DE8437870U1 - Vorrichtung zum Waschen von vorzugsweise metallischen Werkstücken - Google Patents

Description

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DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRIC

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Wache Oberflächentechnik GmbH & Co. KG, Werkstraße 2

2000 Norderstedt 1

"Vorrichtung zum Waschen von vorzugsweise metallischen Werkstücken"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Waschen von vorzugsweise metallischen Werkstücken, insbesondere zum Beseitigen fester und/oder flüssiger Rückstände, wie Sand, Späne, Schmiermittel oder dgl., von den Werkstücken, mit einem Tauchbehälter für die Waschflüssigkeit, einer heb- und senkbaren Halteeinrichtung mit einem Rotationsantrieb für die Werkstücke, gegenüberliegend gegeneinander versetzt und im Abstand von dem eingetauchten Werkstück vorgesehene Düsen, welche über eine Druckleitung für die Waschflüssigkeit mit einer Umwälzförderpumpe und einem der Pumpe vorgeordneten Filter verbunden sind.

Der obengenannte Begriff der Werkstücke umfaßt Gegenstände der verschiedensten Gestalt und aus den unterschiedlichsten Materialien oder Msterialzusammensetzungen metallischer und nichtmetallischer Art in Form von Zwischenprodukten

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oder aber auch von Fertigerzeugnissen. Von diesen Werkstücken sollen die ArbeitsrJckstände oder Verunreinigungen, welche an der Außenoberfläche sowie auch an den Innenwandflächen von Hohlräumen bzw. von Bohrungen oder Ausnehmungen haften bzw. sich dort ablagern, mittels der einleitend genannten Vorrichtung beseitigt werden.

Es sind Vorrichtungen bekannt (DE-OS 24 44 161), welche für die Reinigung von Werkstücken ein Tauchbad aufweisen und bei denen die Werkstücke in dem Tauchbad verschwenkt und in verschiedene Positionen überführt werden und zur Erhöhung des Waschvorganges in dem Tauchbad eine verstärkte Strömung durch Fluten und/oder Beschallen vorgenommen wird.

Es sind weiterhin Vorrichtungen der einleitend beschriebenen Art mit gegenüberliegend angeordneten Düsen in einem Tauchbad bekannt (DE-OS 28 39 387), bei denen die Werkstücke während der Tauchbehandlung zusätzlich durch die Düsenstrahlen umspült werden.

Mit den bekannten Vorrichtungen lassen sich trotz mehrstufiger Reinigungsbehandlung der Werkstücke befriedigende Ergebnisse insbesondere dann nicht erreichen, wenn die Werkstücke kompliziertere Formen und/oder tiefere Ausnehmungen bzw. Bohrungen oder Ausfräsungen aufweisen, wie dies beispielsweise bei vielen Teilen von Verbrennungsmotoren der Fall ist.

Erfahrungen haben gezeigt, daß insbesondere Bearbeitungsrückstände in Form von Feststoffen, wie Sand oder Späne, aus den Vertiefungen bzw. Bohrungen und Ausfräsungen mit Hilfe der bekannten Vorrichtungen nicht vollständig entfernt werden, so daß eine manuelle Nachreinigung zumindest im Bereich der genannten Ausnehmungen und Bohrungen erforderlich ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der einleitend beschriebenen Art so weiterzubilden, daß bei gleichzeitiger Erhöhung des mechanischen Reinigungseffektes an den Werkstückoberflächen eine intensive Spülreinigung aller Begrenzungsflächen vorhandener Vertiefungen, Bohrungen und Ausfräsungen und dabei auch die sichere Befreiung dieser Ausnehmungen, Bohrungen oder Ausfräsungen von allen Bearbeitungsrückständen in einem Behandlungsgang erreicht wird.

Zur Lösung vorstehender Aufgabe kennzeichnet sich die genannte Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch, daß die gegenüberliegenden Düsen in um die Aufprallfläche der Düsenstrahlen auf das Werkstück höhenversetzten Ebenen mit etwa horizontaler Strahlrichtung so angeordnet sind, daß die gegensinnigen Düsenstrahlsn auch seitlich versetzt auf das Werkstück auftreffen, daß die Umwälzförderpumpe und die Düsen so aufeinander abgestimmt sind, daß sie eine Auftreffgeschwindigkeit der Flüssigkeit auf das Werkstück im Bereich von 18 bis 55 m/s erzeugen", und daß die Heb- und senkbare Halteein-

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richtung für die Werkstücke einen rotierend antreibbaren Werkstückträger aufweist, dessen Drehachse gegenüber der Längsachse des auf dem Werkstückträger gehaltenen Werkstückes bei rotierendem Werkstückträger eine Art Taumelbewegung
ausführt.

Durch die beschriebene Anordnung der Düsen wird sichergestellt, daß alle Oberflächenbereiche des Werkstückes bei jeder Rotationsbewegung einmal beaufschlagt werden, ohne daß sich dabpi die Düsenstrahlen gegenseitig ungünstig beeinflussen. Infolge der hohen Auftreffgeschwindigkeit der Düsenstrahlen auf die Werkstückoberfläche tritt eine Kavitationswirkung ein.

Es ist zwar bekannt, einen auf der Kavitation beruhenden Reinigungseffekt an Werkstücken, die in ein Tauchbad eingebracht werden, zu erzielen (Zeitschrift "Metall" 1981, Seite 763, erschienen beim Metall-Verlag GmbH, Berlin),
jedoch handelt es sich dabei um die Anwendung von Ultraschall, für dessen Erzeugung sehr aufwendige Anlagen erforderlich ind und bei dem ausschließlich im unmittelbaren Auftreffbereich der Schallwellen auf die Werkstückoberfläche die Kavitationswirkung eintritt. Demgegenüber bleiben die im Strömungsschatten der Schallwellen liegenden Flächen
des Werkstückes von der Kavitation unbeeinflußt, so daß
eine Reinigung sowie Befreiung der Ausnehmungen und Boh-

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] rungen von den genannten Bearbeitungsrückständen praktisch nicht erHielbar ist.

Demgegenüber wird durch die erfindungsgemäß vorgesehene Ausbildung der Vorrichtung auf eine relativ einfache Weise

ι eine intensive und alle Flächen des Werkstückes erfassende Kavitation erzielt, die beim Auftreten im Bereich der Ausnehmungen oder Bohrungen überraschenderweise in diesen zu

; einem derartigen Reinigungs- und Spüleffekt führt, daß selbst aus Sackbohrungen und hinterschnittenen Ausnehmungen alle Bearbeitungsrückstände mit Sicherheit beseitigt werden.

Die durch die beschriebene Ausbildung der Halteeinrichtung ! erzielbare taumelartige Bewegung des Werkstückes bei rotie-, rend angetriebenem Werkstückträger ist besonders günstig j bei Werkstücken komplizierter und stark gegliederter Aus-ι gestaltung, wie beispielsweise Gehäuseteilen von Verbrennungs

motoren, die mit Längs- und Querbohrungen sowie stark pro- ; filierten äußeren Wandungen versehen sind. Durch die Taumel- ; bewegung der Werkstücke ergeben sich unterschiedliche Auf-, treffwinkel der jeweils gegenüberliegend angeordneten Düsen-

strahlen auf die Werkstückoberfläche, so daß auch hierdurch der Reinigungseffekt verbessert wird.

Zweckmäßig ist es, wenn d^r? Düsen als Kegel- oder Vollstrahldüsen ausgebildet sind, weil mit deren Hilfe ein Drall in

den Düsenstrahlen erzeugt werden kann, welcher für die Ent-I stehung der Kavitationswirkung von Vorteil ist. :

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! Der Abstand der Düsen von dem Werkstück kann zwar beliebig

\ gewählt werden und richtet sich nach der Strahlgeschwinuig-

■ keit. Praktische Erfahrungen haben jedoch gezeigt, daß es

günstig ist, wenn die Düsen einen mittleren Abstand von '■

etwa 150 mm von der ihnen zugekehrten Fläche des eingetauch-

^: ten Werkstückes aufweisen. Bei dieser Entfernung der Düsen : von dem Werkstück wurde in praktischen Versuchen sine beson-

', ders günstige Ausbildung der Kavitationswirkung festgestellt.

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j Ein Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung ist in der \ Zeichnung wiedergegeben.

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I Es zeigen: j

' Fig. 1 die Draufsicht auf eine Vorrichtung gemäß der Erfindung,¹

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-B in Fig. 1,
¹ Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie C-D ir,- Fig. 1. |

In den Figuren ist mit 1 ein Tauchbehälter bezeichnet, wel- \ eher bis zu dem in den Fig. 2 und 3 wiedergegebenen Niveau 2
mit Badflüssigkeit gefüllt ist. Seitlich an den Tauchbehälter 1 schließt sich gemäß Fig. 2 eine mit dem Tauchbehälter
1 in offener Verbindung stehende Kammer 3 an, in der eine
Heizeinrichtung 4 angeordnet ist und die durch eine Trenn-

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wand 5 in einen Überlaufraum 6 unterteilt ist, der nach oben hin durch ein Grobschmutzsieb 7 begrenzt ist. Im unteren Bereich des Überlaufraumes 6 befindet sich ein Kratzerförderer 8 zum Austrag d«r sich im Überlaufraum 6 absetzenden Feststoffteilchen.

Der Überlaufraum 6 ist gemäß Fig. 1 über eine Rohrleitung 9 mit einer Hochdruckpumpe 10 verbunden, die ausgangsseitig über ein Filter 11 mit Druckleitungen 12 und 13 verbunden ist, die zur Speisung reihenförmig angeordneter Düsen und Io dienen.

In den Tauchbehälter 1 ragt ein Hubgerüst 16 hinein, welches an einer Stirnseite des Behälters 1 angeordnet ist und sich nach oben hin über dfc.i Tauchbehälter 1 hinaus erstreckt. Am oberen Ende des Hubgerüstes 16 ist eine Antriebs welle 17 für einen Hubschlitten 18 vorgesehen, der an dem Hubgerüst geführt ist und an seinem unteren Ende einen Auslegerarm 19 trägt, wie besonders deutlich aus Fig. 2 hervorgeht. Der Auslegerarm 19 ist an seinem freien Ende mit einem aufragenden Lagerarm 20 versehen, welcher in einem Lager 21 einen Lagerzapfen 22 für ein rotierbar gehaltenes Brücken glied 23 aufnimmt, auf dem ein Werkstückträger 24 gehalten ist. Das Brückenglied 23 ist an seinem, den·. Lagerarm 20 abgekehrten Ende mit einem weiteren Lagerzapfen 25 und einem darauf drehsicher gehaltenen Kettenrad 26 in einem Lager 27 des Hubschlittens 18 gehalten.

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Auf dem Werkstückträger 24 it>t, ein in den Zeichnungen gestrichelt dargestelltes Werkstück 28 befestigt. Das Kettenrad 26 ist über eine Endloskette 29 mit dem Antriebskettenrad 30 eines Antriebsmotors 31 verbunden, der seinerseits auf einer Quertraverse 18a des Hubschlittens befestigt ist.

In der Fig. 2 ist in ausgezogenen Linien die abgesenkte Stellung des Hubschlittens 18 wiedergegeben, in welcher das Werkstück 28 innerhalb des Tauchbehälters 1 in das Tauchbad abgesenkt ist. Bßi Betätigung des Antriebsmotors 31 wird über die Kettenräder 26 und 30 das Brückenglied 23 mit dem darauf befindlichen Werkstückträger 24 und dem auf diesem Träger gehaltenen Werkstück 28 um die Drehachse rotierend bewegt, wobei die Drehachse 32 die Verbindung cer Lagerzapfen 22 und 25 darstellt. Da die Drehachse geneigt zur Horizontalen verläuft, führt das Werkstück bei der beschriebenen Rotation des Brückengliedes 23 um die Drehachse 32 eine Art Taumelbewegung aus.

Aus den Fig. 1 und 3 ist deutlich ersichtlich, daß die Düsen 14 und 15 bezogen auf das Werkstück 28 gegenüberliegend, jedoch höhenversetzt angeordnet sind, wie besonders aus Fig. 3 hervorgeht. Die Fig. 1 zeigt, daß aber auch die gegenüberliegenden Düsen seitlich versetzt zueinander verlaufen, so daß sie jeweils auf Lücke angeordnet sind.

Der Höhen- und Seitenversatz der düsen 14 und 15 ist dabei so gewählt, daß die gegensinnig auf das Werkstück 28 bei Betätigung der Pumpe 10 auftreffenden Düsenstrahlen etwa um den Auftreffbereich dieser Strahlen versetzt auf die Werkstückoberfläche auftreffen. Auf diese Weise wird verhindert, daß die Düsenstrahlen sich bei durchgehenden Bohrunger in dem Werkstück 28 in ihrer Wirkung gegenseitig aufheben, während andererseits sichergestellt wird, daß bei einer vollen Rotationsbewegung des Werkstückes 28 um die Drehachse 32 alle Außenflächen des Werkstückes von den Düsenstrahlen wenigstens einmal getroffen werden.

Die Pumpe 10 wird bei Betrieb der Anordnung mit einem solche Druck und einer solchen Förderleistung betrieben, daß die aus den Düsen 14 und 15 austretenden Flüssigkeitsstrahlen mit einer Auftreffgeschwindigkeit im Bereich zwischen 18 und 55 m/s auf die Werkstückoberfläche auftreffen. Hierdurch wird im Bereich dieser Auftreffzonen der Düsenstrahlen auf das Werkstück eine Kavitationswirkung erzeugt, welche eine besonders wirkungsvolle örtliche Abtrennung der Schmutz- und Feststoffteile von dem Werkstück bewirkt und die außerde im Bereich der Werkstückoberfläche eine derart intensive Strömung erzeugt, daß die abgetrennten Feststoffteile sowie auch die in Bohrungen oder Ausfräsungen befindlichen Ablagerungen, wie Späne, Sand und dgl., selbst bei tiefen Sackbohrungen aus diesen Ausnehmungen herausgespült werden.

Dabei haben sich Düsen 14 und 15 in Form von Kegel- oder Vollstrahldüsen air, besonders zweckmäßig erwiesen.

Bei praktischen Reinigungsversuchen mit der beschriebenen Vorrichtung sind sehr vorteilhafte Wirkungen erzielt worden, wenn die Düsen 14 einen mittleren Abstand von etwa 150 mm von den ihnen zugekehrten Flächen des eingetauchten Werkstückes 28 aufweisen.

Zum Anheben und Absenken des Hubschlittens 18 dient ein, insbesondere aus Fig. 2 ersichtlicher Antriebsmotor 33, welcher auf einer Konsole des Hubgerüstes 16 gehalten ist und über einen Kettentrieb 34 an dem Hubschlitten 18 angreift, der in der Fig. 2 zum Teil weggebrochen dargestellt ist.

In der Fig. 2 ist aus Übersichtlichkeitsgründen auch nicht das Druckrohr 13 mit den daran angeordneten Düsen 15 vollständig wiedergegeben, sondern nur teilweise, und zwar teils weggebrochen dargestellt.

Im oberen Bereich des Hubgerüstes 16, welches bei der praktischen Ausführung der Vorrichtung von einer Umkleidung umgeben ist, sind Dunstkanäle 35 vorgesehen, zwischen denen in einem Dichtungsspalt eine zur Zu- und Abführung der Werkstücke 28 und des Werkstückträgers 24 dienende Fördervorrichtung 36 geführt ist, die an ihrem unteren Ende mit Grei-

ι fern 37 ausgerüstet ist, die besonders deutlich aus der

r Fig. 3 hervorgehen.

i Aus der Fig. 2 ist weiterhin eine an dem Hubgerüst gehaltene

i Entriegelungsvorrichtung 40 erkennbar, die an einem im Brücken-

'i, teil 23 gelagerten Riegelbolzen 38 angreift, der seinerseits ;

;■ eine in der Zeichnung nicht näher wiedergegebene Riegelvorrichtung betätigt.

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§ Um beim Herausnehmen des Werkstückträgers 24 mit dem Werkstück

!,'< 28 durch eine Verfahrbewegung des Hubschlittens 18 nach \

I oben die aus dem Tauchbad durch das Werkstück während der

? Hubbewegung zufällig noch mitgenommenen Feststoffteilchen

I von dem Werkstück 28 zu entfernen, ist oberhalb des Niveaus

■ ■ 2 der Badflüssigkeit noch ein in den Tauchbehälter 1 hin-

i I einragender Nachspülring 39 vorgesehen. Durch diesen Nachi! spülring 39 hindurch bewegt sich das Werkstück 28, ehe es

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Ii die in Fig. 2 wiedergegebene gestrichelte obere Stellung

ι ; erreicht, in welcher die Abnahme des Werkstückträgers mit I : dem Werkstück oder des Werkstückes allein durch die genannte Fördereinrichtung 36 in Verbindung mit den zugehörigen Greifern 37 erfolgt.

Die in der Fig. 2 erkennbare Drehachse 32, um welche das Werkstück 28 in Rotation versetzt wird, kann in bezug auf ; das Werkstück so gelegt sein, daß diese Achse sich entlang

einer Raumdiagonalen oder annähernd dieser Diagonalen durch das Werkstück erstreckt.

Je nach Form des Werkstückes 28 können zusätzlich zu den Reihen der düsen 14 und 15 auch auf die Stirnseite des Werkstückes gerichtete weitere Düsen vorgesehen sein.

Praktische Versuche haben gezeigt, daß man mit eine'm Spüldruck in der Größenordnung von 8 bis 20 bar und mit Düsen von δ bis 15 mm Durchmesser bei Ausströmgeschwindigkeiten zwischen 25 und 40 m/s sowie einem Abstand der Düsen von dem Werkstück in der Größenordnung von durchschnittlich 150 mm recht gute Reinigungsergebnisse erzielt hat, ohne daß vorstehende Angaben jedoch irgendwelche Grenzwerte für die Erfindung darstellen.

Claims (3)

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   DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

   BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

   Schutzansprüche

   i 1. Vorrichtung zum Waschen von vorzugsweise metallischen

   Werkstücken, insbesondere zum Beseitigen fester und/oder I flüssiger Rückstände, wie Sand, Späne, Schmiermittel

   I oder dgl., von den Werkstücken, mit einem Tauchbehälter

   für die Waschflüssigkeit, einer heb- und senkbaren Halteeinrichtung mit einem Rotationsantrieb für die Werkstücke, % gegenüberliegend gegeneinander versetzt und im Abstand

   I von dem eingetauchten Werkstück vorgesehene Düsen, welche

   fä über eine Druckleitung für die Waschflüssigkeit mit einer

   |. Umwälzförderpumpe und einem der Pumpe vorgeordneten Filter

   I verbunden sind, dadurch gekennzeich-

   ν net, daß die gegenüberliegenden Düsen (14,15) in um

   U die Aufprallfläche der Düsenstrahlen auf das Werkstück

   i (28) höhenversetzten Ebenen mit etwa horizontaler Strahl-

   Ü richtung so angeordnet sind, daß die gegensinnigen Düsen-

   p strahlen auch seitlich versetzt auf das Werkstück auf-

   S treffen, daß die Umwälzförderpumpe (10) und die Düsen

   E so aufeinander abgestimmt sind, daß sie eine Auftreff-

   ■'·■' geschwindigkeit der Flüssigkeit auf das Werkstück im

   Bereich von 18 bis 55 m/s erzeugen, und daß die heb- und senkbare Halteeinrichtung für die Werkstücke einen rotierend antreibbaren Werkstückträger (24) aufweist

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   dessen Drehachse (32) gegenüber der Längsachse des auf dem Werkstückträger gehaltenen Werkstückes so geneigt verlaufend gehalten ist, daß das Werkstück bei rotierendem Werkstückträger eine Art Taumelbewegung ausführt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (14,15) als Kegeloder Vollstrahldüsen ausgebildet sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (14,15) in einem mittleren Abstand von etwa 150 mm von der ihnen zugekehrten Fläche des eingetauchten Werkstückes (28) angeordnet sind.