DE9315408U1

DE9315408U1 - Vorrichtung zum Reinigen der Hohlstruktur von Werkstücken

Info

Publication number: DE9315408U1
Application number: DE9315408U
Authority: DE
Original assignee: IND und SCHIFFS SERVICE R GRAD
Current assignee: IND und SCHIFFS SERVICE R GRAD
Priority date: 1993-10-12
Filing date: 1993-10-12
Publication date: 1995-02-09
Anticipated expiration: 2003-10-13

Description

Reinhold Gradewald

Vorrichtung zum Reinigen der Hohlstruktur von Werkstücken

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen der Hohlstruktur von mit Feinkanälen versehenen Werkstücken wie Düsen, insbesondere Einspritzdüsen.

Solche Werkstücke bedürfen nach ihrer Herstellung einer sorgfältigen Reinigung, unter der hier auch das Entfernen von Feingraten verstanden werden soll. Dieser Prozeß ist notwendig, weil sich derartige, im Betrieb lösende Partikel die ordnungsgemäße Funktion erheblich beeinträchtigen können, da sie die Durchströmverhältnisse verändern oder sogar Kanäle blockieren können. Solche Auswirkungen sind insbesondere an Einspritzdüsen zu beobachten.

Nach dem praktischen Stand der Technik erfolgt eine entsprechende Reinigung in der Weise, daß solche Werkstücke mit einer Spülflüssigkeit durchspült werden, die durch die Düsenkanäle hindurchgepreßt wird. Wie sich zeigtest diese Methode nicht sehr effektiv, so daß es immer wieder zu Störungen kommt, weil sich im Betrieb solcher Düsen weitere Partikel lösen, die durch diesen Reinigungsprozeß nicht ausgeschwemmt wurden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Reinigungsvorrichtung zu schaffen, mit der eine effizientere Reinigung derartiger Werkstücke erreichbar ist, wobei sich die verbesserte Effizienz auch auf die erforderliche Einwirkdauer des Reinigungsprozesses bezieht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gelöst, welche umfaßt: einen Behälter, der der Aufnahme von Spülflüssigkeit dient, mindestens einen in einer Wand des Behälters angeordneten Durchflußadapter zum flüssigkeitsdichten Anschluß eines zu reinigenden Werkstücks, sowie mindestens einer Ultraschall-Wandlereinheit, welche dem Durchflußadapter im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet ist.

Die mit dieser Vorrichtung erzielbaren Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß in der die zu reinigenden Werkstücke durchströmenden Spülflüssigkeit durch deren Beschallung Kavitationsbläschen erzeugt werden, die aufgrund der Flüssigkeitsvibration in schneller Folge expandieren und kontrahieren. Der Kollaps dieser Bläschen in der Expansionsphase führen zu wirksamen Schubbewegungen, die in der Lage sind, Verunreinigungen zu lösen und auch Feingrate zu beseitigen.

Dieser Effekt kann dadurch intensiviert werden, daß jede Ultraschall-Wandlereinheit mit einem zu dem Durchflußadapter konkav gekrümmt ausgebildeten Wandlerkörper zur akustischen Fokussierung des SchalIfeldes zumindest in den Bereich der Durchflußbohrung des Durchflußadapters versehen ist. Auf diese Weise läßt sich nämlich eine Konzentration der Beschal1-leistung im Eintrittsbereich der Spülflüssigkeit in den Düsenkanal erreichen, so daß die reinigenden Kavitationsbläschen insbesondere dort erzeugt werden.

Um die Durchsatzleistung der Vorrichtung zu erhöhen, kann der Behälter mit mehreren Durchflußadaptern sowie diesen jeweils zugeordneten Ultraschall-Wandlereinheiten jeweils mit fokussierendem Wandlerkörper ausgestattet sein. Ein bevorzugter Aufbau sieht dabei vor, daß die Durchflußadapter sowie

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die zugeordneten Ultraschall-Wandlereinheiten in Reihe angeordnet sind, wobei jeweils eine Ultraschall-Wandlereinheit einer Gruppe von Durchflußadaptern zugeordnet und mit einem Wandlerkörper versehen ist, der eine konkav gekrümmte, sich in Richtung der Reihe längserstreckende Profilierung aufweist. Wie sich zeigty ist die mit einem derartigen Wandlerkörper erzielbare Linienfokussierung für den gewünschten Effekt ausreichend.

Eine Steigerung der Energiedichte kann dabei dadurch erzielt werden, daß jede Ultraschall-Wandlereinheit aus zwei Ultraschall-Wandlerelementen besteht, die wechselweise aktiviert werden- Der Vorteil besteht dabei darin, daß die Wandlerelemente mit höherer Leistung gefahren werden können und die jeweilige Verlagerung des Schallfeldes eine Intensivierung der Bläschenbildung bewirkt.

Die Spülflüssigkeit kann in einem offenen Pumpenkreislauf mit einem Vorlagebehälter geführt werden. Dabei ist der Zulauf zu dem beschallten Behälter zweckmäßigerweisjs mit einem Feinfilter versehen, der der Filterung der durch die Düsen geströmten Spülflüssigkeit dient, so daß der Spülflüssigkeitsvorrat vielfach benutzbar ist.

Schließlich kann der Abstand zwischen Durchflußadapter und Wandlerkörper zwecks Anpassung des Fokus an die jeweils zu behandelnden Düsen einstellbar sein.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Fig.2. eine schematische Ansicht der Gesamtanlage mit der

erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig.1 einen Querschnitt durch eine vereinfacht dargestellte

Vorrichtung,
Fig.3 eine Anordnungsvariante der Wandlerelemente.

Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich,ist das Kernstück der erfindungsgemaßen Reinigungsvorrichtung ein Behälter 1 , der nach Figur 1 als Hohlzylinder 2 oder in Verbindung mit der Darstellung nach Fig. 2 als Kasten 3 ausgebildet sein kann. An dem Bodenteil 4 des Behälters 1 sind ein bzw. mehrere Durchflußadapter 5 in Reihenanordnung vorgesehen, die der Aufnahme der zu reinigenden Werkstücke dienen und eine den Innenraum 6 des Behälters 1 mit der Hohlstruktur des Werkstücks verbindende Durchgangsbohrung 7 aufweisen. Der gegenüberliegende Deckelteil 8 schließt den Innenraum 6 des Behälters 1 flüssigkeitsdicht ab und ist an seiner Außenseite mit vorzugsweise nach dem piezoelektrischen Prinzip arbeitenden Ultraschall-Wandlerelementen 9 bestückt, die mit ihrer Aktivfläche in geeigneter Weise fest mit dem Deckelteil 8 verbunden sind.

Die dem Innenraum 6 des Behälters 1 zuweisende Innenfläche des Deckelteiles 8 ist mit einem den Ultraschall-Wandlerelementen 9 zugeordneten Wandlerkörper 10 versehen,oder als solcher ausgebildet. Dabei hat die Innenfläche nach Fig.1 die Gestalt einer Konkavlinse/oder in Verbindung mit der Darstellung nach Fig. 2 die eines Profils mit konkav gekrümmter Unterfläche in einer zu der Reihe der Durchflußadapter 5 symmetrischen Anordnung. Die Ultraschall-Wandlerelemente 9 sind in einem Schutzgehäuse 11 untergebracht, das mit einem HF-Kabelanschluß 12 für die Zufuhr der elektrischen Energie zu den Ultraschall-Wandlerelementen 9 versehen ist. Der Behälter 1 steht über eine Zulaufleitung 13 mit der Druckseite einer Pumpe 15 in Verbindung, die mit ihrer Saugseite an einem Vorlagebehälter 14 angeschlossen ist. Der Anschluß der Zulaufleitung 13 an dem Behälter 1 erfolgt über einen Feinfilter 17. Unterhalb der Durchflußadapter 5 befindet sich ein Auffangbehälter 16, der unter natürlichem Gefälle mit dem Vorlagebehälter 14 verbunden ist. Schließ-

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lieh weist der Behälter 1 eine Kapillarrohrentlüftung 18 auf.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im Prinzip folgende und wird anhand einer zu reinigenden Einspritzdüse 20 beschrieben:

Nachdem eine Einspritzdüse 20 an dem Durchflußadapter 5 angeschlossen wurde, wird zunächst durch,Aktivieren der Pumpe 15 der Behälter 1 mit Spülflüssigkeit aus dem Vorlagebehälter 14 vollständig gefüllt und sodann die Ultraschall-Wandlereinheit durch Zufuhr von HF-Energie aus einem HF-Generator 19 in Schwingung versetzt. Das entstehende Schallfeld wird über den Wandlerkörper 10 in den Innenraum 6 des Behälters 1 und damit in die Spülflüssigkeit geleitet, wobei die konkave Ausbildung der Strahlfläche des Wandlerkörpers 10 eine Fokussierung auf die Durchgangsbohrung 7 des Durchlaufadapters 5 bewirkt. Dabei entstehen in diesem Bereich Kavitationsbläschen, die durch den mittels der Pumpe 15 erzeugten Flüssikeitsdruck mit der Spülflüssigkeit in die Hohlstruktur der Einspritzdüse 20 eindringen und dort ihre reinigende Wirkung entfalten. Die austretende Spülflüssigkeit wird in dem Auffangbehälter 16 aufgefangen und von dort in den Vorlagebehälter 14 zurückgeführt.

Nach einer empirisch zu ermittelnden Einwirkzeit wird die Pumpe.15 deaktiviert und gleichzeitig eine Schnellentleerung des Behälters 1 in den Vorlagebehälter 14, bspw. über eine nicht gezeigte ventilgesteuerte Entleerungsleitung.vorgenommen. Alsdann wird die behandelte Einspritzdüse 20 von dem Durchflußadapter 5 gelöst und nach Neubestückung der beschriebene Zyklus wiederholt. Die gleichzeitige Behandlung einer größeren Anzahl von Einspritzdüsen 20 geht prinzipiell in gleicher Weise vor sich.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann selbstverständlich in eine automatisch arbeitende Anlage integriert werden, wobei das Einsetzen der Einspritzdüsen 20 in und das Lösen derselben aus den Durchflußadaptern 5 durch geeignete Greifeinrichtungen vorgenommen werden kann. Die Halterung der Einspritzdüsen 20 während des Spülvorgangs kann dabei durch Andruck mittels pneumatischer Haltemittel erfolgen.

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Claims

Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum Reinigen der Hohlstruktur von mit Feinkanälen versehenen Werkstücken (20) wie Düsen, insbesondere Einspritzdüsen, umfassend einen Behälter (1), der der Aufnahme von Spülflüssigkeit dient, mindestens einen in einer Wand des Behälters (1) angeordneten Durchflußadapter (5) zum flüssigkeitsdichten Anschluß eines zu reinigenden Werkstücks (20), sowie mindestens einer Ultraschall-Wandlereinheit (9), welche dem Durchflußadapter (5) im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ultraschall-Wandlereinheit (9) mit einem zu dem Durchflußadapter {5) konkav gekrümmt ausgebildeten Wandlerkörper (10) zur akustischen Fokussierung des Schallfeldes zumindest in den Bereich der Durchflußbohrung (7) des Durchflußadapters (5) versehen ist.

3. Vorrichtung nach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) mit mehreren Durchflußadaptern (5) sowie diesen jeweils zugeordneten Ultraschall-Wandlereinheiten (9) jeweils mit fokussierendem Wandlerkörper (10) ausgestattet ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußadapter (5) sowie die zugeordneten Ultraschall-Wandlereinheiten (9) in Reihe angeordnet sind, wobei jeweils eine Ultraschall-Wandlereinheit (9) einer Gruppe von Durchflußadaptern (5) zugeordnet und mit einem Wandlerkörper (10) versehen ist, der eine konkav gekrümmte, sich in Richtung der Reihe längserstreckende Profilierung aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche l'bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ultraschall-Wandlereinheit (9) aus zwei Ultraschall-Wandlerelementen besteht, die wechselweise aktiviert werden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) in einen offenen Pumpenkreislauf mit einem Vorlagebehälter (14) für die Spülflüssigkeit einbezogen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf zu dem Behälter (1) mit einem Feinfilter (17) versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Durchflußadapter (5) und Wandlerkörper (10) einstellbar ist.