der nachfolgend die Trocknung erfolgt. Nach Verschließen des Deckels wird die Kammer einmal oder mehrfach mit Reinigungsmittel geflutet. Alternativ können die Gegenstände auch mit Reinigungsmittel besprüht werden. Erfindungsgemäß ist jedes fett- bzw. öllösende Reinigungsmittel geeignet. Bevorzugt sind dabei solche Mittel, die aus Umweltverträglichkeitsgründen chlor- und fluorfrei sind, beispielsweise paraffinische Kohlenwasserstoffe, Alkohole und Mischungen dieser Stoffe. Dabei ist es bevorzugt, das Reinigungsmittel anzuwärmen, beispielsweise auf etwa 40°C. Währen des Reingiungsvorgangs kann der Korb, in dem sich die Gegenstände befinden, gedreht und/oder geschaukelt werden. Nach Beendigung des Reinigungsvorgangs wird das Reinigungsmittel vorzugsweise durch eine Filteranlage geführt, um Späne oder andere unlösliche Verunreinigungen abzu trennen. Anschließend kann es in die Vorratstanks zurückgepumpt werden. Wenn die Arbeitskammer nach dem letzten Reinigungsschritt leergepumpt ist, wird die Reinigungsmittelableitung üblicherweise verschlossen, beispielsweise mittels eines pneumatischen Kugelventils.

Anschließend wird ein vorgewärmtes Trocknungsmedium mittels einer Düse auf die in dem Korb vorhandenen Gegenstände geblasen. Das Medium ist vorzugs weise Luft. Jedoch können auch z. B. sauerstoffreie Gase oder Gasmischungen verwendet werden, beispielsweise Stickstoff oder Stickstoff/Kohlen dioxid-Gemische. Das Medium wird auf eine Temperatur unterhalb des Flamm punktes und unterhalb der unteren Explosionsgrenze erwärmt, beispielsweise auf 48°C für Luft als Trocknungsmedium.

Die Düse ist vorzugsweise als Schlitzdüse oder Messerstrahldüse mit einer Spaltbreite von beispielsweise etwa 2 mm ausgebildet. Die Form der Düse und der Druck des auftreffenden Trocknungsmediumsstrahls werden so gewählt, daß das auf den Gegenständen verbliebene Reinigungsmittel vom Strahl des Trocknungsmediums abgespritzt und abgeschält wird und in relativ großen Tröpfchen in das Medium gelangt. Eine zusätzliche Verstärkung der Mediums leistung kann dabei durch eine hohe Pressung eines vorgeschalteten Ventilators erzielt werden. Es ist vorteilhaft, daß die Geschwindigkeit des Trocknungs mediums mindestens 15 m/sec. beträgt. Damit der Strahl des Trocknungs mediums die gesamte Oberfläche des mit den zu trocknenden Gegenständen beladenen Korbes überstreichen kann, wird dieser vorzugsweise in einer Dreh- und/oder Schaukelbewegung gehalten.

Über eine Absaugleitung wird das mit dem abgeblasenen Reinigungsmittel befrachtete Trocknungsmedium in einen Kühler eingeleitet, in dem das Reinigungsmittel auskondensiert wird. Aus strömungstechnischen Gründen wird das Medium über die gesamte Breite dem Kühler zugeführt. Zur Erzielung eines genügenden Unterdrucks mit möglichst geringen Absaugleistungen ist das Absaugkammervolumen so klein wie möglich zu halten.

Das im Kondensationsturm abgeschiedene Reinigungsmittel wird mittels einer Pumpe in den Reinigungsmittel-Vorratstank zurückgepumpt. Die verbleibende Fortgasmenge wird innerhalb der Absaugung wieder erwärmt. Dies erfolgt vorzugsweise mit Hilfe einer Wärmepumpe. Dadurch muß für die Wieder aufwärmung des Trocknungsmediums keine zusätzliche Wärme zugeführt werden, da sie mit Hilfe des dem Kühler betreibenden Kälteaggregates erzeugt wird.

Während des gesamten Trocknungsvorgangs wird das Trocknungsmedium im Kreislauf geführt, ohne daß frisches Gas, z. B. Frischluft, beigemischt werden muß.

Das beschriebene Verfahren kann wahlweise manuell oder automatisiert ablaufen. Alternativ zu dem diskontinuierlichen Behandeln der Werkstücke, wie es oben dargestellt wurde, ist auch ein kontinuierliches Verfahren möglich. Z. B. können die Werkstücke zuerst eine Reinigungskammer durchlaufen, in der sie mit Reinigungsmittel besprüht oder in dieses getaucht werden, worauf sie kontinuierlich, z. B. mit Hilfe eines Transportbandes, in eine Trocknungskammer eingebracht werden, in der die Trocknung wie oben beschrieben abläuft.

Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine Vorrichtung zum Reinigen und Trocknen der Oberfläche von Gegenständen bereit, umfassend eine Arbeits kammer mit Zuführungs- und Ableitungen für ein Reinigungsmittel, einen automatischen Hubdeckel, an welchem ein oder mehrere Körbe zur Aufnahme der Gegenstände dreh- und/oder schwenkbar befestigt ist/sind, eine Hub- und Senkeinrichtung zum Beschicken der Arbeitskammer mit den zu reinigenden Gegenständen sowie eine Einrichtung zum Einblasen von im Kreislauf geführtem Trocknungsmedium auf die zu trocknenden Gegenstände, die eine an der Arbeitskammer angeordnete und mit einer Zuführungsleitung für das Trocknungsmedium verbundene Düse, eine mit einer nachgeschalteten Pumpe versehene Absaugleitung, eine Einrichtung zum Auskondensieren des Reinigungs mittels aus dem damit befrachteten Strom des Trocknungsmediums und eine Einrichtung zum Wiedererwärmen des im Kondensator abgekühlten Trocknungs mediums aufweist.

Die Düse ist vorzugsweise seitlich an der Arbeitskammer angeordnet und ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform eine Messerschlitzdüse. Diese kann beispielsweise eine Spaltbreite von etwa 2 mm aufweisen.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Einrichtung zum Auskondensieren des Reinigungsmittels und die Einrichtung zum Wiedererwärmen des Trocknungsmediums durch eine Wärmepumpe gekoppelt.

Zum Auskondensieren des Reinigungsmittels aus der Luft wird vorzugsweise ein Kühler verwendet, der mit Kältemittel beaufschlagt wird. Es ist besonders bevorzugt, daß das Kälteaggregat und der Lufterhitzer durch eine Wärmepumpe verbunden sind, die die für das Abkühlen des Kältemittels aufgewendete Wärmeenergie dem Lufterhitzer wieder zu führt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachstehend anhand von Zeichnungen beispielhaft erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Fließdiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei sind die Kreisläufe für die Entlüftung (- - -) das Wasch medium (-) und die Heizung (- - - -) dargestellt. Die vorgeheizte Luft wird mit Hilfe des Ventilators (2) über die Leitung (3) zu der an der Arbeits kammer (1) angebrachten Düse (4) geführt. Die Leitung (5) dient der Absaugung der mit Reinigungsmittel beladenen Luft aus der Arbeitskammer. Die Leitung (5) führt zum Kondensationsturm (6) mit einem Kühler (7) und einem Erhitzer (8). Diese sind vorzugsweise durch eine Wärmepumpe verbunden. Die Leitungen (9) dienen dem Druckausgleich. Die Frischgaszufuhr erfolgt über das Ventil (10); über das Ventil (20) wird das gebrauchte Trocknungsmedium aus dem System entlassen.

Die Leitung (11) dient der Zufuhr des Reinigungsmittels in die Arbeitskammer (1). Fig. 1 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der Vorrichtung, in welcher drei Behälter (12, 13, 14) als Vorratsgefäße für Reinigungsmittel verschiedenen Verschmutzungsgrades oder verschiedener Zusammensetzung vorgesehen sind. Das Reinigungsmittel kann aus der Arbeitskammer über das Ventil- und Pumpensystem (15) entweder direkt wieder dem Vorratsbehälter zugeführt oder aber über einen Schmutzfilter (16) geleitet werden, der als Sieb ausgestaltet sein kann. Das im Kühler (7) auskondensierte Reinigungsmittel wird über die Pumpe (17) und die Leitung (18) in den Reinigungsmittel-Kreislauf zurück geführt. Mit Hilfe des Heizungskreislaufs (19) kann das Reinigungsmittel vor dem Einleiten in die Arbeitskammer erwärmt werden.

Fig. 2 zeigt das Fließschema einer Wärmepumpe, die eine bevorzugte Ausführungsform für den Luftkühler und -erhitzer darstellt. Dabei haben die

Bezugszeichen die folgende Bedeutung:

1 Vollhermetischer Kältemittelverdichter
2 Manometeranschluß Hochdruckseite
3 Hochdruckschalter mit automatischem Reset
4 Handabsperrventil Hochdruckseite
5 Schwingungsdämpfer Hochdruckseite
6 Lufterhitzer
7 Kondensator druckgesteuert zur Restwärmeabgabe an die Außenluft
8 Druckabhängige Drehzahlregelung des Kondensatorlüfters
9 Manometeranschluß Hochdruckseite
10 Kondensatordruckregler
11 Absperrventil Flüssigkeitsseite
12 Flüssigkeitssammler
13 Eckabsperrventil Flüssigkeitssammler
14 Manometeranschluß Flüssigkeitsseite
15 Kältemittelfiltertrockner
16 Flüssigkeitsmagnetventil
17 Schauglas mit Feuchtigkeitsindikator
18 Thermostatisches Expansionsventil mit äußerem Druckausgleich
19 Luftkühler
20 Schwingungsdämpfer Saugseite
21 Handabsperrventil Saugseite
22 Manometeranschluß Saugseite
23 Niederdruckschalter mit automatischem Reset
24 Niederdruckschalter als PUMP DOWN-Schalter
25 Lufteintritt von der Reinigungskammer
26 Radiallüfter für Luftumwälzung bei Trocknungsbetrieb
27 Luftaustritt zur Reinigungskammer
28 Kondensationsturm

Fig. 3 zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 4 dieselbe Vorrichtung im Schnitt IV-IV der Fig. 3. Zu sehen ist eine Arbeits kammer (1) mit einem automatischen Hubdeckel (2), der mit einer Hub- und Senkreinrichtung (3) vertikal bewegbar ist. Am Hubdeckel (2) ist ein Korb (4) zur Aufnahme der Gegenstände befestigt. Eine Leitung (5) für das Trocknungs medium führt von einem Behälter, in dem ein Umluftschacht (6), ein Kühler (7) zum Auskondensieren des Reinigungsmittels und ein Lufterhitzer (8) zum Wiedererwärmen des Trocknungsmediums untergebracht sind, zum Arbeits behälter. Leitung (5) ist nur im Bereich des Arbeitsbehälters dargestellt. Auch die Absaugleitung (9) für das Trocknungsmedium ist nur in Teilen abgebildet. In den Zeichnungen erkennbar ist weiterhin ein Gerüst (10), auf dem sich Vorratsbehälter (11) für das Reinigungsmittel befinden. Vom Reinigungsmittel kreislauf ist lediglich der Reinigungsmittelablauf (12) aus der Arbeitskammer (1) dargestellt.

Beispiel 1 Sacklöcher enthaltende metallische Werkstücke wurden auf folgende Weise gereinigt

Die Werkstücke wurden mit Hilfe einer Hub- und Senkeinrichtung in einem Korb in eine 400 Liter fassende Arbeitskammer eingebracht. Die Arbeits kammer wurde mit dem Hubdeckel, an dem der Korb befestigt war, dicht verschlossen. Dann wurde die Arbeitskammer mit auf etwa 40°C vorge wärmtem Reinigungsmittel gefüllt. Nach erfolgtem Reinigungsvorgang wurde das Reinigungsmittel abgepumpt. Auf knapp 48°C vorgewärmte Luft wurde mit Hilfe einer Messerschlitzdüse auf die im Korb befindlichen Gegenstände geblasen. Dabei wurde der Warenkorb so gedreht und geschwenkt, daß seine gesamte Oberfläche vom Luftstrahl bestrichen wurde. Der Luftdurchsatz betrug ca. 3000 m² Luft pro Stunde. Die Luftgeschwindigkeit wurde mit ca. 20 m/sec. gemessen.

Die Abluft wurde in einen Kondensationsturm gesaugt und dort in einem Kühler entsättigt. Der Kühler wurde mit Kältemittel beaufschlagt, so daß eine Kondensation bei ca. 5°C erfolgte. Anschließend wurde die Luft in einem nach geschalteten Lufterhitzer wieder auf etwa 48°C erwärmt. Die dem Luft erhitzer zugeführte Wärme wurde mit Hilfe einer Wärmepumpe dem Kälte aggregat entzogen. Die wieder erwärmte Luft wurde im Kreislauf wieder auf die zu trocknenden Werkstücke geblasen.

Durch das Drehen der Teile im Korb wird ein gleichmäßiges Bestreichen der Gegenstände mit der Blasluft gesichert. Dadurch können auch Werkstücke mit komplizierter Teilegeometrie behandelt werden.

Die Dauer der Trockenzeit ist abhängig von der Teileoberfläche sowie der Form der Gegenstände. Kompliziert geformte Gegenstände, wie z. B. Werkstücke mit Sacklöchern, erfordern eine etwas längere Trockenzeit als solche mit einfachen Formen.

Bei normalen Dreh- und Stanzteilen mit einem Durchmesser von 5 mm oder größer ist eine Trockenzeit von etwa 4-6 Minuten zu veranschlagen. Kleine Stanzteile mit einer Dicke von etwa 0,5 bis 1 mm erfordern eine Trockenzeit von etwa bis zu 13 Minuten. Je nach Art des zu trocknenden Gutes können sich auch Abweichungen von diesen Bereichen ergeben.

Wird, wie voranstehend beschrieben, die Hub- und Senkeinrichtung automatisch betrieben, können die Gegenstände ohne manuelle Manipulation gehandhabt werden. Da die Reinigung und Trocknung in einer geschlossenen Kammer erfolgt, wird der Austritt schädlicher Dämpfe in die Umgebung ausgeschlossen.

Durch das gezielte Abblasen der Teile und eventuell vorhandener Bohrungen mittels der erfindungsgemäßen Düse unter gleichzeitiger Absaugung wird es möglich, das Reinigungsmittel zurückzugewinnen. Umweltbeeinträchtigungen durch belastete Abluft werden dadurch vermieden. Die niedrige Temperatur der Trocknungsluft verhindert, daß die Maßhaltigkeit der Werkstücke beeinträchtigt wird. Wenn als Trocknungsmedium Luft verwendet wird, vermeidet das erfindungsgemäße Verfahren den dauernden Einsatz von Frisch luft bei gleichzeitigem sehr großem Durchsatz an Blasluft. Weil auf diese Weise sowohl unterhalb der unteren Explosionsgrenze als auch unterhalb des Flammpunkts gearbeitet wird, ist das vorliegende Verfahren auch sicherer als die bisher bekannten.

Claims

1. Verfahren zum Reinigen und/oder Trocknen der Oberfläche von Gegen ständen, wobei z. B. das Gut in bekannter Weise mit Reinigungsmittel behandelt und darauf von dessen Hauptteil getrennt wird, dadurch gekenn zeichnet, daß zum Trocknen ein Trocknungsmedium, das auf eine Temperatur unterhalb des Flammpunkts des Reinigungsmittels erwärmt ist, mit hohem Druck durch eine Düse auf das in einer Arbeitskammer befindliche Gut geblasen wird, das mit Reinigungsmittel belastete Trocknungsmedium über eine Absaugleitung in einen Kühler geführt, das Reinigungsmittel im Kühler auskondensiert, und das Trocknungsmedium anschließend wieder auf die genannte Temperatur erwärmt und im Kreislauf erneut auf die Gegenstände geblasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknungs medium Luft ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke im Arbeitsbehälter gedreht und/oder geschaukelt werden, während der Strahl des Trocknungsmediums auf sie gerichtet ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknungsmedium in Form eines Messerstrahls auf die Werkstücke geblasen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut von einer Hub- und Senkeinrichtung in die und aus der Kammer transportiert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsmittel ausgewählt ist unter paraffinischen Kohlenwasserstoffen und Alkoholen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasluft eine Temperatur von 48°C aufweist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknungsmedium mit einer Geschwindigkeit von mindestens 15 m/sec. eingeblasen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknungsmedium mit Hilfe einer mit dem Kühler gekoppelten Wärme pumpe wieder auf die Temperatur unterhalb des Flammpunktes des Reinigungs mittels erwärmt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Blassystem die Werkstücke seitlich im rechten Winkel beaufschlagt.

11. Vorrichtung zum Reinigen und/oder Trocknen der Oberfläche von Gegenständen, umfassend eine Arbeitskammer mit Zuführungs- und Ableitungen für ein Reinigungsmittel, einen automatischen Hubdeckel, an welchem ein oder mehrere Körbe zur Aufnahme der Gegenstände dreh- und/oder schwenkbar befestigt ist/sind, eine Hub- und Senkeinrichtung zum Beschicken der Arbeitskammer mit den zu reinigenden Gegenständen sowie eine Einrichtung zum Einblasen von im Kreislauf geführtem Trocknungsmedium auf die zu trocknenden Gegenstände, die eine an der Arbeitskammer angeordnete und mit einer Zuführungsleitung für das Trocknungsmedium verbundene Düse, eine mit einer nachgeschalteten Pumpe versehene Absaug leitung, eine Einrichtung zum Auskondensieren des Reinigungsmittels aus dem damit befrachteten Trocknungsmittelstrom und eine Einrichtung zum Wieder erwärmen des im Kondensator abgekühlten Trocknungsmediums aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse seitlich an der Arbeitskammer angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse eine Messerschlitzdüse ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse eine Spaltbreite von etwa 2 mm aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Auskondensieren des Abluftstromes und die Einrichtung zum Wiedererwärmen der abgekühlten Luft durch eine Wärme pumpe gekoppelt sind.