DE4440483A1 - Anlage zum Reinigen und/oder Abtragen der Oberfläche eines Werkstücks - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Rei­ nigen und/oder Abtragen der Oberfläche eines Werk­ stücks mit einem Aggregat zur Erzeugung hochdruck­ beaufschlagten Wassers und einer mit dem Aggregat verbundenen, auf das Werkstück gerichteten Düse.

Das Hochdruckreinigen, d. h. das Beaufschlagen der Oberfläche eines Werkstücks mit unter hohem Druck stehenden Wasser ist ein bekanntes, häufig einge­ setztes Verfahren, um festhaftende Verunreinigungen oder andere, unerwünschte Oberflächenschichten zu entfernen. Gewöhnlich wird das einem Versorgungs­ netz entnommene Wasser durch einen Kompressor auf den erforderlichen Druck vorgespannt und durch eine Düse auf das Werkstück gerichtet, so daß aufgrund der hohen Geschwindigkeit der Wasserpartikel auch fest anhaftende Schichten gelöst und abgetragen werden. Die bekannten Hochdruckreiniger werden in erster Linie als Mobilgeräte zum Reinigen der Au­ ßenfläche von Gebäuden oder industrieller Anlagen­ teile verwendet. Als nachteilig ist anzusehen, daß bei flächigen Werkstücken durch das punktuelle Auf­ treffen des Wasserstrahls lange Reinigungszeiten er­ forderlich sind.

Ein weiterer Nachteil ist die Gefährdung des Bedie­ nungspersonals durch das aus den Düsen austretende bzw. von den Oberflächen reflektierte, unter ungün­ stigen Umständen schwere Verletzungen bedingende hochdruckbeaufschlagte Wasser.

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfin­ dung das Problem zugrunde, eine Anlage zum Reinigen und/oder Abtragen der Oberfläche eines Werkstücks zu schaffen, die sich aufgrund rascher Säuberung großer Flächen durch Wirtschaftlichkeit auszeichnet und die Arbeitssicherheit des Bedienungspersonals gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird das Problem dadurch gelöst, daß mehrere Düsen in einem Düsenkopf angeordnet sind, der Düsenkopf um eine durch den Düsenkopf verlaufende Achse rotiert und die Düsen derart auf dem Düsenkopf angeordnet sind, daß sie hierbei un­ terschiedliche Radien beschreiben, daß der Düsen­ kopf relativ zum Werkstück verschiebbar ist und seinen Anstellwinkel verändern kann und so ausge­ richtet ist, daß der Wasserstrahl senkrecht oder in einem Winkel bis zu 45° abweichend von der Normalen zur Oberfläche des Werkstücks ausgerichtet ist und das Werkstück und Düsenkopf in einem allseitig ge­ schlossenen Behälter angeordnet sind und der Behäl­ ter vorzugsweise am Boden eine Abflußleitung auf­ weist, die mit einem Filter versehen ist.

Die Oberfläche des Werkstücks wird durch die Düse mit dem vom Aggregat vorgespannten, unter Druck stehenden Wasser beaufschlagt, um auch festsitzende Verunreinigungen bzw. schwer entfernbare Oberflä­ chenschichten zu beseitigen. Zur Erzielung einer hinreichenden Reinigungswirkung erweist es sich als notwendig, den aus der Düse austretenden Wasser­ strahl auf eine relativ geringe Fläche zu konzen­ trieren, so daß zum Reinigen der gesamten Oberflä­ chen des Werkstücks die Düse relativ zum Werkstück zu verschieben und über das Werkstück zu führen ist. Der Kopf ist um seine Längsachse drehbar und läßt durch die azimutale Rotation - vorzugsweise in Verbindung mit einer oberflächenparallelen Ver­ schiebung - größere Oberflächenbereiche sukzessive mit einem Wasserstrahl homogener Intensität beauf­ schlagen. Um das wirtschaftliche Reinigen größerer Flächen durchführen zu können, sind im Düsenkopf mehrere Düsen angeordnet, deren Position so gewählt ist, daß bei der Rotation des Düsenkopfes jede Düse einen eigenen Radius beschreibt. Andernfalls würde es zu Überschneidungen kommen, die einem wirt­ schaftlichen Reinigen abträglich wären. Als konkre­ tes Beispiel im Falle einer ausschließlich am Dü­ senkopf in einer senkrecht zur Rotationsachse ver­ laufenden Ebene angeordneten Düsen sind diese hin­ sichtlich ihres Radius zur Drehachse somit unter­ schiedlich zu wählen. Für den Fall, daß die Düsen auf dem Düsenkopf auf dem Kegelmantel angeordnet sind und in radialer Richtung abstrahlen, muß - um ebenfalls unterschiedliche Radien bei der Rotation sicherzustellen - eine unterschiedliche axiale Po­ sition der einzelnen Düsen gewählt werden. Die An­ ordnung mehrerer Düsen sowie die Verschiebung des Düsenkopfes relativ zum Werkstück garantiert eine rasche Reinigung größerer Flächen. Dabei muß der Düsenkopf nicht allein in seiner räumlichen Posi­ tion veränderbar sein, sondern im Hinblick auf oberflächlich ausgeprägt strukturierte Werkstücke auch in seinem Anstellwinkel verändert werden kön­ nen. Zur Erreichung einer optimalen Reinigungswir­ kung ist der Anstellwinkel so zu wählen, daß die austretenden Wasserstrahlen im wesentlichen senk­ recht oder hiervon abweichend in einem Winkel von bis zu 45° zur Normalen relativ zur Oberfläche des Werkstückes geneigt sind.

Da der Behälter allseitig geschlossen ist, kann das Wasser nicht in unerwünschter Weise austreten; wei­ terhin ist durch den Behälter eine Gefährdung des Arbeitspersonals durch den relativ intensiven Was­ serstrahl ausgeschlossen. Das sich am Boden des Be­ hälters ansammelnde, mit den abgetragenen Schichten verunreinigte Wasser wird durch eine Abflußleitung abgeführt und durch einen eingefügten Filter gerei­ nigt, so daß die mitunter umweltgefährdenden, im Filter aufgefangenen Rückstände unschwer der Ent­ sorgung zugeführt werden können. Um zu erreichen, daß das gesamte Wasser aufgefangen wird, ist die Abflußleitung vorzugsweise am tiefsten Punkt des Bodens des Behälters angeschlossen.

Die Vorteile der Erfindung bestehen vornehmlich in der gründlichen Reinigung des Werkstücks und der verbesserten Arbeitssicherheit.

Da das von der gesäuberten Oberfläche herablau­ fende, druckentspannte Wasser bei den konventionel­ len Hochdruckreinigern anschließend der Abflußlei­ tung zugeführt wird, ist der hohe Bedarf frischen Wassers aus ökologischen und wirtschaftlichen Ge­ sichtspunkten als nachteilig anzusehen. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung empfiehlt sich deshalb, die Abflußleitung zum Aggregat zu­ rückzuführen, um somit einen geschlossenen Kreis­ lauf zu erzeugen. Durch diese Maßnahme wird der Wasserverbrauch drastisch gesenkt. Es ist zu ent­ scheiden, ob im konkreten Fall die Kosten der dann notwendigen Aufbereitung des bereits genutzten Was­ sers höher oder niedriger sind als die Kosten des Wasserverbrauches, um die im Einzelfall optimale Entscheidung treffen zu können.

Um eine über die Oberfläche des Werkstücks homogene Reinigungswirkung zu gewährleisten, ist ein kon­ stanter Abstand zwischen der Düse und dem Werkstück empfehlenswert.

Im speziellen wird die Düse bei planen Werkstücken in oberflächenparalleler Richtung vorzugsweise in einem kartesischen Koordinatensystem bewegt, wäh­ rend bei gekrümmten Werkstücken eine dreidimensio­ nal gesteuerte Bewegung der Düse zweckmäßig ist.

Auch die Form des aus der Düse austretenden Wasser­ strahls ist beliebig. Neben einer zylindrischen Form ist ein Kegelmantel vorgeschlagen; der Vorzug letzterer besteht primär darin, daß ein größerer Oberflächenbereich gleichzeitig eine Reinigungswir­ kung erfährt.

Überlagern sich die aus den einzelnen Düsen austre­ tenden Wasserstrahlen zumindest geringfügig, ist garantiert, daß das gesamte Werkstück erreicht wird und eine Reinigung erfährt.

In einer empfehlenswerten Ausgestaltung der Erfin­ dung sind die Achsen der Düsen im Winkel zur Längsachse des Kopfes befestigt. Der Vorzug besteht darin, daß die Reinigungswirkung aufgrund des ge­ ringen Winkels zwischen der Oberfläche des Werk­ stücks und des auftreffenden Wasserstrahls vervoll­ kommnet ist.

Zur translatorischen und/oder rotatorischen Bewe­ gung der Düse und/oder des Kopfes und/oder des Werkstücks ist im konkreten ein pneumatischer An­ trieb vorgeschlagen.

Weiterhin kann die Steuerung der Anlage, d. h. der Bewegungen der Düse, des Kopfes und/oder des Werk­ stücks durch einen Rechner erfolgen. Insbesondere die Möglichkeit, die Anlage durch Änderungen des Programms exakt auf beliebige Werkstücke abzustim­ men, ist als vorteilhaft anzusehen.

Als Aggregat zur Erzeugung hochdruckbeaufschlagten Wassers können bereits bekannte, kommerziell er­ hältliche Kompressoren Verwendung finden. Im kon­ kreten sind Geräte mit einem wassergefüllten Zylin­ der bevorzugt, in dem ein hydraulisch angetriebener Kolben angeordnet ist. Sie ermöglichen, Wasser­ drücke bis zu einigen Tausend bar zu erzeugen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem anhand der Zeichnung eine Ausführungsform der Erfindung näher erläutert wird.

Sie zeigt in schematischer Darstellung eine Anlage zum Reinigen und/oder Abtragen der Oberfläche eines Werkstücks.

Sie besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus ei­ nem Aggregat (3) zur Erzeugung hochdruckbeauf­ schlagten Wassers, einem mit drei Düsen (2) verse­ henen Düsenkopf (8), einem Werkstück (1), einem Be­ hälter (6), einer Abflußleitung (4) sowie einem Filter (7). Der Hochdruckausgang des Aggregats (3) ist durch eine Leitung (9) mit dem - wie durch die Pfeile angedeutet - um seine Längsachse rotierbaren und parallel zum Werkstück verschiebbaren Düsenkopf (8) verbunden. Die auf das Werkstück (1) gerichte­ ten, an der Unterseite des Kopfes (8) angebrachten Düsen (2) sind im Winkel zur Längsachse des Düsen­ kopfes (8) befestigt. Am Boden (5) des das Werk­ stück (1) und den Düsenkopf (8) allseitig umschlie­ ßenden Behälters (6) ist die ihrerseits mit dem Eingang des Aggregats (3) verbundene, mit einem Filter (7) versehene Abflußleitung (4) angeschlos­ sen. Der vom Aggregat (3) ausgehende, über die Lei­ tung (9), die Düsen (2), evtl. das Werkstück (1), den Boden (5) des Behälters (6) und die Abflußlei­ tung (4) sowie den Filter (7) gebildete Wasser­ kreislauf ist unschwer zu erkennen.

Im Ergebnis erhält man eine Anlage zum Reinigen und/oder Abtragen der Oberfläche eines Werkstücks, die sich durch Arbeitssicherheit, Wirtschaftlich­ keit und eine homogenen Wirkung auszeichnet.

Claims (10)

1. Anlage zum Reinigen und/oder Abtragen der Ober­ fläche eines Werkstücks mit einem Aggregat zur Er­ zeugung hochdruckbeaufschlagten Wassers und einer mit dem Aggregat verbundenen, auf das Werkstück ge­ richteten Düse, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Düsen (2) in einem Düsenkopf (8) angeordnet sind, der Düsenkopf (8) um eine durch den Düsenkopf (8) verlaufende Achse rotiert und die Düsen (2) derart auf dem Düsenkopf (8) angeordnet sind, daß sie hierbei unterschiedliche Radien beschreiben, daß der Düsenkopf (8) relativ zum Werkstück verschieb­ bar ist und seinen Anstellwinkel verändern kann und so ausgerichtet ist, daß der Wasserstrahl senkrecht oder in einem Winkel bis zu 45° abweichend von der Normalen zur Oberfläche des Werkstücks ausgerichtet ist und das Werkstück (1) und Düsenkopf (8) in ei­ nem allseitig geschlossenen Behälter (6) angeordnet sind und der Behälter vorzugsweise am Boden eine Abflußleitung (4) aufweist, die mit einem Filter (7) versehen ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußleitung (4) mit dem Aggregat (3) ver­ bunden ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen in konstantem Abstand zur Oberfläche des Werkstücks (1) verschiebbaren Düsenkopf (8).

4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Düsenkopf (8) relativ zum Werk­ stück (1) in oberflächenparalleler Richtung, vor­ zugsweise in einem kartesischen Koordinatensystem verschiebbar ist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (2) derart gestaltet ist, daß die Wasserstrahlen kegelmantelförmig aus­ treten.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (2) derart gestaltet sind, daß sich die austretenden Wasserstrahlen zu­ mindest geringfügig überlagern.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Düsen (2) im Winkel zur Achse des Düsenkopfes (8) verlaufen.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (2) und/oder der Dü­ senkopf (8) und/oder das Werkstück (1) pneumatisch verschiebbar und/oder drehbar sind.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ge­ kennzeichnet durch eine Rechnersteuerung der Düse (2) und/oder des Düsenkopfes (8) und/oder des Werk­ stücks (1).

10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das Aggregat (3) einen mit Wasser gefüllten Zylinder aufweist, in dem ein hydraulisch angetriebener Kolben angeordnet ist.