DE69616154T2

DE69616154T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Spülen und/oder Trocknen von gewaschenen Gegenständen

Info

Publication number: DE69616154T2
Application number: DE69616154T
Authority: DE
Inventors: Denis Scalco; Luca Scalco
Original assignee: C S R DI BROTTO LUIGIA CITTADE
Current assignee: C S R DI BROTTO LUIGIA CITTADE
Priority date: 1995-06-06
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2016-05-31
Also published as: ITPD950113A1; ITPD950113A0; DE69616154D1; IT1281893B1; ES2166423T3; EP0747140A3; ATE207391T1; EP0747140B1; EP0747140A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich insgesamt auf das Spülen und Trocknen von Gegenständen, die einem Waschprozess unterworfen worden sind.
Bekanntlich wird eine Anzahl von Gegenständen und Werkstücken einem Waschen unterzogen (zum Entfernen von Rückständen, Ölen, Fetten usw.), um im Hinblick auf ihren beabsichtigten Einsatz eine gereinigte Oberfläche zu erhalten.
Nach dem Waschen müssen solche Gegenstände oder Werkstücke einer Neutralisierung durch eine oder mehrere Spülungen unterworfen werden, um die Spuren von Detergentien zu beseitigen. Um schließlich das Zurückbleiben von nassen oder zu feuchten Bereichen auf den Oberflächen der gespülten Gegenstände zu unterbinden, die chemische Angriffe beginnen lassen (wie Oxydationen) oder Flecken oder Kreise (von Abscheidungen eines harten Wassers oder aus anderen Gründen) belassen könnten, müssen die Gegenstände unter Verbindung spezieller Techniken getrocknet werden.
Zur Zeit werden die obigen abschließenden Vorgänge des Spülens und Trocknens in der Umgebungsatmosphäre durchgeführt, d. h. bei Vorhandensein von Luftkomponenten (Sauerstoff, Feuchte, mehrere Dämpfe usw.), sowie unter Vorhandensein von immer in der Luft präsenten Staubarten.
Trotz Anwendung geeigneter Kniffe und äußerster Sorgfalt ist auch bei langen Behandlungszeiten ein zufriedenstellendes Ergebnis nicht immer gewährleistet.
Beispiele für eine Reinigungsvorrichtung und für Reinigungsverfahren, die das Abtropfen von kondensierten Dämpfen benutzen, um einen Reinigungs- oder Spüleffekt über Gegenständen zu erhalten, sind in der US-A-5180438, EP-A1- 642845 und der EP-A1-221028 offenbart. Nach der Lehre dieser Dokumente wird der Dampf in eine Reinigungskammer zugegeben, wenn ein vorher eingeführtes Medium, beispielsweise eine Waschflüssigkeit, bereits aus der Kammer abgezogen worden ist. Demzufolge erfolgt das Abtropfen des kondensierten Dampfs gleichzeitig über der gesamten freiliegenden Oberfläche der Gegenstände.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, schnell und zuverlässig getrocknete Gegenstände zu erhalten, die Wasch- und Spülprozessen unterworfen worden sind und die korrosionsfreie und fleckenfreie Oberflächen haben.
Die obigen Ziele werden durch ein Verfahren, wie es in Anspruch 1 beansprucht ist, und durch eine Vorrichtung erreicht, wie sie in Anspruch 5 beansprucht ist.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung werden nachstehend bevorzugte, jedoch nicht begrenzende Ausgestaltungen der Vorrichtung und des Verfahrens unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offenbart, in denen
Fig. 1 ein schematischer Übersichtsplan ist, der den Gesamtaufbau einer Vorrichtung nach der Erfindung darstellt und
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer alternativen Ausgestaltung des Behälters ist.
Die Vorrichtung nach der Erfindung hat gemäß Fig. 1 wenigstens einen Spülbehälter 1, der für die Aufnahme der Gegenstände geeignet ist, die der Wasch- und/oder Spül- und/oder Trocknungsbehandlung zu unterwerfen sind, und der so ausgelegt ist, dass er den Beanspruchungen aufgrund von einem Druck, der höher oder niedriger als der Atmosphärendruck ist, sowie oxidativen Stoffen widersteht.
Der Behälter kann mit einem Deckel 2 hermetisch verschlossen werden, der von Hand oder automatisch betätigt wird.
Vorzugsweise hat die Vorrichtung zwei solche Behälter, so dass in einem von ihnen eine Menge von Gegenständen gespült werden kann, während in dem anderen eine Menge von Gegenständen getrocknet wird.
Der Behälter 1 steht über ein Ventil 15 mit einem Dampferzeuger 3 in Verbindung, der eine Kapazität hat, die den Anforderungen an die Anlage entspricht. Die Wärmequelle 30 für den Dampferzeuger kann eine der herkömmlichen Quellen sein, beispielsweise eine elektrische Heizeinrichtung, ein Wärmeaustauscher, ein Ofen, der flüssigen, festen oder gasförmigen Brennstoff verbrennt, eine Wärmepumpe, eine solarbetriebene Heizeinrichtung, ein Gaskompressor usw.
Mit dem Behälter 1 ist weiterhin eine Dampfabkühl- und Kondensiervorrichtung 4 verbunden. Der Kondensator 4 hat ein Gehäuse, das eine Schlange 21 aufnimmt, die selektiv mit dem Behälter 1 über ein Ventil 17 verbunden werden kann.
Mit dem Boden des Behälters 1 ist über ein Ventil 12 eine Pumpanordnung 7 verbunden, die eine Pumpe und 2 Ventile 13 und 14 aufweist. Die Pumpanordnung wird zum Pumpen der Spülflüssigkeit in den Behälter 1 und für ihr Abziehen verwendet. Das Ventil 13 setzt die Anordnung mit einem Speicher für Spülflüssigkeiten 19 in Verbindung.
Für verunreinigende oder auf andere Weise schädliche Spülfluide ist die Vorrichtung bevorzugt mit einem Speicherbehälter 8 ausgerüstet, der mit dem Behälter 1 über ein Ventil 11 mit einem Leitungslängenstück verbunden ist, das in den oberen Teil der Behälterseitenwand mündet.
Die Vorrichtung nach der Erfindung hat weiterhin zusätzliche Bauteile, wie eine Kühlvorrichtung 5 und eine Saugstrahlpumpenanordnung 6.
Die Kühlvorrichtung 5 hat einen herkömmlichen Aufbau und weist eine Zylinder- Kolben-Anordnung 27, eine Kühlschlange 28 und ein Gebläse 29 auf und steht über ein Ventil 21 mit der Kühl- und Kondensiervorrichtung in Verbindung.
Die Saugstrahlpumpenanordnung 6 hat eine Strahlsaugpumpe 23, eine Pumpe 24 und einen (zweiten) Kondensator 25. Die Strahlsaugpumpe 23 steht mit der Kühl- und Kondensiervorrichtung 4 in Verbindung, während ein Ventil 18 zwischen dem zweiten Kondensator 25 und der Kühlvorrichtung 5 angeordnet ist.
Wenn es erforderlich ist, wird die Saugstrahlpumpenanordnung 6 dazu verwendet, aus dem Behälter 1 die kondensierten Fluide und möglichen Gase abzuziehen, die nicht kondensierbar sind, wenn sich der Behälter unter Vakuumbedingen befindet. Die Anordnung 6 wird vorzugsweise vorgesehen, um das Austreiben von Luft zu gewährleisten, die durch die Dichtungen hindurchgegangen sein könnte.
Obwohl es in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, umfasst die Vorrichtung nach der Erfindung zusätzliche automatische Vorrichtungen, wie Ventile, Magnetventile, automatische Hydraulikzylinder usw. Alle Ventile und Vorrichtungen der Vorrichtung werden von einer Zentralsteuereinheit gesteuert und betätigt, die vorzugsweise mit einer PLC oder einem programmierten Mikroprozessor versehen ist.
Wenn die Vorrichtung nach der Erfindung in einer automatisierten Waschanlage angeordnet ist, wird ihr Arbeitseinsatz mit der Arbeit der Hauptanlage in geeigneter Weise koordiniert.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung, wie sie schematisch in Fig. 2 gezeigt ist, ist in dem Behälter 1A eine Platte 22 vorgesehen, die durch eine Schlange 26 zu programmierten Zeiten gekühlt wird und somit als Kondensator wirkt. Sowohl die zusätzliche Platte 22 als auch der Hauptkondensator 4 können verwendet werden, um die Trocknungsstufe zu verstärken. Wenn verunreinigende Fluide verwendet werden, wird die Kühlung vorzugsweise in dem Behälter 1 ausgeführt, um die Menge an schädlichen Dämpfen stark zu reduzieren und um eine Gasfalle zu erzeugen, um die Dämpfe in dem Behälter während des Beladens oder Entladens der Gegenstände zurückzuhalten.
Das Verfahren nach der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die vorstehend offenbarte Vorrichtung erläutert.
Der Arbeitszyklus beginnt mit dem Einführen der Gegenstände in den leeren Behälter 1, nachdem der Deckel 2 entfernt oder geöffnet wurde. Die Gegenstände können in dem Spülbehälter 1 entweder von Hand oder automatisch angeordnet werden und der Behälter enthält Abstützmittel oder -einrichtungen (nicht gezeigt), die an die Form und an die Arten der zu spülenden Gegenstände angepasst sind.
Wenn die Gegenstände in der richtigen Weise in dem Spülbehälter angeordnet sind, wird der Deckel 2 dicht verschlossen und der Behälter mit einer Spülflüssigkeit aus der Pumpenanordnung 7 gefüllt und das Ventil 11 geöffnet, so dass Luft aus dem Tank herausgedrückt und zwangsweise in den Luftspeicherbehälter 8 geführt werden kann.
Wenn der Behälter 1 mit der Spülflüssigkeit gefüllt worden ist und die gesamte Luft herausgedrückt und/oder in den Luftspeichertank 8 überführt worden ist, wird das Ventil 11 geschlossen.
Wenn der Behälter 1 in der gewünschten Weise mit Spülfluid beschickt worden ist, werden die Gegenstände einem herkömmlichen Spülzyklus in der gewünschten oder geforderten Weise unterworfen.
Dann wird die Spülflüssigkeit langsam aus dem Behälter durch die Pumpenanordnung 7 abgezogen und zum Speicher 19 zurückgeführt. Das Abziehen erfolgt langsam, damit die sinkende Flüssigkeitsoberfläche die in dem Behälter 1 positionierten Gegenstände "wäscht".
Während des fortschreitenden Abziehens der Spülflüssigkeit aus dem Behälter 1 wird das Ventil 15 geöffnet, damit in den Behälter 1 ein unter Druck stehender Dampf von dem Dampferzeuger 3 zugeführt werden kann, wobei der Dampf den freien Raum einnimmt, der von der Spülflüssigkeit bei ihrem Abziehen gelassen wird. Die Temperatur des Dampfs aus dem Erzeuger 3 ist höher als die der Spülflüssigkeit und vorzugsweise ist der Dampf der Spülflüssigkeit ähnlich. In allen Fällen ist der Dampf nicht ein solcher, der in der Lage ist, mit der Spülflüssigkeit zu reagieren oder andere negative Phänomene zu verursachen.
Dieser Dampf strömt durch die Teile der Gegenstände, die aus der Oberfläche der Flüssigkeit bei ihrem Abziehen auftauchen und überträgt Wärmeenergie an die Gegenstände. Da die auftauchenden Abschnitte der Gegenstände am Anfang die gleiche Temperatur wie die Spülflüssigkeit haben (d. h. kälter sind als der zuströmende Dampf), kondensiert der Dampf an den auftauchenden Abschnitten der Gegenstände und die Tröpfchen laufen an den Gegenstandsoberflächen nach unten, wobei die Oberflächen zusätzlich gespült oder mikrogewaschen werden.
Dieser Prozess erfolgt kontinuierlich an den Oberflächen, die progressiv aus der Flüssigkeit auftauchen.
Wenn die Flüssigkeit vollständig aus dem Behälter 1 abgezogen ist, hebt der zuströmende heiße Dampf die Temperatur der Gegenstandsoberflächen so weit an, dass ihre Temperatur dahin geht, dass sie der des zuströmenden Dampfes entspricht.
Dann wird das Ventil 15 geschlossen, wodurch die Zuführung von Dampf unterbrochen wird, und durch Öffnen des Ventils 17 wird der nun von jeder Flüssigkeit geleerte Behälter 1 mit der Kühl- und Kondensiervorrichtung (Kondensator) 4 in Verbindung gebracht, die schematisch in Fig. 1 durch ein Gehäuse dargestellt ist, das eine Schlange 21 aufnimmt, in der ein Kältemittel strömt. Der Dampf aus dem Behälter 1 expandiert in dem Kondensator 4 progressiv und der kondensierte Dampf wird in dem Behälter gesammelt, wodurch in dem Behälter 1 ein Vakuum erzeugt wird. Da sich die Gegenstände auf einer geeigneten Temperatur befinden und durch einen Flüssigkeitsfilm bedeckt sind, führt das Vakuum zum Sieden des Flüssigkeitsfilms. Der Wärmeinhalt der Gegenstände kann ausreichen, um den Siedeprozess bis zur vollständigen Verdampfung der die Gegenstände bedeckenden Flüssigkeit fortzusetzen, auch aufgrund der Stärke des erzeugten Vakuums.
Wenn die Gegenstände am Ende der obigen Stufe der Vakuumausbildung aufgrund einer unzureichenden Wärmeenergiemenge, die in ihnen gespeichert ist, nicht vollständig trocken sind, wird ein weiterer Trocknungszyklus durchgeführt. Dafür wird heißer Dampf in den Behälter 1 zugeführt und dann diese zusätzliche Zuführung unterbrochen und erneut wieder Vakuum in dem Behälter 1 erzeugt, so dass der Flüssigkeitsfilm an den Gegenständen vollständig kondensiert und die Gegenstandsoberflächen vollständig getrocknet werden. Erforderlichenfalls werden zwei oder mehr Trocknungsschritte durchgeführt, bis die Gegenstandsoberflächen vollständig getrocknet sind.
Wenn die Gegenstände, anstatt einer vollen Spül- und Trockenbehandlung unterworfen zu werden, nur getrocknet werden sollen, wird die obige Folge von Arbeitsschritten entsprechend abgekürzt. Insbesondere werden die Gegenstände in dem Behälter 1 angeordnet und der Deckel 2 luftdicht verschlossen. Dann wird der Behälter 1 mit dem Speicherbehälter 8 durch Öffnen des Ventils 11 in Verbindung gesetzt, so dass die Luft in dem Behälter 1 in den Behälter 8 wandern kann, und das Ventil 15 zum Dampferzeuger 3 hin wird geöffnet. Dann wird das Ventil 11 in der Leitung, die den Behälter 1 mit dem Behälter 8 verbindet, geschlossen, während das Ventil 15 offengehalten wird, das die Zuführung von Dampf in den Behälter 1 ermöglicht, der die Gegenstände erhitzt.
Wenn ein gewünschtes Niveau des Erhitzens (d. h. in den Behältern gespeicherte Wärmeenergie) erreicht ist, wird die Zuführung von Dampf unterbrochen und der Behälter 1 mit dem Kondensator 4 und gegebenenfalls mit der Strahlsaugpumpe 6 in Verbindung gesetzt. Auf diese Weise wird in dem Behälter 1 ein entsprechend starkes Vakuum für ein Sieden des die Gegenstände als Folge der Kondensation an ihren Oberflächen bedeckenden Flüssigkeitsfilms erzeugt.
Nach einem bestimmten Zeitraum ist der ganze die Gegenstände bedeckende Flüssigkeitsfilm verdampft worden, d. h., wenn die in den Gegenständen gespeicherte Wärmeenergie groß genug ist. Wenn der Film nicht vollständig verdampft ist, weil die in den Gegenständen gespeicherte nur gering ist, wird der Zyklus wiederholt.
Am Anfang des Erhitzens der Gegenstände kondensiert, wie erwähnt, der Dampf an den Gegenständen, da er wärmer als Gegenstände ist, wodurch sich ein Flüssigkeitsfilm bildet, der zu einem Spülen führt, indem ein Abtropfen längs ihrer Oberflächen stattfindet. Obwohl dieses Spülen bescheiden ist, ist es sehr effektiv, insbesondere an der Trennfläche Flüssigkeits-Dampf.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren wird das Vakuum in dem Behälter 1 durch die Verbindung mit dem Kondensator 4 erzeugt. Ein solches Vakuum kann auch durch Kühlen einer Oberfläche 22, die sich in dem Behälter 1 befindet, erzeugt werden, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Diese Methode kann entweder alternativ zu dem Kondensator oder zusätzlich zu dem Kondensator erfolgen.
Gegenüber Vorrichtungen und Verfahren nach dem Stand der Technik werden mit der Erfindung die folgenden Vorteile erreicht.
- Der Zeitraum von zwei aufeinanderfolgenden Zyklen wird verringert.
- Die Gegenstände werden in einer Umgebung getrocknet, die extrem sauber und nicht oxidativ ist.
- Die Trocknungstemperatur wird niedrig gehalten.
- Die Gegenstände werden hochgradig gereinigt,(wie es beispielsweise bei Kugellagern, Linsen von optischen Vorrichtungen, bei mechanischen Bauteilen, die sehr dünne Kapillarrohre verwenden, usw.) gefordert wird.
Das Verfahren ist deshalb wirtschaftlich, weil die Emission von Verunreinigungen in die Umgebung als Funktion jeder Art des verwendeten Fluids Null oder vernachlässigbar ist.
Die Vorrichtung arbeitet mit jeder Art von Fluid oder anderen Substanz, die bei einem Druck verdampfbar ist, der niedriger oder höher als der Atmosphärendruck ist.
Wenn die Gegenstände nicht besonders sauber gewaschen werden müssen, kann der erfindungsgemäße Prozess den ganzen Waschzyklus ersetzen, während das Arbeitsprinzip unverändert beibehalten wird.

Claims

1. Verfahren zum Spülen von Gegenständen mit den Sohritten

a) Positionieren der zu behandelnden Gegenstände in einem Behälter (1) und hermetisches Verschliessen des Behälters (1),

b) Füllen des Behälters (1) mit einer Spülflüssigkeit, während gleichzeitig in dem Behälter (1) vorhandene Luft verdrängt wird,

c) langsames Abfliessenlassen der Spülflüssigkeit aus dem Behälter (1),

d) Zugeben eines Stroms von heissem Dampf in den Behälter (1) mit einer Temperatur, die höher ist als die der Spülflüssigkeit in den Behälter (1),

e) Aufrechterhalten des Stroms des heissen Dampfs nach dem vollständigen Abfliessenlassen der Spülflüssigkeit und bis die Gegenstände eine gegebene Menge thermischer Energie speichern,

f) Anhalten des Stroms von heissem Dampf und Erzeugen eines Vakuums in dem Behälter (1), um ein Sieden des die Gegenstände bedeckenden Flüssigkeitsfilms herbeizuführen, bis sie vollständig trocken sind,

g) Öffnen des Behälters (1) und Entfernen der gespülten und getrockneten Gegenstände,

dadurch gekennzeichnet, - dass Schritt c) und d) gleichzeitig ausgeführt werden, so dass der Dampf über den Oberflächen der Gegenstände kondensiert, während sie fortschreitend aus der absinkenden Spülflüssigkeit auftauchen, wodurch ein zusätzliches Waschen durch das Abtropfen des die Gegenstände bedeckenden Flüssigkeitsfilms erreicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum durch Verbinden des Behälters (1) mit einer kühlenden und kondensierenden Vorrichtung (4) erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum durch Kühlen einer Oberfläche (22) erzeugt wird, die in dem Behälter (1A) angeordnet ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstände in dem Spülbehälter (1) am Anfang durch die Spülflüssigkeit gekühlt werden, so dass, wenn die Spülflüssigkeit langsam abfliessen gelassen wird, die auftauchenden Teile der Gegenstände als Kondensationskörper für den hereinkommenden heissen Dampf wirken und von einem Flüssigkeitsfilm bedeckt werden, der an den Gegenstandsoberflächen nach unten tropft, wodurch ein Mikrowaschen dieser Oberflächen erreicht wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1

- mit wenigstens einem hermetisch mittels eines Deckels (2) verschliessbaren Spülbehälter (1) für die Aufnahme der Gegenstände,

- mit einem Dampferzeuger (3), der mit dem Behälter (1) über ein erstes Ventil (15) verbunden ist,

- mit einer Pumpanordnung (7), die mit dem Behälter (1) über ein zweites Ventil (12) zum Pumpen der Spülflüssigkeit in den Behälter (1) und zum Abziehen der Spülflüssigkeit aus ihm verbunden ist, und

- mit einer kühlenden und kondensierenden Vorrichtung (4) für den Dampf, die mit dem Behälter (1) über ein drittes Ventil (17) verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin

- eine zentrale Steuereinheit für die Steuerung und Ausführung der Zugabe von heissem Dampf in den Behälter (1) durch das erste Ventil (15) und gleichzeitig für die Freigabe des zweiten Ventils (12) zum Abfliessenlassen der Spülflüssigkeit aus dem Behälter (1) durch das zweite Ventil (12).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Betriebseinrichtung einen PLC oder einen programmierten Mikroprozessor aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin einen mit dem Behälter (1) über ein viertes Ventil (11) in Verbindung stehenden Speicherbehälter (8) zum Speichern der aus dem Behälter (1) verdrängten Luft aufweist, wenn das Spülfluid verunreinigend oder schädlich ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Kühlvorrichtung (5) mit einer Zylinder-Kolben- Anordnung (27), einer Kühlschlange (28) und einem Gebläse (29) aufweist und über ein fünftes Ventil (21) mit der kühlenden und kondensierenden Vorrichtung (4) in Verbindung steht.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Saugstrahlpumpenanordnung (6) zum Abziehen kondensierter Fluide und Gase aus dem Tank (1) aufweist, die nicht kondensiert sind, wenn sich der Behälter im Vakuumzustand befindet, wobei die Saugstrahlpumpanordnung (6) einen Strahlsauger (23), eine Pumpe (24) und einen zweiten Kondensator (25) aufweist, der Strahlsauger (23) mit der kühlenden und kondensierenden Vorrichtung (4) in Verbindung steht und ein sechstes Ventil (18) zwischen dem zweiten Kondensator (25) und der Kühlvorrichtung (5) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Behälter (1A) eine Platte (22) vorgesehen ist, die von einer Schlange (26) gekühlt werden kann.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei Spülbehälter aufweist.