EP0543322A1 - Method for cleaning of metal parts - Google Patents
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- EP0543322A1 EP0543322A1 EP92119602A EP92119602A EP0543322A1 EP 0543322 A1 EP0543322 A1 EP 0543322A1 EP 92119602 A EP92119602 A EP 92119602A EP 92119602 A EP92119602 A EP 92119602A EP 0543322 A1 EP0543322 A1 EP 0543322A1
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
- B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
- B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
- B08B3/102—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration with means for agitating the liquid
Definitions
- the invention relates to a method for treating workpieces with a liquid, in particular for cleaning metallic workpieces for a heat treatment following cleaning, and a device for carrying out the method.
- washing in particular for cleaning and / or rinsing metallic workpieces
- linked heat treatment systems This includes, for example, vacuum heat treatment, piercing, roller hearth, Vertical retort or multi-purpose chamber furnace systems in which bright heat treatments, various annealing processes and hardening processes as well as diffusion processes such as nitriding, nitro carburizing, carbonitriding and carburizing can be carried out.
- chlorinated hydrocarbons e.g. tetrachlorethylene (Per) or trichlorethylene (Tri) were used in the past to clean metallic workpieces. These were ideal cleaning agents, especially for removing greases and pigment dirt, the environmental impact of which but were only known and taken into account at a later date.
- CHC chlorinated hydrocarbons
- tetrachlorethylene and trichlorethylene especially tetrachlorethylene and trichlorethylene
- Trichloroethene (tri) is now suspected of causing cancer, so that this cleaning agent has practically been withdrawn from circulation in Europe.
- a clean surface is also essential for vacuum heat treatments, bright annealing processes, coatings or the like.
- Such water-soluble cleaning agents for example highly wash-active, mostly surfactant-containing substances, however, have a reduced solubility for fats compared to chlorinated hydrocarbons (CHC), so that the cleaning process supported by a relative movement and very highly concentrated solutions of these agents must be used and the cleaning process must be supported by a relative movement between the workpiece to be cleaned and the cleaning liquid.
- CHC chlorinated hydrocarbons
- the relative movement between the workpiece and the cleaning liquid is achieved in that the workpieces are sprayed by means of pivotable arms, specifically with a high exit velocity of the treatment liquid.
- the workpieces are sprayed with the treatment liquid and the cleaning effect is a combination of a mechanical detachment of the dirt particles and a chemical effect.
- the emulsification of the fats and oils, caused by high discharge speeds, has a disadvantageous effect on the bath condition .
- the metal workpieces were removed from the bath or the spraying device and then by means of heated circulating air by evaporation with the help the natural heat of the parts or dried by blowing off or by means of a convection heater.
- the cleaning agents used can only be used in a certain temperature range. If, for example, a cleaning bath has an excessively high temperature (close to 100 ° C), the cleaning agents are chemically changed and their cleaning effect deteriorates considerably. On the other hand, if the cleaning bath is not warm enough (below the cloud point or just above it), the cleaning effect also diminishes because the washing activities are no longer adequately thermally supported. The higher viscosity of the greasing complicates the chemical washing process.
- a method for cleaning office machines and similar mechanical devices is known from DD-PS 91 177. Afterwards, the office machines mentioned are to be cleaned in a bath in which bubble columns rise, which are formed by a pulsating gas flow.
- a cleaning device for hospital equipment is known in which cleaning fluid is moved by spraying and the like by means of compressed air.
- a cleaning device for small machine parts in which the machine parts are introduced into a basket-like vessel, the bottom of which is formed by a grid. Below the grille is a tube ring, the top of which is provided with outlet openings for air bubbles.
- the invention is therefore based on the object of developing a method and a device of the type mentioned in such a way that the above disadvantages are avoided and that the cleaning effect of metallic workpieces is improved overall.
- the procedure according to the invention namely causes "underpressure boiling", ie boiling of the immersion bath already at a temperature which is significantly below the temperature at which the immersion bath would boil under ambient pressure.
- the vapor bubbles are not only generated at the bottom of the wash tank, as in known methods, they are also generated at every location of the immersion bath, i.e. also inside blind holes, scooping surfaces and the like, which remain unreached in conventional immersion baths with injected air bubbles.
- a further significant advantage of the method according to the invention is that it is possible to work with temperatures of the immersion bath which are clearly below the boiling temperature at ambient pressure, for example 100 ° C. It is therefore also possible to use treatment liquids whose chemical treatment additives only develop their optimum effect at temperatures significantly below 100 ° C and therefore could not be used in boiling treatment baths in the conventional procedure, because the additives mentioned adversely change their chemical properties at 100 ° C. .
- the method according to the invention thus opens up a completely new spectrum of treatment options because treatment media can now also be used which could not previously be used for the reasons mentioned.
- the method according to the invention can also be used particularly advantageously in the case of stacked goods or bulk goods which could not be adequately agitated with known methods and devices for injecting air bubbles into the treatment bath, because here too the air bubbles flow past the large number of workpieces.
- there are no longer any tricks for example rotating drums in an immersion bath, in which a bulk material is accommodated in order to expose it to air bubble agitation with regard to all bulk material workpieces (e.g. screws and the like).
- the negative pressure is set so that it corresponds to the saturation vapor pressure of the treatment liquid of the immersion bath at the temperature minus at least the hydrostatic pressure at the bottom of the wash tank.
- This measure has the advantage that the entire immersion bath is brought to a boil, even if the water column in the wash tank is relatively high.
- a gas is blown into the immersion bath during steps d) and e).
- the injected serves as a purge gas for a vacuum pump connected to the wash tank, which thus sucks an air / steam mixture out of the wash tank, the air component being passed through the vacuum pump and the steam fraction being able to be condensed out, as will be explained below.
- the gas injection has the advantage that an additional Agitation can be achieved, which leads to an increased treatment effect in a conventional manner.
- the gas is therefore blown in from the bottom of the wash tank in such a way that gas bubbles flow around the workpieces.
- the known advantage arises that the entire tank, i.e. the entire batch of workpieces is surrounded by gas bubbles as evenly as possible.
- the air / steam mixture is passed through a condenser, the treatment liquid which condenses out in the condenser being further preferably returned to a liquid tank.
- This measure has the advantage that thickening or salting-out of the treatment liquid is avoided, which would occur if steam was always removed from the treatment bath while the dissolved treatment substances remained in the bath. By recycling the condensed treatment liquid, this effect is avoided, so that the method according to the invention can also be used independently in long-term operation, i.e. without refilling treatment liquids.
- a rinsing liquid or alternatively a cleaning liquid is used as the treatment liquid.
- the cleaning agent is water, to which a gentle, fat-dissolving cleaning agent is added, the no chemical reactions with the surface of the workpieces occur and / or such chemical reactions are not supported.
- This measure has the advantage that no residues of the cleaning agent remain on the surface of the workpieces after washing processes.
- the cleaning agent is neutral to slightly alkaline.
- this measure has the advantage that metals or metal alloys in these pH ranges are not attacked by aqueous media and that such media are environmentally neutral and harmless to the people who handle the media.
- steps b) -g) are carried out several times in succession with the same or different treatment liquids.
- This measure has the advantage of very great flexibility because only rinsing processes, only cleaning processes or combined cleaning or rinsing processes or other treatment processes can be carried out in succession.
- a fully demineralized water is used as the rinsing liquid and this is mixed with a detergent after step g) and used as a cleaning liquid for a further subsequent process implementation.
- This measure has the advantage that even a "used" rinsing bath is subsequently used as a cleaning bath can, whereby fully demineralized water is particularly suitable as a starting substance for a cleaning liquid.
- the immersion bath is circulated during step e) and cleaned outside the wash tank.
- This measure has the advantage that long-term operation can be guaranteed without the need to supply and remove treatment fluids.
- the immersion bath is mechanically agitated during step e).
- This measure also has the advantage known per se that the treatment effect is increased if, in addition to the existing chemical effects and the particle removal by means of steam bubbles, a mechanical action is also exerted on the surface of the workpieces.
- step e) is carried out for a duration of between 1 min and 20 min.
- steps d) - f) are carried out pulsatingly.
- This measure has the advantage that the treatment bath can be "boiled up" one or more times, with the result that the workpieces are flushed through particularly vigorously.
- the workpieces are first flushed with a pressure-free surge of the treatment liquid throughout step b) for a period of between 1 min and 10 min, the surge having a flow rate between 100 m3 / h and 100 m3 / h per m2 workpiece surface and the treatment liquid is continuously drained from the wash tank via an outlet, while the outlet is then closed until the wash tank is filled to an overflow by the surge.
- This measure has the advantage that in the very critical first phase of the treatment, e.g. of the cleaning process, by rinsing the workpieces with an unpressurized surge of a very large flow rate, the workpieces are already treated or cleaned to a very large extent, with the result that e.g. the subsequent cleaning steps can start with a considerably clean workpiece than is the case with the conventional procedure.
- the pressure-free gush pouring over the workpieces with a very high flow rate also penetrates into inaccessible areas of the workpieces, forms vortices there and also takes dirt particles from there. This cannot be achieved with conventional devices in which thin liquid jets are directed onto the workpiece under high pressure, because there, on the one hand, only punctiform areas of the workpiece surface can be applied and, on the other hand, as already mentioned, inside areas are inaccessible.
- the above-mentioned procedure has the advantage that the workpieces are rinsed for a long time even before the cleaning bath is let in, that is to say during a time when the air is injected or steam bubbles are generated would have no effect.
- the workpieces are rinsed during step g), preferably covering the entire area by means of the pressure-free surge of the treatment liquid mentioned above and a flow rate which corresponds to 80% to 100% of the flow rate mentioned.
- This measure has the advantage that the workpieces are never exposed to the outside air flowing in when the immersion bath is drained, which, given the high temperature at which the workpieces are located, would immediately lead to signs of corrosion and the like, since the workpieces start at this time their surface are highly active.
- a negative pressure preferably between 60 mbar and 350 mbar, is set for a duration of 3 minutes and 10 minutes in the wash tank.
- This measure has the advantage that the workpieces can be dried in the same wash tank by means of negative pressure.
- the warm workpieces, which at this time are at the temperature of the immersion bath, that is to say at a temperature of, for example, 85 ° C., have generally stored enough inherent heat to evaporate the residues of treatment liquid still adhering. If a negative pressure is generated in the wash tank at this time, the evaporating liquid components removed and the workpieces are completely dry before the wash tank is opened again and the workpieces come into contact with the ambient air.
- a device with a pressure-tight lockable wash tank which has a capacity of between 1 m3 and 10 m3, with first means for moving workpieces into the wash tank, with second means for letting the workpieces into essentially surrounding immersion bath, with an air space remaining in the wash tank above the immersion bath, and with means for generating a negative pressure in the wash tank, provided the means for generating a negative pressure are connected to the air space and are designed such that they evacuate the air space to a negative pressure which is below the saturation vapor pressure of the treatment liquid of the immersion bath at the temperature for a predetermined time.
- a device 10 shown in FIG. 1 has a wash tank 12, a first tank 14 for a first treatment liquid, a second tank 16 for a second treatment liquid, a vacuum station 18, a filter device 20 and a device 22 for injecting a gas into the wash tank 12 on.
- the wash tank 12 is circular in cross-section and closed at its top with a lid 26.
- a holding device 28 which is provided for receiving a batch of workpieces 30.
- the holding device 28 can be inserted into and removed from the wash tank 12 from above in the vertical direction with the lid 26 open.
- the workpieces 30 are preferably metallic workpieces, i.e. Conventional machine parts, which are preferably to be subjected to a heat treatment, for example nitro carburizing, at a later point in time.
- the workpieces 30 therefore have design-related cavities, bores and the like, which can be open upwards, downwards or to the side.
- a drum 32 is held in the holding device 28, which is provided with a horizontal shaft 34.
- the shaft 34 extends laterally through the wall of the wash tank 12 and is driven by a drive 36 outside the wash tank 12.
- the drum 32 is used for receiving bulk material, not shown here.
- the drum 32 is designed such that it is provided with openings on its circumference so that liquid and gas bubbles can pass through it while the bulk material contained in the drum 32 is retained.
- the wash tank 12 is provided with an overflow 38 at its upper edge.
- the overflow 38 is shown on the wash tank 12 as an overflow running around the outside.
- a preferred embodiment of the invention is characterized in that the overflow runs on the inside of the wash tank 12. In this way, process sequences are moved into the interior of the wash tank 12, which is advantageous with regard to vacuum applications.
- the overflow 38 is connected on the one hand via a line 40 to the second tank 16, which in the exemplary embodiment shown contains a cleaning liquid 42. Furthermore, the overflow is connected via a line 48 to the first tank 14, which contains a rinsing liquid 47 in the exemplary embodiment shown.
- the lines 40 and 48 are provided with valves in order to be able to establish or block the connection between the overflow 38 and the tanks 14 and 16, as will be explained in detail below.
- the second tank 16 containing the cleaning liquid 42 is connected via a line 41 to the suction side of a pump 43.
- the pump 43 is connected on the output side via a line 44 to a pipe socket 46 which is arranged in the bottom of the wash tank 12.
- Corresponding valves are also provided between tank 16 and pump 43 or pump 43 and pipe socket 46, as will be explained below.
- the pump 43 is also connected on its suction side via a line 45 to the first tank 14 containing the rinsing liquid 47.
- the tanks 14 and 16 are each provided with a heater 49 in the area of their bottom.
- the tank 16 is provided with a laterally arranged pre-separator 50 which is connected to the actual interior of the tank 16 via an overflow.
- the pre-separator 50 is also connected to the tank 16 via a line (not shown) and a pump, so that liquid can be pumped into the tank 16 by the pre-separator 50.
- the tanks 14 and 16 are provided with an overflow weir so that floating dirt of the liquids 42 and 47 get into the pre-separator 50.
- a skimmer again runs in the pre-separator 50 in order to collect the dirt and then to be able to remove it.
- the pre-separator 50 is also connected to the filter device 20, which in turn has a filter 55 and an oil separator 54.
- the filter device 20 is not absolutely necessary, it can also be connected.
- the filter 55 serves to separate solids from the liquid coming from the pre-separator 50.
- the purpose of the oil separator 54 is to separate oily phases from this liquid, the separated oil phase being able to be removed via an oil extraction 57 and brought to a disposal point. Liquid leaving filter 55 can be returned to tank 16.
- the vacuum station 18 has a vacuum pump 70 which is connected to the interior of the wash tank 12 via a line 71.
- the line 71 preferably opens into the wash tank 12 just below the overflow 38.
- the vacuum pump 70 On the pressure side of the vacuum pump 70, it is connected to a cold trap 72 and a collector 73. There is also a valve in line 71, as will be explained later.
- the wash tank 12 can be closed in a vacuum-tight manner in the region of the cover 26 or the overflow 28.
- the device 22 for injecting a gas into the wash tank 12 has a pressure container 60 in which a gas under pressure is stored.
- the pressure vessel 60 can in turn be connected to a compressor, not shown in FIG. 1. It is also possible to use a blower at this point.
- the gas processed in device 22 is preferably air, but a non-reactive protective gas can also be used. It is also possible to design the device 22 such that the gas is warmed up before it is fed to the wash tank 12.
- the pressure vessel 60 is connected by means of a line 61, in which corresponding pressure control or pressure reducing valves are arranged, to a connecting piece 62 extending through the wall of the wash tank 12. From there, the line 61 leads to a plate-shaped hollow body 63, which is arranged in the region of the bottom of the interior of the wash tank 12.
- the plate-shaped hollow body 63 the plate plane of which extends approximately horizontally, preferably fills the inner cross section of the wash tank 12 as completely as possible in the region of the floor.
- the aim should be that the dimensions of the hollow body 63, in vertical view, are approximately the same size as the dimensions of the holding device 28.
- the plate-shaped hollow body 63 can be constructed from stainless steel sheets, the stainless steel sheet forming the upper plate surface being provided with openings 65.
- the openings 65 consist of bores which have a diameter of approximately 1 mm and are arranged at a distance of preferably 25 mm from one another.
- a porous ceramic can also be used, which encloses an air distributor pipe and through whose pores the air flows.
- the device 10 shown in FIG. 1 also has an electronic control unit 75, via the inputs 76 of which process parameters can be entered, while the outputs 77 control the units of the device 10, in particular the numerous valves and pumps.
- the cover 26 of the wash tank 12 is opened (not shown) in order to move the holder 28 with the workpieces 30 into the wash tank 12 from above by means of a crane or the like.
- the wash tank 12 is closed again by closing the lid 26.
- the closure does not yet have to be vacuum-tight, but it should at least protect against splashing water.
- the heater 49 in the second tank 16 is initially set with the cleaning liquid 42 in preparation for carrying out the method, and in parallel the heater 49 in the first tank 14 is also set with the rinsing liquid 47, provided that a rinsing process is desired.
- the cleaning liquid 42 and optionally the rinsing liquid 47 are heated to a temperature between 50 ° C. and 90 ° C., preferably in the range between 80 ° C. and 90 ° C. This is a temperature at which cleaning agents and detergents (if added) have their optimal working range, since the agents mentioned change chemically at even higher temperatures and the cleaning and rinsing effects decrease at lower temperatures.
- the control unit 75 opens the necessary valves.
- a valve 41a is opened in line 41, which connects second tank 16 to the suction side of pump 43.
- a valve 51a in the line 51 is opened, which connects the pressure side of the pump 43 to the surge shower 52.
- a valve 67a in line 67 is opened, which connects line pipe 65, which acts as a drain, of wash tank 12 to second tank 16 via line 66.
- a circuit of cleaning liquid 42 is established, which leads from the second tank 16 via the valve 41a, the line 41, the pump 43, the line 51, the valve 51a to the surge shower 52.
- the delivery rate of the pump 43 and the flow cross-sections of the valves 41a and 51a are so dimensioned via the electronic control unit 75 that an unpressurized surge 80 of cleaning liquid 42 emerges from the surge shower 52, the flow rate of which is in the range between 100 m3 / h and 300 m3 / h per m2 surface of the workpieces 30 is set.
- the surge 80 thus flushes the workpieces 30 without pressure and reaches the second tank 16 again via the pipe socket 65 which acts as a drain, the lines 66 and 67 and the opened valve 67a.
- the workpieces 30 are pre-cleaned by the non-pressurized surge 80 because the surge 80 entrains and removes adhering dirt, in particular pigment dirt, but also greases.
- the cleaning liquid 42 preferably consists of an aqueous solution of a non-foaming neutral cleaner with temporary corrosion protection.
- a neutral cleaner has a relatively weak oil emulsifying effect, but is absolutely environmentally friendly and does not attack the goods to be cleaned, nor do people who handle this liquid are affected in any way.
- the weakly alkaline temporary corrosion protection remains as a thin protective layer on the workpieces and can be completely evaporated at temperatures above 300 ° C without leaving any residue.
- the method step explained above with reference to FIG. 2 is carried out for a period of preferably between one minute and 10 minutes.
- control unit 75 switches to a next method step, which is illustrated in FIG. 3.
- an immersion bath 83 is formed in the wash tank 12, the level 85 of which rises continuously, as indicated by an arrow 86.
- the wash tank 12 thus fills continuously with a warm cleaning immersion bath 83 and this process step continues until a fill level indicator (not shown) detects that the liquid level 85 has reached the overflow 38. As soon as this is the case, the present method step is ended.
- FIG. 4 shows the next process step in which the bath 83 is circulated and agitated.
- connection between the second tank 16 and the surge shower 52 is initially maintained but, for example by reducing the delivery capacity of the pump 43, for example by 30% to 80% reduced, so that only a much smaller surge 80 'emerges from the surge shower 52.
- the control unit 75 now opens a valve 40a in the line 40 between the overflow 38 and the second tank 16, so that the cleaning liquid 42 flowing over the overflow 38 can flow into the second tank 16.
- valve 51a in the line 51 to the surge shower 52 can alternatively be closed and a connecting valve 51b can be opened, which connects the pressure side of the pump 53 to the bottom of the wash tank 12.
- control unit 75 actuates the device 22 for injecting gas by opening a valve 61a in the line 61 between the pressure vessel 60 and the plate-shaped hollow body 63.
- the gas or the air which emerge from the plate-shaped hollow body 63 are there under a pressure which is slightly above the ambient pressure prevailing there in the area of the openings 65.
- the compressed air exits through the numerous openings 65 as small gas beads from the plate-shaped Hollow bodies 63, which then flow rapidly upwards to the overflow 38 due to the pressing pressure and their buoyancy.
- the air bubbles flowing out of the openings 65 do not run through the numerous impingement points of the holding device 28 or the workpieces 30 contained therein in a straight line direction, but in a serpentine, partially swirled path.
- the air bubbles also pass through the drum 32, so that the bulk material received there is also flowed around in a pearly manner when the drum 32 rotates.
- the valve 61a can either be kept open continuously by the control device 75, the intensity of the agitation being able to be influenced by the air flow. Alternatively, however, it is also possible to alternately open and close the valve 61a in a predetermined manner, so that pulsating pressure surges are used. In this way, for example, the compressed air can be briefly pressed into the wash tank 10 at 5-10 bar at intervals of approximately 10-15 seconds.
- non-foaming neutral cleaner ensures that no excessive foam is formed even when it is blown intensively into the wash tank 12.
- the cleaning liquid 42 is at the working temperature, the workpieces 30 are degreased by means of the detergent substances in the detergent, for example anionic surfactants, i.e. cleaned of adhering lubricating oils and the like.
- the amount of the circulated liquid which is supplied by the pump 43 in this process step can also be adjusted depending on the degree of contamination of the workpieces 30.
- the delivery capacity of the pump 43 can also be changed over the course of this method step, for example by working first with a higher throughput and then with a lower throughput.
- the method step explained above with reference to FIG. 4 is preferably carried out for a period between 3 minutes and 15 minutes.
- control unit 75 switches to the next method step, which is explained with reference to FIG. 5.
- control unit 75 switches the pump 43 back to a delivery rate that corresponds wholly or almost to the delivery rate of the method step explained with reference to FIG. 3.
- a surge 80 now emerges from the surge shower 52, the flow rate of which is between 100 m3 / h and 300 m3 / h.
- the valve 67a in the line 67 is opened again, so that the bath 83 runs out of the wash tank 12, as indicated by the arrow 86 'pointing downward on the liquid level 85 in FIG. 5.
- the continuous pressure-free rinsing of the workpieces 30 in the process step illustrated in FIG. 5 has the following meaning: If, by draining the bath 83, the liquid level 85 drops, it can happen that dirt particles that float during emptying settle on the workpieces 30 when the liquid level 85 passes through these workpieces. However, this is prevented by the fact that abundant fresh, ie cleaned, cleaning liquid 42 is constantly supplied from above, namely from the surge shower 52, because the workpieces 30 are then continuously rinsed even when the bath 83 is drained.
- the control unit 75 switches over to the next method step, which is shown in FIG. 6.
- the cover 26 of the wash tank 12 must be closed in a pressure-tight manner.
- the control unit 75 now opens a valve 71a in the line 71 between the interior of the wash tank 12 and the vacuum pump 70. At the same time, the vacuum pump 70 is switched on.
- the workpieces 30 at this time have the temperature of the bath 83, i.e. are at a temperature of, for example, 80 ° C and 90 ° C.
- the vacuum pump 70 now generates a vacuum in the interior of the wash tank 12. At about 800 mbar, the evaporation of the residual liquid starts on the workpieces 30 and the water vapor is, as indicated in FIG. 6 with arrows 90, via the line 71 sucked off.
- the vacuum pump 70 now reduces the pressure in the wash tank 12 to 200-300 mbar, which corresponds to the steam pressure at a water temperature of 60 ° C - 80 ° C.
- the liquid still on the workpieces 30 consequently evaporates, the evaporation process taking place more quickly on flat surfaces than in the area of bores, cavities or so-called scooping surfaces, ie depressions of the workpieces 30 opening upwards.
- the drying process is maintained for a period of between 3 minutes and 10 minutes. As soon as the last liquid has evaporated from the workpieces 30, the pressure in the interior of the wash tank 12 drops suddenly, for example to 70-80 mbar, because there is no longer any liquid to evaporate.
- the drying process is ended by the control unit 75 by means of a suitable time control or, if appropriate, by a pressure sensor (not shown) which registers and reports this pressure drop.
- a treatment step with a further treatment liquid can now follow or even before the drying process, for example rinsing the workpieces 30 with the rinsing liquid 47 contained in the first tank 14 same, so that in this respect reference can be made to the description of FIGS. 2-5.
- the liquid in question for example the cleaning liquid 42, is continuously cleaned, as initially described 1 was explained in connection with the filter device 20.
- the device 10 operates completely independently, i.e. no need to add or remove treatment fluids during operation.
- demineralized water is used as the basis for the treatment liquids.
- the fully demineralized water can initially be used as a rinsing liquid 47, because this prevents salt stains from forming on the workpieces after the rinsing during the drying process (FIG. 6), which interfere with the subsequent heat treatment, in particular with nitro carburizing.
- the rinsing liquid 47 can be prepared by adding suitable cleaning agents even when it can no longer be used as a rinsing liquid and can be used as a cleaning liquid 42 for subsequent washing processes. In this way too, extreme use can be made of the liquids used without having to refill new liquids.
- the line 71 'between the vacuum pump 70 and the wash tank 12 is expediently connected to the cover 26.
- the vacuum pump 70 is switched on via the control device 75 and at the same time the valve 71a 'in the line 71' is opened.
- the vacuum pump 70 Since the bath 83 is filled up to the overflow 38 in this process state, the vacuum pump 70 generates a strong negative pressure in the remaining small air space 91 in the area of the surge shower 52.
- the negative pressure is now set so that the bath 83 begins to boil despite the temperature of 100 ° C. being below the boiling point of water at atmospheric pressure.
- the vacuum must be set so that it corresponds to the saturation vapor pressure of water at the respective lower temperature and the hydrostatic pressure in the wash tank 12 is also taken into account, i.e. the height of the liquid column inside the tank.
- the bath 83 begins to boil, even though its temperature is below 100 ° C.
- the boiling of the bath 83 has the result that steam bubbles form at every point in the bath 83, that is to say not only on the surfaces of the workpieces 30, but rather also in cavities, bores, blind bores, scoops and the like.
- the vapor bubbles thus also arise at those locations on the workpieces that cannot be reached by air bubbles that were generated by the device 22 for injecting gas.
- the rising steam bubbles take along dirt particles via adhesive forces, with the result that blind bores, scooping surfaces and the like can also be cleaned by taking dirt particles with them.
- the intensity of the boiling can be varied by adjusting the negative pressure accordingly via the vacuum pump 70.
- the dirt carried up by the steam bubbles during the vacuum cooking collects on the surface of the bath and can be removed from the wash tank 12 in the manner already described via the overflow 38 after the cooking phase has ended.
- the cooking of the bath 83 can be provided both during cleaning and during rinsing, because the chemical cleaning process is supported during cleaning, while the difficult to access spaces can be rinsed out in the manner mentioned during rinsing. It goes without saying that the Vacuum cooking a circulation and / or agitation of the bath 83 is possible.
- the suction side of the pump 43 is connected to the pipe socket 65 via a line 95, a valve 95a being arranged in the line 95.
- the corresponding treatment liquid can now be sucked off the pipe socket 65 despite the negative pressure prevailing in the wash tank 12 and added again via the surge shower 52. It is understood that in this case as well, suitable measures can be used to continuously clean the respective treatment liquid (not shown).
- a condenser 92 is arranged in the line 71 'because the vacuum pump 70 sucks off the vapor of the respective treatment liquid in the manner described and this vapor should not get into the vacuum pump 70. For this reason, an appropriate supply of air will ensure that the vacuum pump 70 always draws in a mixture of air and steam, the steam in the condenser 92 then precipitating out and being supplied to the respective tanks for the treatment liquids. This has the advantage that the treatment liquids do not thicken, i.e. Salt up by keeping the water loss as low as possible.
- the amount of steam for the vacuum pump 70 is reduced by the amount of condensed steam, so that the vacuum pump 70 can be economically small.
- the vacuum pump 70 since the vacuum pump 70, as already mentioned, can only pump out saturated air, the air required by the vacuum pump 70 becomes preferably supplied via the hollow body 63. You can measure the air required by the vacuum pump 70 so that it just corresponds to the amount of flotation air.
- vacuum cooking can now be integrated in a variety of ways into the method steps explained further above with reference to FIGS. 2-6:
- vacuum cooking can be used permanently in the immersion process, with the result that cooking is carried out under vacuum during the entire cleaning or rinsing time.
- vacuum cooking in the immersion process can also be used for floating, i.e. each for part of the cleaning or rinsing time.
- the vacuum cooking method can also be used in a pulsating manner by appropriate setting by means of the control device 75, be it during the entire cleaning or rinsing time or during individual time segments.
- a pulsating vacuum boiling can be achieved in this case by strongly evacuating the wash tank 12 until the boiling effect sets in or almost sets in, in order to then bring to a boil by the sudden addition of fresh air, i.e. to cause a pressure release.
- the fresh air can be supplied via the hollow body 63 or also via the surge shower 52.
- the step of vacuum cooking can last from 1 min to 20 min.
- FIG. 8 shows a variant of a device 100, only one wash tank 104 being shown here, which largely corresponds to the wash tank 12 of the device 10 according to FIGS. 1-7. Therefore, essentially only the deviating elements will be described below and in Fig. 8 the same reference numerals have been used for corresponding components.
- the wash tank 104 is also designed as a container which is approximately circular in cross section and is provided on its bottom with a pipe socket 105, which is intended here to represent the pipe socket 46 and 65 of the wash tank 12 according to FIGS. 1-7.
- the wash tank 100 also has a drum 106 which can be rotated about a horizontal axis 108 via a drive 107. Hexagonal workpieces 110, 110 ' « are contained in the drum 106.
- the wash tank 104 is provided with an overflow 111, which is connected both to the second tank 16, which contains the cleaning liquid 42, and to the first tank 14, which contains the rinsing liquid 47.
- the wash tank 104 is connected to the vacuum station 18 via a side connection.
- a connection piece 114 can also be present in the cover 112.
- the surge shower 113 is arranged on the inside of the cover 112 and, in the manner already explained several times, serves to flush the workpieces 110 accommodated in the interior of the wash tank 104 with a surge without pressure.
- the wash tank 104 is filled with the cleaning liquid 42 up to the overflow 111.
- the wash tank 104 there is a holder 118 which carries various other workpieces 120.
- a device 122 for injecting gas (in the exemplary embodiment shown in FIG. 8, the gas is nitrogen) consists of a hollow body 126 which has a bottom part 130 and a side part 131.
- the side part 131 extends on one side of the holder 118 and surrounds it at least over a large part of its circumference.
- the hollow body 126 is again provided on the side facing the holder 118, as previously described, with numerous openings, which are designed as nozzles 128 in the embodiment shown in FIG. 8.
- the nitrogen coming from the pressure vessel 60 emerges from the nozzles 128 in the form of fine beads or bubbles 127.
- the bubbles 127 flow completely around the workpieces 120, as is indicated, for example, by an arrow 136.
- Providing the side part 131 also produces a laterally directed bubble flow, as is indicated, for example, by the arrow 139. This creates an upwardly curved line because the bubbles emerging from the side nozzles 128 soon tend to rise due to the buoyancy.
- the pressure of the gas bubbles 127 emerging from the side nozzles 128 is adjusted during a cleaning process so that they reach at least approximately the longitudinal central axis of the wash tank 104, i.e. seen in the section of Fig. 8, as indicated by the arrow 138, extend at least over half the width in the lateral direction.
- the side part 131 which at least partially surrounds the holder 118, ensures that rapid cleaning is possible even with workpieces 120 of complex shape.
- the hollow body 126 can be subdivided into a top section 134, a middle section 135 and a bottom section via separating slides 132 and 133, so that, depending on the type of goods received in the wash tank 104, gas 141 only in the area of the bottom or also one or more one above the other arranged side areas is pressed.
- the rising gas beads 127 also generate a secondary flow, as indicated by an arrow 137.
- the liquid received in the wash tank 104 then flows in a circulating circuit.
- FIGS. 9 and 10 show yet another exemplary embodiment of devices according to the invention, as can be used to carry out the method according to the invention.
- a device for cleaning, in particular, metallic workpieces which comprises a wash tank 151.
- a holder 152 for workpieces is in turn provided in the wash tank 151.
- the arrangement is so that the holder 152 can be removed from the wash tank 151 in the horizontal direction via a loading door 153.
- the loading door 153 is preferably displaceable in the vertical direction, as indicated by an arrow.
- the liquids and gases can be supplied and discharged via lines 154, 155 and 156 in the manner already explained in detail, with no differences arising in the course of the method.
- surge shower 157 which also delivers a pressure-free water surge in the device 150, even if the area of action is greater in the horizontal construction shown in FIGS. 9 and 10 than in the vertical arrangement in FIGS. 1-8.
- the wash tank 151 is arranged on a frame 160 which at the same time holds the tanks 161, 162 for the treatment liquids.
- the tanks 161, 162 are again provided for the cleaning liquid and the rinsing liquid.
- an additional heater can be provided in the wash tank 12 in order to be able to work with cooler parts or to be able to dry even with large amounts of water remaining by the additional heater applying the required additional heat of vaporization.
- Ultrasonic generators can also be provided in the wash tank 12 in a manner known per se, in order to cope with extreme physical Forces to cause cavitation in the treatment liquid. In this way it is possible to be able to remove inorganic substances which are difficult to adhere to the workpieces, as well as impurities which have worked into the surface of the workpieces.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Werkstücken mit einer Flüssigkeit, insbesondere zum Reinigen von metallischen Werkstücken für eine dem Reinigen nachfolgende Wärmebehandlung, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for treating workpieces with a liquid, in particular for cleaning metallic workpieces for a heat treatment following cleaning, and a device for carrying out the method.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art sind aus der DE-Z "HTM", 45 (1990), Heft 5, Seite 273 bekannt.A method and a device of the type mentioned above are known from DE-Z "HTM", 45 (1990), No. 5, page 273.
Verfahren und Vorrichtungen zum Behandeln von Werkstücken mit einer Flüssigkeit, nachstehend als "Waschen" bezeichnet, insbesondere zum Reinigen und/oder Spülen metallischer Werkstücke, werden typischerweise bei verketteten Wärmebehandlungsanlagen eingesetzt. Hierunter versteht man beispielsweise Vakuumwärmebehandlungs-, Durchstoß-, Rollenherd-, Vertikalretorten- oder Mehrzweckkammerofenanlagen, in denen Blankwärmebehandlungen, verschiedene Glühverfahren und Härteprozesse sowie Diffusionsprozesse wie Nitrieren, Nitrokarburieren, Karbonitrieren und Aufkohlen durchgeführt werden können.Methods and devices for treating workpieces with a liquid, hereinafter referred to as "washing", in particular for cleaning and / or rinsing metallic workpieces, are typically used in linked heat treatment systems. This includes, for example, vacuum heat treatment, piercing, roller hearth, Vertical retort or multi-purpose chamber furnace systems in which bright heat treatments, various annealing processes and hardening processes as well as diffusion processes such as nitriding, nitro carburizing, carbonitriding and carburizing can be carried out.
Bei herkömmlichen Vorrichtungen und Verfahren der eingangs genannten Art hat man dabei Bäder eingesetzt, die im wesentlichen ausschließlich unter dem Gesichtspunkt ihrer Wirksamkeit ausgewählt wurden, während in früheren Zeiten Fragen der Rohstoffausnutzung und insbesondere der Umweltverträglichkeit weniger im Bewußtsein vorhanden waren. Aus diesem Grunde hat man in früheren Zeiten zum Reinigen von metallischen Werkstücken chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW) eingesetzt, beispielsweise Tetrachlorethen (Per) oder Trichlorethen (Tri), die zwar als ideale Reinigungsmittel galten, insbesondere zum Entfernen von Fetten und von Pigmentschmutz, deren umweltbelastende Auswirkungen aber erst zu einem späteren Zeitpunkt bekannt und berücksichtigt wurden.In the case of conventional devices and methods of the type mentioned at the outset, baths were used which were essentially selected solely from the point of view of their effectiveness, whereas in earlier times there were fewer questions about the use of raw materials and, in particular, of environmental compatibility. For this reason, chlorinated hydrocarbons (CHC), e.g. tetrachlorethylene (Per) or trichlorethylene (Tri), were used in the past to clean metallic workpieces.These were ideal cleaning agents, especially for removing greases and pigment dirt, the environmental impact of which but were only known and taken into account at a later date.
Unter dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes sind in zahlreichen Ländern mittlerweile Vorschriften in Kraft getreten, die zum Ziel haben, die Verwendung von chlorierten Kohlenwasserstoffen (CKW), insbesondere Tetrachlorethen und Trichlorethen, sowie die Verwendung von halogenierten Kohlenwasserstoffen (HKW), drastisch zu vermindern bzw. ganz zu verbieten.Regarding environmental protection, regulations have come into force in numerous countries with the aim of drastically reducing or completely reducing the use of chlorinated hydrocarbons (CHC), especially tetrachlorethylene and trichlorethylene, and the use of halogenated hydrocarbons (CHC) to disallow.
Trichlorethen (Tri) steht mittlerweile im Verdacht, Krebs zu verursachen, so daß dieses Reinigungsmittel in Europa praktisch aus dem Verkehr gezogen worden ist.Trichloroethene (tri) is now suspected of causing cancer, so that this cleaning agent has practically been withdrawn from circulation in Europe.
In verschiedenen Ländern der Erde gibt es hierzu eine mittlerweile sehr strenge umweltschützende Gesetzgebung. In der Bundesrepublik Deutschland wurde z.B. durch die 2. Bundesemissionsschutzverordnung festgelegt, daß Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), die bislang als Kühlmittel eingesetzt wurden und 1.1.1-Trichlorethan, das bislang als Reinigungsmittel eingesetzt wurde, nach kurzer Schonfrist überhaupt nicht mehr eingesetzt werden dürfen.In various countries around the world, there is now very strict environmental protection legislation. In the The Federal Republic of Germany, for example, was stipulated by the 2nd Federal Emission Protection Ordinance that chlorofluorocarbons (CFCs), which were previously used as coolants and 1.1.1-trichloroethane, which had previously been used as cleaning agents, may no longer be used after a short grace period.
So ist in den Vereinigten Staaten von Amerika am 27.10.1990 der "Clean Air Act" ergänzt worden, und die Ergänzungen sind durch die Unterschrift von Präsident Bush am 15.11.1990 in Kraft getreten. Diese Gesetzesänderungen stellen eine enorme Verschärfung der Bundesgesetzgebung in den USA aus dem Jahre 1977 dar. So sind unter Abschnitt III der Änderungen bestimmte Gewerbezweige genannt, die mit unterschiedlicher Priorität erfaßt werden sollen. Das Entfetten und Metallreinigen ist dabei mit Priorität Nr. 1 angegeben. In diesem Zusammenhang sind chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW) ausdrücklich genannt, insbesondere auch Trichlorethylen. Die Gesetzesänderungen sehen dabei vor, die Produktion und den Verkauf derartiger Stoffe drastisch zu reduzieren, und zwar beispielsweise von der Produktions-Basismenge (100 %) des Jahres 1989 auf 15 % im Jahre 1997. Für Zuwiderhandlungen sehen die Gesetzesänderungen empfindliche Strafen vor.The "Clean Air Act" was supplemented in the United States on October 27, 1990, and the amendments came into force when President Bush signed it on November 15, 1990. These legislative changes represent an enormous tightening of federal legislation in the United States from 1977. Section III of the amendments, for example, specifies certain branches of industry that are to be covered with different priorities. Degreasing and metal cleaning is given
Andererseits ist man bei der Wärmebehandlung metallischer Werkstücke darauf angewiesen, die Werkstücke vor der Wärmebehandlung oder einer sonstigen Oberflächenbehandlung einwandfrei zu reinigen, insbesondere dann, wenn sie zuvor einer anderen Bearbeitungsart, beispielsweise einem Umformen oder einer spanabhebenden Bearbeitung unterzogen worden waren.On the other hand, in the heat treatment of metallic workpieces, it is necessary to clean the workpieces properly before the heat treatment or other surface treatment, in particular if they had previously been subjected to another type of processing, for example forming or machining.
Die Arten der dabei auftretenden Verunreinigungen auf metallischen Werkstücken sind vielfältig. So können diese Verunreinigungen beispielsweise aus Kühlschmierstoffen, Fetten, Läpp-Pasten und Pigmenten bestehen oder aus Härteölen, Stäuben und Metallspänen. Sollen derartige Werkstücke einer nachfolgenden Oberflächenbehandlung unterworfen werden, so ist es unabdingbar, die Werkstückoberfläche von Verschmutzungen zu befreien. Verschmutzte Oberflächen beeinflussen nämlich beispielsweise beim Nitrieren, Nitrokarburieren oder Aufkohlen wesentlich das Behandlungsergebnis. Bei den zuvor genannten Härtevorgängen (Diffusionsprozessen) dringen nämlich von der Außenseite des Werkstückes her Substanzen wie beispielsweise Stickstoff und/oder Kohlenstoff über Diffusionsvorgänge in die äußeren Schichten des metallischen Werkstücks ein. Ist nun die Oberfläche an gewissen Stellen verunreinigt, so können die von außen her gerichteten Diffusionsvorgänge, beispielsweise beim Gas-Nitrokarburieren, nicht oder nur verlangsamt oder zeitverzögert stattfinden. Als Resultat werden dann Werkstückoberflächen erhalten, die im Bereich der Verunreinigungen nicht oder nur teilweise gehärtet sind.The types of contamination that occur on metallic workpieces are varied. So these impurities consist, for example, of cooling lubricants, greases, lapping pastes and pigments or of hardening oils, dusts and metal chips. If such workpieces are to be subjected to a subsequent surface treatment, it is essential to remove dirt from the workpiece surface. Soiled surfaces have a significant influence on the treatment result, for example when nitriding, nitro-carburizing or carburizing. In the aforementioned hardening processes (diffusion processes), substances such as nitrogen and / or carbon penetrate from the outside of the workpiece into the outer layers of the metallic workpiece via diffusion processes. If the surface is now contaminated at certain points, the diffusion processes directed from the outside, for example during gas nitrocarburizing, cannot take place or can take place only in a slowed or delayed manner. As a result, workpiece surfaces are obtained which are not or only partially hardened in the area of the contaminants.
Eine saubere Oberfläche ist aber auch bei Vakuumwärmebehandlungen, Blankglühprozessen, Beschichtungen oder dergleichen unerläßlich.However, a clean surface is also essential for vacuum heat treatments, bright annealing processes, coatings or the like.
Vor dem Hintergrund der vorstehend genannten Probleme hat man bereits seit geraumer Zeit erhebliche Anstrengungen unternommen, um einerseits Reinigungslösungen auf umweltverträglicher Basis, beispielsweise auf Wasserbasis zu schaffen, die für Personen, die mit diesen Lösungen in Berührung kommen, unbedenklich sind, die aber andererseits gute Reinigungsergebnisse erbringen.Against the background of the problems mentioned above, considerable efforts have already been made for some time to create cleaning solutions on an environmentally compatible basis, for example water-based, which are harmless for people who come into contact with these solutions, but which on the other hand have good cleaning results provide.
Solche wasserlöslichen Reinigungsmittel, beispielsweise hochwaschaktive, meist tensidhaltige Substanzen, weisen jedoch gegenüber den chlorierten Kohlenwasserstoffen (CKW) eine verminderte Lösungsfähigkeit für Fette auf, so daß der Reinigungsvorgang durch eine Relativbewegung unterstützt und sehr hoch konzentrierte Lösungen dieser Mittel verwendet werden müssen und der Reinigungsvorgang durch eine Relativbewegung zwischen zu reinigendem Werkstück und der Reinigungsflüssigkeit unterstützt werden muß.Such water-soluble cleaning agents, for example highly wash-active, mostly surfactant-containing substances, however, have a reduced solubility for fats compared to chlorinated hydrocarbons (CHC), so that the cleaning process supported by a relative movement and very highly concentrated solutions of these agents must be used and the cleaning process must be supported by a relative movement between the workpiece to be cleaned and the cleaning liquid.
Bei bekannten Einrichtungen zum Reinigen von metallischen Werkstücken wird die Relativbewegung zwischen Werkstück und Reinigungs-Flüssigkeit dadurch erreicht, daß die Werkstücke mittels schwenkbarer Arme besprüht werden, und zwar unter hoher Austrittsgeschwindigkeit der Behandlungs-Flüssigkeit. Auf diese Weise werden die Werkstücke mit der Behandlungs-Flüssigkeit abgespritzt und der Reinigungseffekt stellt sich als eine Kombination eines mechanischen Ablösens der Schmutzpartikel und einer chemischen Einwirkung dar. Nachteilig wirkt sich das Einemulgieren der Fette und Öle, verursacht durch hohe Austrittsgeschwindigkeiten, auf den Badzustand aus.In known devices for cleaning metallic workpieces, the relative movement between the workpiece and the cleaning liquid is achieved in that the workpieces are sprayed by means of pivotable arms, specifically with a high exit velocity of the treatment liquid. In this way, the workpieces are sprayed with the treatment liquid and the cleaning effect is a combination of a mechanical detachment of the dirt particles and a chemical effect. The emulsification of the fats and oils, caused by high discharge speeds, has a disadvantageous effect on the bath condition .
Man hat dabei festgestellt, daß bei kompliziert geformten Werkstücken, beispielsweise Kurbelwellen oder Druckgehäusen mit Lagerstellen, es notwendig ist, aufwendige mechanische Vorrichtungen, wie gelenkige verschwenkbare Sprüharme, vorzusehen, um die gesamte Oberfläche reinigen zu können. Ferner ist es mit den bekannten Verfahren schwierig, Schüttgut oder gestapelte Chargen zu reinigen, da selbst mit mehrfach verschwenkbaren Sprüharmen es nur sehr schwer möglich ist, die im Innenraum oder Kern einer gestapelten Charge gelegenen Werkstücke allseitig zu erreichen. Dies liegt daran, daß die um ein Werkstück räumlich herum angeordneten anderen Werkstücke dieses mittlere Werkstück abschirmen, so daß auch eine mit hohem Druck auf die Charge gesprühte bzw. gespritzte Reinigungs-Flüssigkeit nicht an alle Oberflächen dringen kann.It has been found that in the case of workpieces of complex shape, for example crankshafts or pressure housings with bearing points, it is necessary to provide complex mechanical devices, such as articulated pivotable spray arms, in order to be able to clean the entire surface. Furthermore, with the known methods it is difficult to clean bulk goods or stacked batches, since even with spray arms which can be pivoted several times, it is very difficult to reach the workpieces located in the interior or core of a stacked batch on all sides. This is due to the fact that the other workpieces, which are arranged spatially around a workpiece, shield this central workpiece, so that even a cleaning liquid sprayed or sprayed onto the batch with high pressure cannot penetrate to all surfaces.
Es sind ferner Vorrichtungen bekanntgeworden, bei denen die gesamte Charge bzw. das gesamte Schüttgut in ein Bad getaucht wird und die Relativbewegung zwischen Werkstücken und Flüssigkeit durch Pumpen-, Propeller-, Umwälzanlagen, durch Düseneinrichtungen oder durch Anheben oder Absenken der gesamten Charge verursacht wird.Devices have also become known in which the entire batch or the entire bulk material is immersed in a bath and the relative movement between workpieces and liquid is caused by pumps, propellers, circulation systems, by nozzle devices or by raising or lowering the entire batch.
Trotz dieser erheblichen technischen Aufwendungen wurde festgestellt, daß in der Charge keine Durchströmung stattfindet, sondern daß allenfalls eine geringfügige hin- und herbewegte Flüssigkeitsmenge bzw. -säule in der Charge vorhanden ist, und daß die bewegte Flüssigkeit im wesentlichen um die Außenkontur der Charge herumströmt.Despite these considerable technical expenditures, it was found that there is no through-flow in the batch, but that there is possibly only a small amount of liquid or column moving back and forth in the batch, and that the moving fluid essentially flows around the outer contour of the batch.
Es wurde ferner festgestellt, daß bei Verwendung von wässerigen Reinigungslösungen mit hochwaschaktiven Substanzen, die sehr viele ionische Komponenten aufweisen, selbst nach zahlreichen Spülvorgängen eine Art Schmierfilm auf der Oberfläche der Werkstücke verbleibt, der auf starke ionische Wechselwirkungen zwischen den waschaktiven Substanzen und der metallischen Oberfläche zurückzuführen ist. Dieser Schmierfilm beeinträchtigt beispielsweise bei späteren Gas-Nitriervorgängen die Diffusion beträchtlich. Dies kann letztendlich dazu führen, daß Substanzen des Reinigungsmittels, die zuvor die vorhandenen Verunreinigungen entfernt haben, nun selbst die Oberfläche beeinträchtigen.It was also found that when using aqueous cleaning solutions with highly wash-active substances that have a large number of ionic components, even after numerous rinsing processes, a kind of lubricating film remains on the surface of the workpieces, which is due to strong ionic interactions between the wash-active substances and the metallic surface is. This lubricating film considerably impairs diffusion in later gas nitriding processes, for example. Ultimately, this can lead to substances in the cleaning agent which have previously removed the existing impurities now themselves affecting the surface.
Ein weiteres Problem, das sich beim Reinigen metallischer Werkstücke stellt, ist das Trocknen der Werkstücke nach dem Reinigen und gegebenenfalls Spülen.Another problem that arises when cleaning metallic workpieces is the drying of the workpieces after cleaning and possibly rinsing.
Bei herkömmlichen Anlagen wurden die metallischen Werkstücke aus dem Bad bzw. der Bespritzvorrichtung entnommen und dann mittels beheizter Umluft durch Abdunsten unter Zuhilfenahme der Eigenwärme der Teile oder durch Abblasen oder mittels einer Umluftheizung getrocknet.In conventional systems, the metal workpieces were removed from the bath or the spraying device and then by means of heated circulating air by evaporation with the help the natural heat of the parts or dried by blowing off or by means of a convection heater.
Dieses Vorgehen hatte jedoch den Nachteil, daß die Werkstücke für eine gewisse Zeit der Atmosphäre ausgesetzt waren. Eine vollständige Trocknung, vor allem bei dicht gepackten Chargen, bei schöpfenden Werkstücken, z.B. mit Sacklöchern, konkaven Stellen und dergleichen versehenen Werkstücken, ist dabei nicht sicher gewährleistet.However, this procedure had the disadvantage that the workpieces were exposed to the atmosphere for a certain time. Complete drying, especially for tightly packed batches, for scooping workpieces, e.g. workpieces provided with blind holes, concave spots and the like are not guaranteed.
Dies kann bereits bei sehr kurzer Dauer zu Oberflächenveränderungen führen, weil frisch gewaschene und gespülte metallische Werkstücke an ihrer Oberfläche hochaktiv sind, so daß bereits nach kürzester Zeit Korrosionsflecken festzustellen sind. Wenn zudem Reinigungs- oder Spül-Flüssigkeiten verwendet werden, die noch gelöste Salze enthalten, so können sich die Salze beim Trocknen als Salzflecken auf der Werkstückoberfläche ausbilden. Auch dies führt beim anschließenden Diffusionswärmebehandlungen zu erheblichen Problemen.This can lead to surface changes even after a very short period of time, because freshly washed and rinsed metallic workpieces are highly active on their surface, so that corrosion stains can be determined within a very short time. If cleaning or rinsing liquids are also used which still contain dissolved salts, the salts can form as salt stains on the workpiece surface during drying. This also leads to considerable problems in the subsequent diffusion heat treatments.
Schließlich sind herkömmliche Heizungen in Form von Umluftheizungen sehr energieaufwendig, weil ihr Wirkungsgrad sehr schlecht ist.After all, conventional heating systems in the form of circulating air heating systems are very energy-intensive because their efficiency is very poor.
Schließlich besteht ein weiteres Problem beim herkömmlichen Reinigen metallischer Werkstücke darin, daß die verwendeten Reinigungsmittel nur in einem bestimmten Temperaturbereich einsetzbar sind. Wenn nämlich zum Beispiel ein Reinigungsbad eine zu hohe Temperatur aufweist (nahe 100°C), so werden die Reinigungsmittel chemisch verändert und ihre Reinigungswirkung läßt stark nach. Wenn andererseits das Reinigungsbad nicht warm genug ist (unterhalb des Trübungspunktes oder knapp darüber), so läßt die Reinigungswirkung ebenfalls nach, weil die Waschaktivitäten nicht mehr ausreichend thermisch unterstützt werden. Die höhere Viskosität der Befettung erschwert den chemischen Waschvorgang.Finally, another problem with the conventional cleaning of metallic workpieces is that the cleaning agents used can only be used in a certain temperature range. If, for example, a cleaning bath has an excessively high temperature (close to 100 ° C), the cleaning agents are chemically changed and their cleaning effect deteriorates considerably. On the other hand, if the cleaning bath is not warm enough (below the cloud point or just above it), the cleaning effect also diminishes because the washing activities are no longer adequately thermally supported. The higher viscosity of the greasing complicates the chemical washing process.
Aus der eingangs genannten DE-Z "HTM", 45 (1990), Heft 5, Seite 273 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen metallischer Werkstücke bekanntgeworden, mit denen die vorstehend geschilderten Nachteile bereits teilweise vermieden werden. Bei der bekannten Vorrichtung wird ein Waschtank verwendet, in dem die Werkstücke während des Reinigens, gegebenenfalls des Spülens und des Trocknens verbleiben. Beim Reinigen und Spülen der Werkstücke werden diese in einem Tauchbad gehalten, das durch Eindüsen von Luft am Tankboden sowie durch Umpumpen agitiert wird. Zum Trocknen der Werkstücke wird eine Vakuumtrocknung eingesetzt.From the aforementioned DE-Z "HTM", 45 (1990), No. 5, page 273, a method and a device for cleaning metallic workpieces have become known, with which the disadvantages described above are already partially avoided. In the known device, a washing tank is used, in which the workpieces remain during cleaning, optionally rinsing and drying. When cleaning and rinsing the workpieces, they are kept in an immersion bath, which is agitated by injecting air into the tank bottom and by pumping around. Vacuum drying is used to dry the workpieces.
Diese Vorgehensweise hat zwar den Vorteil, daß durch das Eindüsen von Luft eine ausreichende Agitation des Behandlungsbades erreicht wird, weil die aufsteigenden Luftblasen Schmutzpartikel durch Adhäsionskräfte mitnehmen, auch wenn diese schwerer sind als die Behandlungs-Flüssigkeit. Außerdem wird durch das Verbleiben der Werkstücke in ein- und demselben Tank erreicht, daß die Werkstücke nur in sehr geringem Umfange mit der Umgebungsatmosphäre in Berührung kommen. Schließlich bewirkt die Vakuumtrocknung, daß auf energiesparende Weise ein Trocknen möglich ist.Although this procedure has the advantage that sufficient agitation of the treatment bath is achieved by injecting air, because the rising air bubbles take dirt particles with them through adhesive forces, even if they are heavier than the treatment liquid. In addition, the fact that the workpieces remain in one and the same tank means that the workpieces come into contact with the ambient atmosphere only to a very small extent. Finally, vacuum drying means that drying is possible in an energy-saving manner.
Aber auch diese bekannte Vorrichtung mit dem dabei verwendeten bekannten Verfahren hat den Nachteil, daß in der wichtigen ersten Phase des Reinigungsvorganges, nämlich beim Fluten des Tanks keine ausreichende Reinigungswirkung, insbesondere hinsichtlich des Grobschmutzes, auftritt, daß während der nachfolgenden Verfahrensschritte der Kontakt der nassen Werkstücke mit der Außenatmosphäre immer noch eine gewisse Zeit andauert und daß schließlich die Werkstücke an bestimmten Bereichen (Sacklochbohrungen, Hohlräume, Schöpfflächen) nicht ausreichend von agitiertem Bad umspült werden.But this known device with the known method used has the disadvantage that in the important first phase of the cleaning process, namely when the tank is flooded, there is no sufficient cleaning effect, in particular with regard to coarse dirt, that contact of the wet workpieces occurs during the subsequent process steps with the Outside atmosphere still lasts for a certain time and that finally the workpieces in certain areas (blind holes, cavities, scooping surfaces) are not sufficiently washed around by agitated bath.
Aus der DD-PS 91 177 ist ein Verfahren zum Reinigen von Büromaschinen und ähnlichen mechanischen Geräten bekannt. Danach sollen die genannten Büromaschinen in einem Bad gereinigt werden, in dem Blasensäulen aufsteigen, die durch einen pulsierenden Gasstrom gebildet werden.A method for cleaning office machines and similar mechanical devices is known from DD-PS 91 177. Afterwards, the office machines mentioned are to be cleaned in a bath in which bubble columns rise, which are formed by a pulsating gas flow.
Aus der FR-PS 1 410 251 ist eine Reinigungsvorrichtung für Krankenhaus-Gerätschaften bekannt, bei der mittels Druckluft Reinigungs-Flüssigkeit durch Spritzen und dgl. bewegt wird.From FR-
Aus der US-PS 2 567 820 ist eine Reinigungsvorrichtung für kleine Maschinenteile bekannt, bei der die Maschinenteile in ein korbartiges Gefäß eingebracht werden, dessen Boden durch ein Gitter gebildet wird. Unterhalb des Gitters befindet sich ein Rohrring, dessen Oberseite mit Austrittsöffnungen für Luftblasen versehen ist.From US-
Aus dem DE-GM 84 37 870 ist eine Vorrichtung zum Waschen von metallischen Werkstücken bekannt, bei der die Wasch-Flüssigkeit mittels Düsen auf die Werkstücke gespritzt wird, und zwar mit einer Geschwindigkeit zwischen 18 und 55 m/s.From DE-GM 84 37 870 a device for washing metallic workpieces is known, in which the washing liquid is sprayed onto the workpieces by means of nozzles, at a speed between 18 and 55 m / s.
Aus der DE-OS 37 15 332 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Werkstücken bekannt, bei der ebenfalls die Werkstücke in ein Tauchbad verbracht werden, in das Luft oder ein anderes Gas eingeblasen wird. Dabei werden die von den Gasblasen mitgenommenen Schmutzpartikel mittels eines Überlaufes am oberen Rand des Bades abgeschieden.From DE-OS 37 15 332 a method and a device for cleaning workpieces are known, in which the workpieces are also placed in an immersion bath into which air or another gas is blown. The dirt particles carried along by the gas bubbles are separated by means of an overflow at the upper edge of the bath.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die vorstehenden Nachteile vermieden werden und daß die Reinigungswirkung metallischer Werkstücke insgesamt verbessert wird.The invention is therefore based on the object of developing a method and a device of the type mentioned in such a way that the above disadvantages are avoided and that the cleaning effect of metallic workpieces is improved overall.
Gemäß dem eingangs genannten Verfahren wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch die folgenden Verfahrensschritte gelöst:
- a) Einfahren der Werkstücke in einen Waschtank mit einem Fassungsvermögen zwischen 1 m³ und 10 m³;
- b) Einlassen eines die Werkstücke im wesentlichen umgebenden Tauchbades einer Behandlungs-Flüssigkeit mit einer Temperatur zwischen 50°C und 90°C;
- c) druckdichtes Verschließen des Waschtanks derart, daß oberhalb des Tauchbades ein Luftraum verbleibt;
- d) Evakuieren eines im Luftraum vorhandenen Luft/Dampfgemisches bis zu einem Unterdruck, der unterhalb des Sättigungsdampfdrucks der Behandlungs-Flüssigkeit des Tauchbades bei der Temperatur liegt;
- e) Aufrechterhalten des Unterdrucks bei siedendem Tauchbad für eine vorbestimmte Zeit;
- f) Entspannen des Luftraumes auf Umgebungsdruck; und
- g) Ablassen des Tauchbades.
- a) moving the workpieces into a wash tank with a capacity between 1 m³ and 10 m³;
- b) admission of an immersion bath of a treatment liquid with a temperature between 50 ° C. and 90 ° C. which essentially surrounds the workpieces;
- c) pressure-tight closing of the wash tank in such a way that an air space remains above the immersion bath;
- d) evacuating an air / steam mixture present in the air space to a vacuum which is below the saturation vapor pressure of the treatment liquid of the immersion bath at the temperature;
- e) maintaining the vacuum at the boiling immersion bath for a predetermined time;
- f) relaxing the air space to ambient pressure; and
- g) lowering the immersion bath.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.The object underlying the invention is completely achieved in this way.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise bewirkt nämlich ein "Unterdruck-Kochen", d.h. ein Sieden des Tauchbades bereits bei einer Temperatur, die deutlich unterhalb der Temperatur liegt, bei der das Tauchbad unter Umgebungsdruck sieden würde.The procedure according to the invention namely causes "underpressure boiling", ie boiling of the immersion bath already at a temperature which is significantly below the temperature at which the immersion bath would boil under ambient pressure.
Es gelingt daher auf diese Weise in dem Tauchbad bei einer deutlich unterhalb von beispielsweise 100°C liegenden Temperatur bereits Dampfblasen zu erzeugen, die in dem Tauchbad aufsteigen und die Werkstücke umperlen. Die Dampfblasen werden jedoch nicht nur, wie bei bekannten Verfahren, am Boden des Waschtanks erzeugt, sie werden vielmehr an jedem Ort des Tauchbades erzeugt, d.h. auch innerhalb von Sackbohrungen, Schöpfflächen und dergleichen, die bei herkömmlichen Tauchbädern mit eingedüsten Luftblasen unerreicht bleiben.It is therefore possible in this way to generate steam bubbles in the immersion bath at a temperature which is clearly below, for example, 100 ° C., which rise in the immersion bath and bead up the workpieces. However, the vapor bubbles are not only generated at the bottom of the wash tank, as in known methods, they are also generated at every location of the immersion bath, i.e. also inside blind holes, scooping surfaces and the like, which remain unreached in conventional immersion baths with injected air bubbles.
Auf diese Weise können daher auch diese normalerweise nichtzugänglichen Bereiche von Werkstücken durch Blasenbildung agitiert werden. Es stellt sich dann auch in diesen Bereichen der an sich bekannte Vorteil ein, daß die aufsteigenden Blasen durch Adhäsionswirkung Schmutzpartikel mitnehmen und diese daher auch aus den normalerweise unzugänglichen Bereichen entfernen.In this way, these normally inaccessible areas of workpieces can also be agitated by the formation of bubbles. In these areas there is also the known advantage that the rising bubbles take dirt particles with them through the adhesive effect and therefore remove them from the normally inaccessible areas.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt dabei darin, daß mit Temperaturen des Tauchbades gearbeitet werden kann, die deutlich unterhalb der Siedetemperatur bei Umgebungsdruck, beispielsweise 100°C liegen. Man kann daher auch Behandlungs-Flüssigkeiten einsetzen, deren chemische Behandlungszusätze nur bei Temperaturen deutlich unter 100°C ihre optimale Wirkung entfalten und daher bei herkömmlichem Vorgehen nicht in siedenden Behandlungsbädern eingesetzt werden konnten, weil die besagten Zusätze bei 100°c ihre chemischen Eigenschaften nachteilig verändern.A further significant advantage of the method according to the invention is that it is possible to work with temperatures of the immersion bath which are clearly below the boiling temperature at ambient pressure, for example 100 ° C. It is therefore also possible to use treatment liquids whose chemical treatment additives only develop their optimum effect at temperatures significantly below 100 ° C and therefore could not be used in boiling treatment baths in the conventional procedure, because the additives mentioned adversely change their chemical properties at 100 ° C. .
Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet damit ein völlig neues Spektrum von Behandlungsmöglichkeiten, weil jetzt auch Behandlungsmedien zum Einsatz kommen können, die bislang aus den genannten Gründen nicht einsetzbar waren.The method according to the invention thus opens up a completely new spectrum of treatment options because treatment media can now also be used which could not previously be used for the reasons mentioned.
Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren auch bei Stapelgut oder Schüttgut einsetzbar, das mit bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Eindüsen von Luftblasen in das Behandlungsbad nicht hinreichend agitiert werden konnten, weil auch hier die Luftblasen außen an der Vielzahl von Werkstücken vorbeiströmten. Es sind daher in den meisten Anwendungsfällen auch keine Kunstgriffe mehr erforderlich, beispielsweise im Tauchbad rotierende Trommeln, in denen ein Schüttgut aufgenommen ist, um dieses hinsichtlich aller Schüttgutwerkstücke (z.B. Schrauben und dergleichen) der Luftblasenagitation auszusetzen.The method according to the invention can also be used particularly advantageously in the case of stacked goods or bulk goods which could not be adequately agitated with known methods and devices for injecting air bubbles into the treatment bath, because here too the air bubbles flow past the large number of workpieces. In most applications, there are no longer any tricks, for example rotating drums in an immersion bath, in which a bulk material is accommodated in order to expose it to air bubble agitation with regard to all bulk material workpieces (e.g. screws and the like).
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Unterdruck so eingestellt, daß er dem Sättigungsdampfdruck der Behandlungs-Flüssigkeit des Tauchbades bei der Temperatur abzüglich mindestens des hydrostatischen Drucks am Boden des Waschtanks entspricht.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the negative pressure is set so that it corresponds to the saturation vapor pressure of the treatment liquid of the immersion bath at the temperature minus at least the hydrostatic pressure at the bottom of the wash tank.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß das gesamte Tauchbad zum Sieden gebracht wird, auch dann, wenn die Wassersäule im Waschtank relativ hoch ist.This measure has the advantage that the entire immersion bath is brought to a boil, even if the water column in the wash tank is relatively high.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird während der Schritte d) und e) ein Gas in das Tauchbad eingeblasen.In a further embodiment of the method according to the invention, a gas is blown into the immersion bath during steps d) and e).
Diese Maßnahme hat zwei verschiedene Vorteile. Zum einen dient das eingeblasene als Spülgas für eine an den Waschtank angeschlossene Vakuumpumpe, die damit ein Luft/Dampfgemisch aus dem Waschtank absaugt, wobei der Luftbestandteil durch die Vakuumpumpe hindurchgeführt werden und der Dampfanteil auskondensiert werden kann, wie noch zu erläutern sein wird. Andererseits hat das Einblasen von Gas den Vorteil, daß eine zusätzliche Agitation erreicht werden kann, die in herkömmlicher Weise zu einem verstärkten Behandlungseffekt führt.This measure has two different advantages. On the one hand, the injected serves as a purge gas for a vacuum pump connected to the wash tank, which thus sucks an air / steam mixture out of the wash tank, the air component being passed through the vacuum pump and the steam fraction being able to be condensed out, as will be explained below. On the other hand, the gas injection has the advantage that an additional Agitation can be achieved, which leads to an increased treatment effect in a conventional manner.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des genannten Ausführungsbeispiels wird daher das Gas vom Boden des Waschtanks eingeblasen, derart, daß die Werkstücke von Gasblasen umströmt werden.In a preferred development of the exemplary embodiment mentioned, the gas is therefore blown in from the bottom of the wash tank in such a way that gas bubbles flow around the workpieces.
Auf diese Weise stellt sich der an sich bekannte Vorteil ein, daß der gesamte Tankinhalb, d.h. die gesamte Charge von Werkstücken möglichst gleichmäßig von Gasblasen umströmt wird.In this way, the known advantage arises that the entire tank, i.e. the entire batch of workpieces is surrounded by gas bubbles as evenly as possible.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Luft/Dampfgemisch über einen Kondensator geführt, wobei weiter vorzugsweise die im Kondensator auskondensierende Behandlungs-Flüssigkeit in einen Flüssigkeitstank rückgeführt wird. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß ein Verdicken bzw. Aussalzen der Behandlungs-Flüssigkeit vermieden wird, die eintreten würde, wenn man stets Dampf aus dem Behandlungsbad abführte, während die gelösten Behandlungssubstanzen im Bad verbleiben. Durch die Rückführung der auskondensierten Behandlungs-Flüssigkeit wird dieser Effekt indes vermieden, so daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch im Langzeitbetrieb autark gearbeitet werden kann, d.h. ohne ein Nachfüllen von Behandlungs-Flüssigkeiten.In a further preferred exemplary embodiment of the invention, the air / steam mixture is passed through a condenser, the treatment liquid which condenses out in the condenser being further preferably returned to a liquid tank. This measure has the advantage that thickening or salting-out of the treatment liquid is avoided, which would occur if steam was always removed from the treatment bath while the dissolved treatment substances remained in the bath. By recycling the condensed treatment liquid, this effect is avoided, so that the method according to the invention can also be used independently in long-term operation, i.e. without refilling treatment liquids.
Bei bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung wird als Behandlungs-Flüssigkeit eine Spül-Flüssigkeit oder alternativ eine Reinigungs-Flüssigkeit eingesetzt.In preferred embodiments of the invention, a rinsing liquid or alternatively a cleaning liquid is used as the treatment liquid.
Bevorzugt ist dabei, wenn das Reinigungsmittel Wasser ist, dem ein sanftes, fettlösendes Reinigungsmittel zugesetzt ist, das keine chemischen Reaktionen mit der Oberfläche der Werkstücke eingeht und/oder solche chemischen Reaktionen nicht unterstützt.It is preferred if the cleaning agent is water, to which a gentle, fat-dissolving cleaning agent is added, the no chemical reactions with the surface of the workpieces occur and / or such chemical reactions are not supported.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daS nach Waschvorgängen keine Rückstände des Reinigungsmittels mehr auf der Oberfläche der Werkstücke verbleiben.This measure has the advantage that no residues of the cleaning agent remain on the surface of the workpieces after washing processes.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Reinigungsmittel neutral bis schwach alkalisch.In a further preferred embodiment, the cleaning agent is neutral to slightly alkaline.
Diese Maßnahme hat zum einen den Vorteil, daß Metalle bzw. Metallegierungen in diesen pH-Bereichen von wässerigen Medien nicht angegriffen werden und daß solche Medien umweltneutral und ungefährlich für die Personen sind, die die Medien handhaben.On the one hand, this measure has the advantage that metals or metal alloys in these pH ranges are not attacked by aqueous media and that such media are environmentally neutral and harmless to the people who handle the media.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Schritte b) - g) mehrfach nacheinander mit gleichen oder verschiedenen Behandlungs-Flüssigkeiten durchgeführt.In a further preferred embodiment of the invention, steps b) -g) are carried out several times in succession with the same or different treatment liquids.
Diese Maßnahme hat den Vorteil einer sehr großen Flexibilität, weil nacheinander nur Spülvorgänge, nur Reinigungsvorgänge oder kombiniert Reinigungs- oder Spülvorgänge oder sonstige Behandlungsvorgänge durchgeführt werden können.This measure has the advantage of very great flexibility because only rinsing processes, only cleaning processes or combined cleaning or rinsing processes or other treatment processes can be carried out in succession.
In diesem Fall ist besonders bevorzugt, wenn als Spül-Flüssigkeit ein voll entsalztes Wasser verwendet und dieses nach Schritt g) mit einem Waschmittel versetzt und für eine weitere, nachfolgende Verfahrensdurchführung als Reinigungs-Flüssigkeit verwendet wird.In this case, it is particularly preferred if a fully demineralized water is used as the rinsing liquid and this is mixed with a detergent after step g) and used as a cleaning liquid for a further subsequent process implementation.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß selbst ein "verbrauchtes" Spülbad noch nachfolgend als Reinigungsbad verwendet werden kann, wobei sich voll entsalztes Wasser besonders gut als Ausgangssubstanz für eine Reinigungs-Flüssigkeit eignet.This measure has the advantage that even a "used" rinsing bath is subsequently used as a cleaning bath can, whereby fully demineralized water is particularly suitable as a starting substance for a cleaning liquid.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung wird während Schritt e) das Tauchbad umgewälzt und außerhalb des Waschtanks gereinigt.In further exemplary embodiments of the invention, the immersion bath is circulated during step e) and cleaned outside the wash tank.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß ein Langzeitbetrieb gewährleistet werden kann, ohne daß Behandlungs-Flüssigkeiten zu- und abgeführt werden müssen.This measure has the advantage that long-term operation can be guaranteed without the need to supply and remove treatment fluids.
Weiterhin ist bevorzugt, wenn während Schritt e) das Tauchbad mechanisch agitiert wird. Auch diese Maßnahme hat den an sich bekannten Vorteil, daß die Behandlungswirkung verstärkt wird, wenn zusätzlich zu den vorhandenen chemischen Wirkungen und der Partikelabfuhr mittels Dampfblasen noch eine mechanische Einwirkung auf die Oberfläche der Werkstücke ausgeübt wird.It is further preferred if the immersion bath is mechanically agitated during step e). This measure also has the advantage known per se that the treatment effect is increased if, in addition to the existing chemical effects and the particle removal by means of steam bubbles, a mechanical action is also exerted on the surface of the workpieces.
Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn Schritt e) für eine Dauer zwischen 1 min und 20 min durchgeführt wird.In exemplary embodiments of the invention, it is expedient if step e) is carried out for a duration of between 1 min and 20 min.
Dieser Behandlungszeitraum für das "Unterdruck-Kochen" hat sich als zweckmäßig ergeben, er kann jedoch auch nach unten und insbesondere nach oben ausgeweitet werden, falls dies im Einzelfall erforderlich ist.This treatment period for the "negative pressure cooking" has proven to be expedient, but it can also be extended downwards and in particular upwards if this is necessary in individual cases.
Besonders bevorzugt ist weiterhin, wenn die Schritte d) - f) pulsierend durchgeführt werden.It is also particularly preferred if steps d) - f) are carried out pulsatingly.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß das Behandlungsbad einoder mehrfach "aufgekocht" werden kann, mit der Folge, daß die Werkstücke besonders kräftig durchspült werden.This measure has the advantage that the treatment bath can be "boiled up" one or more times, with the result that the workpieces are flushed through particularly vigorously.
Bei einer weiteren bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Werkstücke während Schritt b) zunächst für eine Dauer zwischen 1 min und 10 min mit einem drucklosen Schwall der Behandlungs-Flüssigkeit flächendeckend überspült, wobei der Schwall mit einer Durchflußrate zwischen 100 m³/h und 100 m³/h pro m² Werkstückoberfläche eingestellt und die Behandlungsflüssigkeit kontinuierlich aus dem Waschtank über einen Ablauf abgelassen wird, während alsdann der Ablauf verschlossen wird, bis der Waschtank durch den Schwall bis zu einem Überlauf gefüllt ist.In a further preferred variant of the method according to the invention, the workpieces are first flushed with a pressure-free surge of the treatment liquid throughout step b) for a period of between 1 min and 10 min, the surge having a flow rate between 100 m³ / h and 100 m³ / h per m² workpiece surface and the treatment liquid is continuously drained from the wash tank via an outlet, while the outlet is then closed until the wash tank is filled to an overflow by the surge.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß in der sehr kritischen ersten Phase der Behandlung, z.B. des Reinigungsvorgangs, durch das Überspülen der Werkstücke mit einem drucklosen Schwall einer sehr großen Durchflußrate erreicht wird, daß die Werkstücke schon in einem sehr großen Ausmaß behandelt bzw. gereinigt werden, mit der Folge, daß z.B. die sich anschließenden Reinigungsschritte bereits bei einem erheblich sauberen Werkstück ansetzen können, als dies bei herkömmlicher Vorgehensweise der Fall ist.This measure has the advantage that in the very critical first phase of the treatment, e.g. of the cleaning process, by rinsing the workpieces with an unpressurized surge of a very large flow rate, the workpieces are already treated or cleaned to a very large extent, with the result that e.g. the subsequent cleaning steps can start with a considerably clean workpiece than is the case with the conventional procedure.
Der mit sehr großer Durchflußrate sich über die Werkstücke ergießende drucklose Schwall dringt darüber hinaus auch in unzugängliche Bereiche der Werkstücke ein, bildet dort Wirbel und nimmt auch von dort Schmutzpartikel mit. Dies ist mit herkömmlichen Vorrichtungen nicht zu erreichen, bei denen dünne Flüssigkeitsstrahlen unter hohem Druck auf das Werkstück gerichtet werden, weil dort nämlich zum einen immer nur punktförmige Bereiche der Werkstückoberfläche beaufschlagt werden können und andererseits, wie bereits erwähnt, innen gelegene Bereiche unerreichbar sind.The pressure-free gush pouring over the workpieces with a very high flow rate also penetrates into inaccessible areas of the workpieces, forms vortices there and also takes dirt particles from there. This cannot be achieved with conventional devices in which thin liquid jets are directed onto the workpiece under high pressure, because there, on the one hand, only punctiform areas of the workpiece surface can be applied and, on the other hand, as already mentioned, inside areas are inaccessible.
Verglichen mit den ebenfalls bekannten Verfahren des Eindüsens von Luft hat die vorstehend genannte Vorgehensweise den Vorteil, daß bereits vor dem Einlassen des Reinigungsbades die Werkstücke für eine längere Zeit überspült werden, während einer Zeit also, in der Eindüsen von Luft oder Erzeugen von Dampfblasen noch gar keine Wirkung hätte.Compared to the also known methods of air injection, the above-mentioned procedure has the advantage that the workpieces are rinsed for a long time even before the cleaning bath is let in, that is to say during a time when the air is injected or steam bubbles are generated would have no effect.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden während Schritt g) die Werkstücke überspült, vorzugsweise flächendeckend mittels des bereits erwähnten drucklosen Schwalls der Behandlungs-Flüssigkeit und einer Durchflußrate, die 80 % bis 100 % der genannten Durchflußrate entspricht.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the workpieces are rinsed during step g), preferably covering the entire area by means of the pressure-free surge of the treatment liquid mentioned above and a flow rate which corresponds to 80% to 100% of the flow rate mentioned.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Werkstücke zu keinem Zeitpunkt der beim Ablassen des Tauchbades einströmenden Außenluft ausgesetzt werden, was angesichts der hohen Temperatur, auf der sich die Werkstücke befinden, sogleich zu Korrosionserscheinung und dergleichen führen würde, da die Werkstücke in diesem Zeitpunkt an ihrer Oberfläche hochaktiv sind.This measure has the advantage that the workpieces are never exposed to the outside air flowing in when the immersion bath is drained, which, given the high temperature at which the workpieces are located, would immediately lead to signs of corrosion and the like, since the workpieces start at this time their surface are highly active.
Bevorzugt ist hierzu ferner, wenn nach Schritt g) im Waschtank ein Unterdruck, vorzugsweise zwischen 60 mbar und 350 mbar für eine Dauer von 3 min und 10 min eingestellt wird.It is further preferred for this if, after step g), a negative pressure, preferably between 60 mbar and 350 mbar, is set for a duration of 3 minutes and 10 minutes in the wash tank.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Werkstücke in demselben Waschtank mittels Unterdruck getrocknet werden können. Die warmen Werkstücke, die sich zu diesem Zeitpunkt auf der Temperatur des Tauchbades, d.h. auf einer Temperatur von beispielsweise 85°C befinden, haben im allgemeinen genügend Eigenwärme gespeichert, um die noch anhaftenden Reste von Behandlungs-Flüssigkeit zu verdampfen. Wenn in diesem Zeitpunkt im Waschtank ein Unterdruck erzeugt wird, so werden die abdampfenden Flüssigkeitsbestandteile entfernt und die Werkstücke sind vollkommen getrocknet, ehe der Waschtank wieder geöffnet wird und die Werkstücke mit der Umgebungsluft in Kontakt geraten.This measure has the advantage that the workpieces can be dried in the same wash tank by means of negative pressure. The warm workpieces, which at this time are at the temperature of the immersion bath, that is to say at a temperature of, for example, 85 ° C., have generally stored enough inherent heat to evaporate the residues of treatment liquid still adhering. If a negative pressure is generated in the wash tank at this time, the evaporating liquid components removed and the workpieces are completely dry before the wash tank is opened again and the workpieces come into contact with the ambient air.
Schließlich wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch durch eine Vorrichtung mit einem druckdicht verschließbaren Waschtank gelöst, der ein Fassungsvermögen zwischen 1 m³ und 10 m³ aufweist, mit ersten Mitteln zum Einfahren von Werkstücken in den Waschtank, mit zweiten Mitteln zum Einlassen eines die Werkstücke im wesentlichen umgebenden Tauchbades, wobei oberhalb des Tauchbades ein Luftraum im Waschtank verbleibt, und mit Mitteln zum Erzeugen eines Unterdrucks im Waschtank, sofern die Mittel zum Erzeugen eines Unterdrucks an den Luftraum angeschlossen und derart ausgelegt sind, daß sie den Luftraum bis zu einem Unterdruck zu evakuieren vermögen, der für eine vorbestimmte Zeit unterhalb des Sättigungsdampfdrucks der Behandlungsflüssigkeit des Tauchbades bei der Temperatur liegt.Finally, the object on which the invention is based is also achieved by a device with a pressure-tight lockable wash tank which has a capacity of between 1 m³ and 10 m³, with first means for moving workpieces into the wash tank, with second means for letting the workpieces into essentially surrounding immersion bath, with an air space remaining in the wash tank above the immersion bath, and with means for generating a negative pressure in the wash tank, provided the means for generating a negative pressure are connected to the air space and are designed such that they evacuate the air space to a negative pressure which is below the saturation vapor pressure of the treatment liquid of the immersion bath at the temperature for a predetermined time.
Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß an sich herkömmliche Waschtanks eingesetzt werden können, die nur geringfügig modifiziert zu werden brauchen, um das erfindungsgemäße Verfahren durchführen zu können.These measures have the advantage that conventional wash tanks can be used which only need to be slightly modified in order to be able to carry out the method according to the invention.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further advantages result from the description and the attached drawing.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine äußerst schematisierte Gesamtansicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Reinigen metallischer Werkstücke;
- Fig. 2
- eine Darstellung,
ähnlich Figur 1, zur Erläuterung des Verfahrensschritts "druckloses Überspülen"; - Fig. 3
- eine Darstellung,
ähnlich Figur 1, zur Erläuterung des Verfahrensschritts "druckloses Überspülen und Auffüllen"; - Fig. 4
- eine Darstellung,
ähnlich Figur 1, zur Erläuterung des Verfahrensschritts "Umwälzen mit Gasblasenagitation"; - Fig. 5
- eine Darstellung,
ähnlich Figur 1, zur Erläuterung des Verfahrensschritts "druckloses Überspülen und Ablassen"; - Fig. 6
- eine Darstellung,
ähnlich Figur 1, zur Erläuterung des Verfahrensschritts "Vakuumtrocknen"; - Fig. 7
- eine Darstellung,
ähnlich Figur 1, zur Erläuterung des Verfahrensschritts "Unterdruckkochen"; - Fig. 8
- eine Variante des in den Figuren 1 - 7 dargestellten Waschtanks, mit seitlicher Lufteindüsung;
- Fig. 9
und 10 - eine äußerst schematisierte Seiten- bzw. Vorderansicht einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Waschtanks, in horizontaler Bauweise.
- Fig. 1
- an extremely schematic overall view of an embodiment of a device for cleaning metallic workpieces;
- Fig. 2
- a representation, similar to Figure 1, to explain the process step "pressure-free rinsing";
- Fig. 3
- a representation, similar to Figure 1, to explain the process step "pressure-free rinsing and filling";
- Fig. 4
- a representation, similar to Figure 1, to explain the process step "circulation with gas bubble agitation";
- Fig. 5
- a representation, similar to Figure 1, to explain the process step "pressure-free rinsing and draining";
- Fig. 6
- a representation, similar to Figure 1, to explain the process step "vacuum drying";
- Fig. 7
- a representation, similar to Figure 1, to explain the process step "vacuum cooking";
- Fig. 8
- a variant of the wash tank shown in Figures 1-7, with side air injection;
- 9 and 10
- an extremely schematic side or front view of a further variant of the wash tank according to the invention, in a horizontal design.
Eine in Fig. 1 dargestellte Einrichtung 10 weist einen Waschtank 12, einen ersten Tank 14 für eine erste Behandlungsflüssigkeit, einen zweiten Tank 16 für eine zweite Behandlungsflüssigkeit, eine Vakuumstation 18, ein Filtervorrichtung 20 und eine Vorrichtung 22 zum Eindüsen eines Gases in den Waschtank 12 auf.A
Der Waschtank 12 ist im Querschnitt kreisförmig und an seiner Oberseite mit einem Deckel 26 abgeschlossen. Im Innenraum des Waschtanks 12 befindet sich eine Haltevorrichtung 28, die zur Aufnahme einer Charge von Werkstücken 30 vorgesehen ist. Die Haltevorrichtung 28 kann von oben in vertikaler Richtung bei geöffnetem Deckel 26 in den Waschtank 12 eingesetzt bzw. aus diesem wieder entnommen werden.The
Die Werkstücke 30 sind vorzugsweise metallische Werkstücke, d.h. übliche Maschinenteile, die vorzugsweise zu einem späteren Zeitpunkt einer Wärmebehandlung, beispielsweise einem Nitrokarburieren, unterworfen werden sollen. Die Werkstücke 30 weisen daher konstruktionsbedingte Hohlräume, Bohrungen und dergleichen auf, die nach oben, nach unten oder zur Seite geöffnet sein können.The
Ferner ist in der Haltevorrichtung 28 eine Trommel 32 gehalten, die mit einer horizontalen Welle 34 versehen ist. Die Welle 34 reicht seitlich durch die Wandung des Waschtanks 12 hindurch und wird außerhalb des Waschtanks 12 von einem Antrieb 36 angetrieben.Furthermore, a
Die Trommel 32 dient zur Aufnahme von hier nicht näher dargestelltem Schüttgut. Die Trommel 32 ist derart ausgebildet, daß sie an ihrem Umfang mit Öffnungen versehen ist, so daß Flüssigkeit und Gasblasen durch sie hindurchtreten können, während das in der Trommel 32 enthaltene Schüttgut zurückgehalten wird.The
Der Waschtank 12 ist an seinem oberen Rand mit einem Überlauf 38 versehen. In der Zeichnung ist der Überlauf 38 am Waschtank 12 als außen umlaufender Überlauf eingezeichnet. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich jedoch dadurch aus, daß der Überlauf an der Innenseite des Waschtanks 12 verläuft. Auf diese Weise werden Verfahrensabläufe in das Innere des Waschtanks 12 verlegt, was im Hinblick auf Unterdruckanwendungen von Vorteil ist.The
Der Überlauf 38 ist einerseits über eine Leitung 40 mit dem zweiten Tank 16 verbunden, der im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Reinigungsflüssigkeit 42 enthält. Ferner ist der Überlauf über eine Leitung 48 mit dem ersten Tank 14 verbunden, der im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Spülflüssigkeit 47 enthält. Die Leitungen 40 und 48 sind mit Ventilen versehen, um die Verbindung zwischen dem Überlauf 38 und den Tanks 14 bzw. 16 herstellen bzw. sperren zu können, wie dies weiter unten noch ausführlich erläutert werden wird.The
Der die Reinigungsflüssigkeit 42 enthaltende zweite Tank 16 ist über eine Leitung 41 mit der Ansaugseite einer Pumpe 43 verbunden. Die Pumpe 43 steht ausgangsseitig über eine Leitung 44 mit einem Rohrstutzen 46 in Verbindung, der im Boden des Waschtanks 12 angeordnet ist. Auch hier sind zwischen Tank 16 und Pumpe 43 bzw. Pumpe 43 und Rohrstutzen 46 entsprechende Ventile vorgesehen, wie noch erläutert werden wird.The
Die Pumpe 43 ist an ihrer Ansaugseite außerdem über eine Leitung 45 mit dem die Spülflüssigkeit 47 enthaltenden ersten Tank 14 verbunden.The
Die Tanks 14 und 16 sind im Bereich ihres Bodens jeweils mit einer Heizung 49 versehen.The
An Hand des zweiten Tanks 16 ist in Figur 1 dargestellt, daß der Tank 16 mit einem seitlich angeordneten Vorabscheider 50 versehen ist, der über einen Überlauf mit dem eigentlichen Innenraum des Tanks 16 verbunden ist. Der Vorabscheider 50 ist ferner über eine nicht dargestellte Leitung und eine Pumpe mit dem Tank 16 verbunden, so daß vom Vorabscheider 50 Flüssigkeit in den Tank 16 gepumpt werden kann. Die Tanks 14 und 16 sind mit einem Überlaufwehr versehen, so daß aufschwimmender Schmutz der Flüssigkeiten 42 bzw. 47 in den Vorabscheider 50 gelangen. Im Vorabscheider 50 läuft wiederum ein Skimmer, um den Schmutz zu sammeln und diesen dann entfernen zu können.On the basis of the
Der Vorabscheider 50 ist ferner mit der Filtervorrichtung 20 verbunden, die ihrerseits einen Filter 55 sowie einen Ölabscheider 54 aufweist. Die Filtervorrichtung 20 ist nicht unbedingt erforderlich, sie kann zusätzlich angeschlossen werden.The pre-separator 50 is also connected to the
Der Filter 55 dient dazu, Feststoffe aus der vom Vorabscheider 50 kommenden Flüssigkeit abzutrennen. Der Ölabscheider 54 hat den Zweck, ölige Phasen von dieser Flüssigkeit abzutrennen, wobei die abgeschiedene Ölphase über eine Ölentnahme 57 entnommen und zu einer Entsorgungsstelle gebracht werden kann. Flüssigkeit, die den Filter 55 verläßt, kann wieder zum Tank 16 zurückgeführt werden.The
Die Vakuumstation 18 weist eine Vakuumpumpe 70 auf, die über eine Leitung 71 mit dem Innenraum des Waschtanks 12 verbunden ist. Vorzugsweise mündet die Leitung 71 kurz unterhalb des Überlaufs 38 in den Waschtank 12.The
Auf der Druckseite der Vakuumpumpe 70 ist diese mit einer Kühlfalle 72 sowie einem Sammler 73 verbunden. Auch in der Leitung 71 befindet sich ein Ventil, wie dies noch erläutert werden wird.On the pressure side of the
Der Waschtank 12 ist im Bereich des Deckels 26 bzw. des Überlaufs 28 vakuumdicht verschließbar.The
Die Vorrichtung 22 zum Eindüsen eines Gases in den Waschtank 12 weist einen Druckbehälter 60 auf, in dem ein unter Druck stehendes Gas gespeichert ist. Der Druckbehälter 60 kann seinerseits an einen in Fig. 1 nicht dargestellten Kompressor angeschlossen sein. Auch ist es möglich, an dieser Stelle ein Gebläse zu verwenden. Das in der Vorrichtung 22 verarbeitete Gas ist vorzugsweise Luft, es kann jedoch auch ein nichtreagierendes Schutzgas verwendet werden. Auch ist es möglich, die Vorrichtung 22 so auszubilden, daß das Gas aufgewärmt wird, ehe es dem Waschtank 12 zugeführt wird.The
Der Druckbehälter 60 ist mittels einer Leitung 61, in der entsprechende Drucksteuer- bzw. Druckreduzierventile angeordnet sind, mit einem durch die Wandung des Waschtanks 12 reichenden Stutzen 62 verbunden. Von dort führt die Leitung 61 zu einem plattenförmigen Hohlkörper 63, der im Bereich des Bodens des Innenraums des Waschtanks 12 angeordnet ist. Der plattenförmige Hohlkörper 63, dessen Plattenebene sich in etwa horizontal erstreckt, füllt vorzugsweise den Innenquerschnitt des Waschtanks 12 im Bereich des Bodens möglichst vollkommen aus. In jedem Fall ist anzustreben, daß die Abmessungen des Hohlkörpers 63, in vertikaler Ansicht, in etwa gleich groß sind wie die Abmessungen der Haltevorrichtung 28.The
Der plattenförmige Hohlkörper 63 kann bei Ausführungsformen der Erfindung aus Edelstahlblechen aufgebaut sein, wobei das die obere Plattenfläche bildende Edelstahlblech mit Öffnungen 65 versehen ist. Die Öffnungen 65 bestehen aus Bohrungen, die einen Durchmesser von ca. 1 mm aufweisen und in einem Abstand von jeweils vorzugsweise 25 mm zueinander angeordnet sind.In embodiments of the invention, the plate-shaped
Alternativ zu einem Hohlkörper 63 aus Edelstahlblechen kann auch eine poröse Keramik eingesetzt werden, die ein Luftverteilerrohr einschließt und durch deren Poren die Luft hindurchströmt.As an alternative to a
Schließlich weist die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung 10 noch ein elektronisches Steuergerät 75 auf, über dessen Eingänge 76 Verfahrensparameter eingebbar sind, während die Ausgänge 77 die Aggregate der Einrichtung 10 steuern, insbesondere die zahlreichen Ventile und Pumpen.Finally, the
Die mit der Einrichtung 10 gemäß Fig. 1 durchführbaren Verfahren sollen nachstehend an Hand der Zustandsschaubilder gemäß den Fig. 2 - 7 näher erläutert werden.The methods which can be carried out with the
Zur Vorbereitung eines der erfindungsgemäßen Verfahrens wird (nicht dargestellt) der Deckel 26 des Waschtanks 12 geöffnet, um mittels eines Krans oder dergleichen den Halter 28 mit den Werkstücken 30 von oben in den Waschtank 12 einzufahren.To prepare one of the methods according to the invention, the
Wenn dies geschehen ist, wird der Waschtank 12 durch Schließen des Deckels 26 wieder verschlossen. In dieser Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens braucht der Verschluß dabei noch nicht vakuumdicht zu sein, er sollte jedoch zumindest spritzwasserschützend wirken.When this has happened, the
In Fig. 2 ist nun der erste eigentliche Verfahrensschritt dargestellt.The first actual method step is now shown in FIG. 2.
Mittels des Steuergerätes 75, dem zuvor die gewünschten Verfahrensparameter eingegeben wurden, wird zunächst als Vorbereitung zur Durchführung des Verfahrens die Heizung 49 im zweiten Tank 16 mit der Reinigungsflüssigkeit 42 eingestellt und parallel dazu ebenfalls die Heizung 49 im ersten Tank 14 mit der Spülflüssigkeit 47, sofern ein Spülvorgang gewünscht wird. Auf diese Weise werden die Reinigungsflüssigkeit 42 und gegebenenfalls die Spülflüssigkeit 47 aufgeheizt und zwar auf eine Temperatur zwischen 50°C und 90°C, vorzugsweise im Bereich zwischen 80°C und 90°C. Dies ist eine Temperatur, bei der Reinigungs- und Spülmittel (sofern solche zugesetzt werden) ihren optimalen Arbeitsbereich haben, da die genannten Mittel bei noch höheren Temperaturen sich chemisch verändern und bei niedrigeren Temperaturen die Reinigungs- bzw. Spülwirkung nachläßt.By means of the
Sobald sich die Flüssigkeiten 42 und gegebenenfalls 47 auf der gewünschten Arbeitstemperatur befinden, öffnet das Steuergerät 75 die erforderlichen Ventile. Zum einen wird ein Ventil 41a in der Leitung 41 geöffnet, die den zweiten Tank 16 mit der Saugseite der Pumpe 43 verbindet. Ferner wird ein Ventil 51a in der Leitung 51 geöffnet, die die Druckseite der Pumpe 43 mit der Schwalldusche 52 verbindet. Schließlich wird ein Ventil 67a in der Leitung 67 geöffnet, die über die Leitung 66 den als Abfluß wirkenden Rohrstutzen 65 des Waschtanks 12 mit dem zweiten Tank 16 verbindet.As soon as the
Als Folge dieser Schaltmaßnahmen stellt sich ein Kreislauf von Reinigungsflüssigkeit 42 ein, der vom zweiten Tank 16 über das Ventil 41a, die Leitung 41, die Pumpe 43, die Leitung 51, das Ventil 51a zur Schwalldusche 52 führt. Die Förderleistung der Pumpe 43 bzw. die Strömungsquerschnitte der Ventile 41a und 51a werden dabei über das elektronische Steuergerät 75 so bemessen, daß aus der Schwalldusche 52 ein druckloser Schwall 80 von Reinigungs-Flüssigkeit 42 austritt, dessen Durchflußrate im Bereich zwischen 100 m³/h und 300 m³/h pro m² Oberfläche der Werkstücke 30 eingestellt wird.As a result of these switching measures, a circuit of cleaning
Der Schwall 80 überspült damit drucklos die Werkstücke 30 und gelangt über den als Abfluß wirkenden Rohrstutzen 65, die Leitungen 66 und 67 sowie das geöffnete Ventil 67a wieder in den zweiten Tank 16.The
Durch den drucklosen Schwall 80 werden die Werkstücke 30 vorgereinigt, weil der Schwall 80 anhaftenden Schmutz, insbesondere Pigmentschmutz, aber auch Fette, mitnimmt und abführt.The
Die Reinigungsflüssigkeit 42 besteht dabei vorzugsweise aus einer wässerigen Lösung eines nicht schäumenden Neutralreinigers mit temporärem Korrosionsschutz. Ein derartiger Neutralreiniger zeigt an sich eine relativ schwache Ölemulgierwirkung, ist jedoch absolut umweltverträglich und greift weder das zu reinigende Gut an, noch werden Personen, die diese Flüssigkeit handhaben, in irgend einer Weise beeinträchtigt. Der schwach alkalische temporäre Korrosionsschutz verbleibt als dünne Schutzschicht auf den Werkstücken und ist bei Temperaturen über 300°C vollkommen rückstandslos verdampfbar.The cleaning
Der vorstehend an Hand von Fig. 2 erläuterte Verfahrensschritt wird während einer Zeitdauer von vorzugsweise zwischen einer Minute und 10 Minuten durchgeführt.The method step explained above with reference to FIG. 2 is carried out for a period of preferably between one minute and 10 minutes.
Wenn die genannte Zeitspanne abgelaufen ist, schaltet das Steuergerät 75 in einen nächsten Verfahrensschritt um, der in Fig. 3 veranschaulicht ist.When the said period of time has expired, the
Während dieses weiteren Verfahrensschrittes bleibt die Verbindung zum zweiten Tank 16 über die Pumpe 43 zur Schwalldusche 52 unverändert. Im Unterschied zu dem vorhergehenden Verfahrensschritt wird jedoch jetzt das Ventil 67a in der Leitung 67 geschlossen, so daß der Waschtank 12 keinen Abfluß hat.During this further process step, the connection to the
Als Folge bildet sich im Waschtank 12 ein Tauchbad 83 aus, dessen Spiegel 85 kontinuierlich ansteigt, wie mit einem Pfeil 86 angedeutet.As a result, an
Der Waschtank 12 füllt sich somit kontinuierlich mit einem warmen Reinigungs-Tauchbad 83 und dieser Verfahrensschritt dauert so lange an, bis über einen (nicht dargestellten) Füllstandsanzeiger erkannt wurde, daß der Flüssigkeitsspiegel 85 den Überlauf 38 erreicht hat. Sobald dies der Fall ist, wird der vorliegende Verfahrensschritt beendet.The
Fig. 4 zeigt den nächsten Verfahrensschritt, bei dem das Bad 83 umgewälzt und agitiert wird.FIG. 4 shows the next process step in which the
Zum Zwecke des Umwälzens wird zunächst die Verbindung zwischen dem zweiten Tank 16 und der Schwalldusche 52 zwar aufrecht erhalten aber, beispielsweise durch Verminderung der Förderleistung der Pumpe 43, um beispielsweise 30 % bis 80 % vermindert, so daß aus der Schwalldusche 52 nur noch ein sehr viel kleinerer Schwall 80' austritt.For the purpose of circulation, the connection between the
Das Steuergerät 75 öffnet nun ein Ventil 40a in der Leitung 40 zwischen Überlauf 38 und zweitem Tank 16, so daß die über den Überlauf 38 überströmende Reinigungsflüssigkeit 42 in den zweiten Tank 16 abströmen kann.The
Sobald der Flüssigkeitsspiegel 85 den Überlauf 38 erreicht hat, kann alternativ das Ventil 51a in der Leitung 51 zur Schwalldusche 52 geschlossen werden und ein Verbindungsventil 51b geöffnet werden, das die Druckseite der Pumpe 53 mit dem Boden des Waschtanks 12 verbindet. Durch die Flüssigkeitszufuhr vom Boden des Waschtanks 12 her wird erreicht, daß lediglich Flüssigkeit, die durch aufsteigende Gasblasen mit hochgetragenem Schmutz versehen ist, den Waschtank 12 verläßt und nicht Flüssigkeit, die über die Schwalldusche 52 zugeführt wurde, sogleich in den Überlauf 38 abfließt.As soon as the
Gleichzeitig betätigt das Steuergerät 75 die Vorrichtung 22 zum Eindüsen von Gas, indem ein Ventil 61a in der Leitung 61 zwischen dem Druckbehälter 60 und dem plattenförmigen Hohlkörper 63 geöffnet wird.At the same time, the
Als Folge treten Gasblasen in großem Umfang aus dem plattenförmigen Hohlkörper 63 aus und umspülen die Werkstücke 30 unter gleichzeitiger Agitation des Reinigungsbades 83.As a result, gas bubbles emerge from the plate-shaped
Das Gas bzw. die Luft, die aus dem plattenförmigen Hohlkörper 63 austreten, stehen dort unter einem Druck, der im Bereich der Öffnungen 65 geringfügig über dem dort herrschenden Umgebungsdruck liegt. Die Druckluft tritt durch die zahlreichen Öffnungen 65 als kleine Gasperlen aus dem plattenförmigen Hohlkörper 63 aus, die dann aufgrund des Preßdrucks und ihres Auftriebs rasch nach oben zum Überlauf 38 hin strömen.The gas or the air which emerge from the plate-shaped
Diejenigen Luftblasen, die an die Unterseite der Werkstücke 30 prallen, werden von diesen seitlich abgelenkt, so daß ein dichter Perlenstrom an den vertikalen Wänden bzw. Bohrungen der Werkstücke 30 durchströmt, sofern diese vertikal oder zur Vertikalen geneigt verlaufen. Die Bläschen werden durch Adhäsionskräfte und durch die in der Flüssigkeit bestehenden Turbulenzen auch längs der Oberseite der Werkstücke 30 geführt, so daß auch dort eine starke Bewegung der Reinigungsflüssigkeit 42 vorhanden ist.Those air bubbles that strike the underside of the
Die aus den Öffnungen 65 strömenden Luftblasen verlaufen durch die zahlreichen Prallstellen der Haltevorrichtung 28 bzw. der darin aufgenommenen Werkstücke 30 nicht in einer geradlinigen Richtung, sondern in einer schlangenlinienförmigen, teilweise verwirbelten Bahn.The air bubbles flowing out of the
Die Luftblasen durchlaufen auch die Trommel 32, so daß auch das dort aufgenommene Schüttgut perlig umströmt wird, wenn die Trommel 32 rotiert.The air bubbles also pass through the
Zum Agitieren des Reinigungsbades 83 kann das Ventil 61a vom Steuergerät 75 entweder kontinuierlich geöffnet gehalten werden, wobei die Intensität der Agitation durch den Luftstrom beeinflußt werden kann. Alternativ ist es aber auch möglich, das Ventil 61a in vorbestimmter Weise abwechselnd zu öffnen und zu schließen, so daß mit pulsierenden Druckstößen gearbeitet wird. Auf diese Weise kann beispielsweise in zeitlichen Abständen von etwa 10 -15 Sekunden die Druckluft kurzzeitig mit 5 - 10 bar in den Waschtank 10 eingepreßt werden.To agitate the cleaning
Insbesondere bei stark mit Feststoffen, wie Pigmentschmutz, Sand, Bohrspänen oder Bohrschlamm verunreinigten Werkstücken 30 wird in der Anfangsphase eines Reinigungsvorganges mit sehr hohem pulsierendem Druck und hohen Frequenzen gefahren. Die intensive Verwirbelung führt dazu, daß allein durch die mechanische Wirkung diese Festteile von den Werkstücken 30 abgerissen werden. Ferner hat sich gezeigt, daß die Festteile, obwohl sie eine höhere Dichte als die im Waschtank 12 aufgenommene Reinigungsflüssigkeit 42 haben, aufgrund von Adhäsionskräften rasch an die Oberfläche, d.h. in den Bereich des Überlaufs 38 gebracht werden. Dort werden diese Verunreinigungen über die Leitung 40 dem Tank 16 zugeführt. Bei extrem verschmutztem zu reinigendem Gut kann auch ein Grobfilter im Bereich des Überlaufs 38 vorgesehen sein.Particularly in the case of
Durch die Verwendung des zuvor erwähnten, nicht schäumenden Neutralreinigers ist sichergestellt, daß auch bei intensivem Einblasen in den Waschtank 12 sich kein übermäßiger Schaum bildet.The use of the aforementioned, non-foaming neutral cleaner ensures that no excessive foam is formed even when it is blown intensively into the
Da sich die Reinigungs-Flüssigkeit 42 auf Arbeitstemperatur befindet, werden die Werkstücke 30 mittels der im Waschmittel befindlichen waschwirksamen Substanzen, beispielsweise anionischen Tensiden, entfettet, d.h. von anhaftenden Schmierölen und dergleichen gereinigt.Since the cleaning
Es versteht sich, daß auch die Menge der umgewälzten Flüssigkeit, die von der Pumpe 43 bei diesem Verfahrensschritt nachgeliefert wird, je nach Verschmutzungsgrad der Werkstücke 30 eingestellt werden kann. Die Förderleistung der Pumpe 43 kann dabei auch über den Verlauf dieses Verfahrensschrittes verändert werden, indem z.B. zunächst mit einem höheren Durchsatz und alsdann mit einem niedrigeren Durchsatz gearbeitet wird.It goes without saying that the amount of the circulated liquid which is supplied by the
Der vorstehend an Hand von Fig. 4 erläuterte Verfahrensschritt wird vorzugsweise für eine Dauer zwischen 3 Minuten und 15 Minuten durchgeführt.The method step explained above with reference to FIG. 4 is preferably carried out for a period between 3 minutes and 15 minutes.
Nach Ablauf der vorerwähnten Zeitspanne schaltet das Steuergerät 75 in den nächsten Verfahrensschritt, der an Hand von Fig. 5 erläutert wird.After the aforementioned period has elapsed, the
Hierzu schaltet das Steuergerät 75 die Pumpe 43 wieder auf eine Förderleistung, die ganz oder nahezu der Förderleistung des an Hand von Fig. 3 erläuterten Verfahrensschrittes entspricht. Aus der Schwalldusche 52 tritt nun wieder ein Schwall 80 aus, dessen Durchflußrate zwischen 100 m³/h und 300 m³/h liegt. Gleichzeitig wird jedoch wieder das Ventil 67a in der Leitung 67 geöffnet, so daß das Bad 83 aus dem Waschtank 12 abläuft, wie mit dem nach unten gerichteten Pfeil 86' am Flüssigkeitsspiegel 85 in Fig. 5 angedeutet ist.For this purpose, the
Die andauernde drucklose Überspülung der Werkstücke 30 bei dem in Fig. 5 veranschaulichten Verfahrensschritt hat folgenden Sinn:
Wenn durch Ablassen des Bades 83 der Flüssigkeitsspiegel 85 absinkt, so kann es geschehen, daß Schmutzteile, die während des Entleerens aufschwimmen, sich an den Werkstücken 30 absetzen, wenn der Flüssigkeitsspiegel 85 diese Werkstücke passiert. Dies wird jedoch dadurch verhindert, daß ständig von oben, nämlich von der Schwalldusche 52 reichlich frische, d.h. gereinigte Reinigungs-Flüssigkeit 42 nachgeliefert wird, weil dann die Werkstücke 30 auch beim Ablassen des Bades 83 ständig überspült werden.The continuous pressure-free rinsing of the
If, by draining the
Zum anderen hat das Einschalten des drucklosen Schwalls 80 den Sinn, daß die Werkstücke 30 nicht oder fast nicht mit Umgebungsluft in Berührung kommen. Beim Ablassen des Bades 83 muß nämlich (nicht dargestellt) eine Luftzufuhr in den Innenraum des Waschtanks 12 ermöglicht werden, damit das Bad 83 ablaufen kann. Diese zugeführte Frischluft könnte jedoch chemische Reaktionen an den in diesem Zeitpunkt hochaktiven Oberflächen der Werkstücke 30 hervorrufen, was unerwünscht ist. Auch aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, die Werkstücke 30 durch andauerndes druckloses Überspülen ständig mit einem Flüssigkeitsfilm zu überdecken.On the other hand, switching on the
Wenn das Bad 83 abgelaufen ist, was durch geeignete Füllstandssensoren (nicht dargestellt) erkannt werden kann, so schaltet das Steuergerät 75 in den nächsten Verfahrensschritt um, der in Fig. 6 dargestellt ist.When the
Für diesen Verfahrensschritt muß der Deckel 26 des Waschtanks 12 druckdicht verschlossen sein.For this process step, the
Das Steuergerät 75 öffnet nun ein Ventil 71a in der Leitung 71 zwischen dem Innenraum des Waschtanks 12 und der Vakuumpumpe 70. Gleichzeitig wird die Vakuumpumpe 70 eingeschaltet.The
Man muß sich an dieser Stelle vor Augen halten, daß die Werkstücke 30 zu diesem Zeitpunkt die Temperatur des Bades 83 haben, d.h. sich auf einer Temperatur von beispielsweise 80°C und 90°C befinden.It must be borne in mind at this point that the
Die Vakuumpumpe 70 erzeugt nun im Innenraum des Waschtanks 12 einen Unterdruck. Bei ca. 800 mbar setzt die Verdampfung der Restflüssigkeit auf den Werkstücken 30 ein und der Wasserdampf wird, wie in Fig. 6 mit Pfeilen 90 angedeutet, über die Leitung 71 abgesaugt. Die Vakuumpumpe 70 vermindert nun den Druck im Waschtank 12 auf 200 - 300 mbar, was dem Dampfdruck bei einer Wassertemperatur von 60°C - 80°C entspricht. Die auf den Werkstücken 30 noch befindliche Flüssigkeit verdampft demzufolge, wobei der Verdampfungsvorgang auf ebenen Oberflächen schneller abläuft als im Bereich von Bohrungen, Hohlräumen oder sogenannten Schöpfflächen, d.h. sich nach oben öffnenden Vertiefungen der Werkstücke 30.The
Der Trocknungsvorgang wird für eine Zeitdauer zwischen 3 Minuten und 10 Minuten aufrechterhalten. Sobald die letzte Flüssigkeit von den Werkstücken 30 verdampft ist, fällt der Druck im Innenraum des Waschtanks 12 schlagartig ab, beispielsweise auf 70 - 80 mbar, weil nun keine Flüssigkeit zum Verdampfen mehr vorhanden ist. Durch eine geeignete Zeitsteuerung oder gegebenenfalls durch einen (nicht dargestellten) Drucksensor, der diesen Druckabfall registriert und meldet, wird der Trocknungsvorgang durch das Steuergerät 75 beendet.The drying process is maintained for a period of between 3 minutes and 10 minutes. As soon as the last liquid has evaporated from the
Je nachdem, welches Verfahren gewünscht wird, kann sich nun oder auch bereits vor dem Trocknungsvorgang ein Behandlungsschritt mit einer weiteren Behandlungsflüssigkeit anschließen, beispielsweise ein Spülen der Werkstücke 30 mit der im ersten Tank 14 enthaltenen Spül-Flüssigkeit 47. Der Ablauf des Verfahrens ist dabei der gleiche, so daß insoweit auf die Beschreibung der Figuren 2 - 5 verwiesen werden kann.Depending on which method is desired, a treatment step with a further treatment liquid can now follow or even before the drying process, for example rinsing the
Wichtig ist in diesem Zusammenhang noch folgendes:
Während der gesamten Verfahrensdauer, insbesondere während der Verfahrensschritte, bei der ein Umwälzen des Bades 83 stattfindet, wird die betreffende Flüssigkeit, beispielsweise die Reinigungs-Flüssigkeit 42, kontinuierlich gereinigt, wie eingangs der Fig. 1 im Zusammenhang mit der Filtervorrichtung 20 erläutert wurde.The following is important in this context:
During the entire duration of the process, in particular during the process steps in which the
Dies bedeutet, daß die Einrichtung 10 vollkommen autark arbeitet, d.h. während des Betriebes keiner Zuführung oder Abführung von Behandlungsflüssigkeiten bedarf.This means that the
Erst wenn eine der Flüssigkeiten durch Alterung nicht mehr brauchbar ist, muß sie durch geeignete Vorrichtungen wieder aufbereitet oder entsorgt und durch eine neue Behandlungsflüssigkeit ersetzt werden. Während des normalen Betriebes der Einrichtung 10 ist hingegen lediglich eine Entsorgung der abgefilterten Schmutzanteile erforderlich.Only when one of the liquids is no longer usable due to aging must it be reprocessed or disposed of using suitable devices and replaced with a new treatment liquid. During normal operation of the
Es ist ferner bevorzugt, wenn als Grundlage für die Behandlungsflüssigkeiten voll entsalztes Wasser eingesetzt wird. Das voll entsalzte Wasser kann zunächst als Spül-Flüssigkeit 47 eingesetzt werden, weil dadurch verhindert wird, daß sich während des Trocknungsvorganges (Fig. 6) nach dem Spülen Salzflecken auf den Werkstücken ausbilden, die beim anschließenden Wärmebehandeln, insbesondere beim Nitrokarburieren, stören.It is also preferred if demineralized water is used as the basis for the treatment liquids. The fully demineralized water can initially be used as a rinsing
Die Spül-Flüssigkeit 47 kann überdies noch selbst dann, wenn sie als Spül-Flüssigkeit nicht mehr einsetzbar ist, durch Zusatz von geeigneten Reinigungsmitteln aufbereitet und als Reinigungs-Flüssigkeit 42 für spätere Waschvorgänge verwendet werden. Auch auf diese Weise ist eine extreme Ausnutzung der verwendeten Flüssigkeiten möglich, ohne neue Flüssigkeiten nachfüllen zu müssen.In addition, the rinsing
Fig. 7 zeigt eine erfindungsgemäße Möglichkeit zum Agitieren des Bades 83.7 shows a possibility according to the invention for agitating the
Bei der Anordnung gemäß Fig. 7 wird zweckmäßigerweise die Leitung 71' zwischen Vakuumpumpe 70 und Waschtank 12 an den Deckel 26 angeschlossen.In the arrangement according to FIG. 7, the line 71 'between the
Der an Hand von Fig. 7 nachstehend zu veranschaulichende Verfahrensschritt ist als Alternative oder Ergänzung zu dem weiter oben an Hand von Fig. 4 erläuterten Verfahrensschritt des Agitierens zu verstehen.The method step to be illustrated below with reference to FIG. 7 is to be understood as an alternative or supplement to the method step of agitation explained above with reference to FIG. 4.
Gemäß dem an Hand von Fig. 7 dargestellten Verfahrensschritt wird zum Agitieren des Bades 83 über das Steuergerät 75 die Vakuumpumpe 70 eingeschaltet und zugleich das Ventil 71a' in der Leitung 71' geöffnet.According to the method step shown in FIG. 7, to agitate the
Da in diesem Verfahrensstand das Bad 83 bis zum Überlauf 38 eingefüllt ist, erzeugt die Vakuumpumpe 70 in dem verbleibenden geringen Luftraum 91 im Bereich der Schwalldusche 52 einen starken Unterdruck.Since the
Der Unterdruck wird nun so eingestellt, daß das Bad 83 trotz der unterhalb der Siedetemperatur von Wasser beim atmosphärischen Druck liegenden Temperatur von 100°C zu kochen beginnt. Hierzu muß der Unterdruck so eingestellt werden, daß er dem Sättigungsdampfdruck von Wasser bei der jeweiligen niedrigeren Temperatur entspricht und zusätzlich der hydrostatische Druck im Waschtank 12 berücksichtigt wird, d.h. die Höhe der im Tankinneren vorhandenen Flüssigkeitssäule.The negative pressure is now set so that the
Liegt beispielsweise die Temperatur des Bades 83 bei 85°C, so entspricht dies einem Sättigungsdampfdruck von 600 mbar. Wenn die Flüssigkeitssäule im Waschtank 12 2 m hoch ist, so sind hiervon nochmals 200 mbar an hydrostatischem Druck abzuziehen, was zu einem erforderlichen Druck von 400 mbar führt. Bei 80°C Temperatur des Bades 83 und einem Sättigungsdampfdruck von 500 mbar ergibt sich nach Abzug von 200 mbar als Ausgleich für den hydrostatischen Druck bei 2 m Wassersäule ein erforderlicher Druck von 300 mbar.For example, if the temperature of
Wenn somit der genannte erforderliche Druck von 400 (85°C) bzw. 300 (80°C) mbar eingestellt wird, beginnt das Bad 83 zu kochen, obwohl dessen Temperatur unterhalb von 100°C liegt.If the required pressure of 400 (85 ° C.) or 300 (80 ° C.) mbar is thus set, the
Das Kochen des Bades 83 hat zur Folge, daß sich an jeder Stelle des Bades 83 Dampfblasen bilden, also nicht nur an den Oberflächen der Werkstücke 30, sondern vielmehr auch in Hohlräumen, Bohrungen, Sackbohrungen, Schöpfräumen und dergleichen mehr. Die Dampfblasen entstehen somit auch an solchen Stellen der Werkstücke, die nicht für Luftblasen erreichbar sind, die von der Vorrichtung 22 zum Eindüsen von Gas erzeugt wurden. Hinzu kommt ferner, daß auch die aufsteigenden Dampfblasen über Adhäsionskräfte Schmutzpartikel mitnehmen, mit der Folge, daß auch Sackbohrungen, Schöpfflächen und dergleichen durch Mitnahme von Schmutzpartikeln gereinigt werden können. Es versteht sich dabei, daß die Intensität des Kochens durch entsprechendes Einstellen des Unterdrucks über die Vakuumpumpe 70 variiert werden kann. Der von den Dampfblasen beim Unterdruck-Kochen hochgetragene Schmutz sammelt sich auf der Badoberfläche an und kann nach Abschluß der Kochphase über den Überlauf 38 aus dem Waschtank 12 in der bereits beschriebenen Weise entfernt werden.The boiling of the
Das Kochen des Bades 83 kann dabei sowohl während des Reinigens wie auch während des Spülens vorgesehen werden, weil beim Reinigen der chemische Reinigungsprozeß unterstützt wird, während beim Spülen die schwer zugänglichen Räume in der erwähnten Weise ausgespült werden können. Es versteht sich, daß auch beim Unterdruck-Kochen ein Umwälzen und/oder Agitieren des Bades 83 möglich ist.The cooking of the
Hierzu wird die Saugseite der Pumpe 43 über eine Leitung 95 mit dem Rohrstutzen 65 verbunden, wobei ein Ventil 95a in der Leitung 95 anzuordnen ist.For this purpose, the suction side of the
Durch entsprechende Saugleistung der Pumpe 43 kann nun trotz des im Waschtank 12 herrschenden Unterdrucks die entsprechende Behandlungsflüssigkeit am Rohrstutzen 65 abgesaugt und über die Schwalldusche 52 wieder zugegeben werden. Es versteht sich, daß auch in diesem Falle durch geeignete Maßnahmen eine kontinuierliche Reinigung der jeweiligen Behandlungsflüssigkeit möglich ist (nicht dargestellt).By means of a corresponding suction power of the
Ferner ist zweckmäßig, wenn in der Leitung 71' ein Kondensator 92 angeordnet wird, weil die Vakuumpumpe 70 in der beschriebenen Weise den Dampf der jeweiligen Behandlungsflüssigkeit absaugt und dieser Dampf nicht in die Vakuumpumpe 70 gelangen sollte. Aus diesem Grunde wird man durch entsprechende Luftzufuhr dafür sorgen, daß die Vakuumpumpe 70 stets ein Gemisch aus Luft und Dampf ansaugt, wobei dann der Dampf im Kondensator 92 ausgefällt und den jeweiligen Tanks für die Behandlungsflüssigkeiten zugeführt wird. Dies hat den Vorteil, daß die Behandlungsflüssigkeiten nicht eindicken, d.h. aufsalzen, indem der Wasserverlust so gering wie möglich gehalten wird.It is also expedient if a condenser 92 is arranged in the line 71 'because the
Die Dampfmenge für die Vakuumpumpe 70 wird um die kondensierte Dampfmenge geringer, so daß die Vakuumpumpe 70 wirtschaftlich klein dimensioniert werden kann.The amount of steam for the
Da die Vakuumpumpe 70, wie bereits erwähnt, nur gesättigte Luft abpumpen kann, wird die von der Vakuumpumpe 70 benötigte Luft vorzugsweise über den Hohlkörper 63 zugeführt. Man kann dabei die von der Vakuumpumpe 70 benötigte Luft so bemessen, daß sie gerade der Flotationsluftmenge entspricht.Since the
Das vorstehend an Hand der Fig. 7 erläuterte Verfahren des Unterdruck-Kochens kann nun in mannigfaltiger Weise in die weiter oben an Hand der Figuren 2 - 6 erläuterten Verfahrensschritte integriert werden:
So kann bei einer ersten Alternative das Unterdruck-Kochen permanent im Tauchverfahren eingesetzt werden, mit der Folge, daß während der gesamten Reinigungs- bzw. Spülzeit unter Unterdruck gekocht wird.The method of vacuum cooking explained above with reference to FIG. 7 can now be integrated in a variety of ways into the method steps explained further above with reference to FIGS. 2-6:
In a first alternative, vacuum cooking can be used permanently in the immersion process, with the result that cooking is carried out under vacuum during the entire cleaning or rinsing time.
Bei einer zweiten Alternative kann das Unterdruck-Kochen im Tauchverfahren zusätzlich zum Flottieren eingesetzt werden, d.h. jeweils für einen Teil der Reinigungs- bzw. Spülzeit.In a second alternative, vacuum cooking in the immersion process can also be used for floating, i.e. each for part of the cleaning or rinsing time.
Bei einer dritten Alternative kann das Verfahren des Unterdruck-Kochens durch entsprechende Einstellung mittels des Steuergerätes 75 auch pulsierend eingesetzt werden, sei es während der gesamten Reinigungs- bzw. Spülzeit oder während einzelner zeitlicher Abschnitte. Ein pulsierendes Unterdruck-Kochen kann in diesem Falle dadurch erreicht werden, daß der Waschtank 12 jeweils stark evakuiert wird, bis der Kocheffekt einsetzt oder nahezu einsetzt, um dann durch schlagartige Zugabe von Frischluft ein Aufkochen, d.h. ein Druckentspannen zu bewirken.In a third alternative, the vacuum cooking method can also be used in a pulsating manner by appropriate setting by means of the
Die Frischluft kann dabei über den Hohlkörper 63 oder auch über die Schwalldusche 52 zugeführt werden.The fresh air can be supplied via the
Schließlich ist auch eine vierte Alternative möglich, bei der das Unterdruck-Kochen im Tauchverfahren zusätzlich zum Umwälzen und zusätzlich zum Agitieren mittels Eindüsen von Luft eingesetzt wird.Finally, a fourth alternative is also possible, in which the vacuum cooking in the immersion process in addition to the circulation and is also used for agitation by means of air injection.
Der Schritt des Unterdruck-Kochens kann 1 min bis 20 min dauern.The step of vacuum cooking can last from 1 min to 20 min.
Fig. 8 zeigt eine Variante einer Einrichtung 100, wobei hier lediglich ein Waschtank 104 dargestellt ist, der weitgehend dem Waschtank 12 der Einrichtung 10 gemäß den Fig. 1 - 7 entspricht. Es sollen daher nachstehend im wesentlichen nur die abweichenden Elemente beschrieben werden und in Fig. 8 sind teilweise gleiche Bezugszeichen für entsprechende Bauteile verwendet worden.FIG. 8 shows a variant of a
Auch der Waschtank 104 ist als im Querschnitt etwa kreisförmiger Behälter ausgebildet, der an seinem Boden mit einem Rohrstutzen 105 versehen ist, der hier stellvertretend für die Rohrstutzen 46 und 65 des Waschtanks 12 gemäß den Fig. 1 - 7 stehen soll.The
Der Waschtank 100 weist ferner eine Trommel 106 auf, die über einen Antrieb 107 um eine horizontale Achse 108 drehbar ist. In der Trommel 106 sind sechseckförmige Werkstücke 110, 110' ...... enthalten. Im Bereich eines Deckels 112 ist der Waschtank 104 mit einem Überlauf 111 versehen, der sowohl mit dem zweiten Tank 16, der die Reinigungs-Flüssigkeit 42 enthält, als auch mit dem ersten Tank 14 verbunden, der die Spül-Flüssigkeit 47 enthält. Ferner ist der Waschtank 104 über einen seitlichen Stutzen mit der Vakuumstation 18 verbunden. Zur Ausführung des Verfahrens "Unterdruck-Kochen" kann auch ein Stutzen 114 im Deckel 112 vorhanden sein. An der Innenseite des Deckels 112 ist die Schwalldusche 113 angeordnet, die in der bereits mehrfach erläuterten Weise dazu dient, die im Innenraum des Waschtanks 104 aufgenommenen Werkstücke 110 drucklos mit einem Schwall zu überspülen.The
Bei einem Reinigungsvorgang ist, wie weiter oben ausführlich zu Fig. 4 erläutert wurde, der Waschtank 104 bis zum Überlauf 111 mit der Reinigungs-Flüssigkeit 42 gefüllt. Im Waschtank 104 befindet sich ein Halter 118, der verschiedene weitere Werkstücke 120 trägt.In a cleaning process, as was explained in detail above in relation to FIG. 4, the
Eine Vorrichtung 122 zum Eindüsen von Gas (bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gas Stickstoff) besteht aus einem Hohlkörper 126, der ein Bodenteil 130 und ein Seitenteil 131 aufweist.A
Das Seitenteil 131 erstreckt sich auf einer Seite des Halters 118 und umrundet diesen zumindest über einen großen Teil seines Umfanges.The
Der Hohlkörper 126 ist dabei an der dem Halter 118 zugewandten Seite wieder, wie zuvor beschrieben, mit zahlreichen Öffnungen versehen, die bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel als Düsen 128 ausgebildet sind.The
Aus den Düsen 128 tritt der vom Druckbehälter 60 kommende Stickstoff in Form von feinen Perlen bzw. Blasen 127 aus. Die Blasen 127 umströmen, wie bereits beschrieben, die Werkstücke 120 vollständig, wie dies beispielsweise durch einen Pfeil 136 angedeutet ist.The nitrogen coming from the
Durch das Vorsehen des Seitenteils 131 wird auch ein seitlich gerichteter Blasenstrom erzeugt, wie dies beispielsweise durch den Pfeil 139 angedeutet ist. Dabei entsteht eine nach oben gekrümmte Linie, da die aus den seitlichen Düsen 128 austretenden Blasen alsbald aufgrund des Auftriebes dazu neigen, nach oben zu steigen.Providing the
Der Druck, der aus den seitlichen Düsen 128 austretenden Gasblasen 127 wird bei einem Reinigungsvorgang dabei so eingestellt, daß diese mindestens etwa die Längsmittelachse des Waschtanks 104 erreichen, d.h. im Schnitt von Fig. 8 gesehen, wie dies der Pfeil 138 andeutet, zumindest über die halbe Breite in seitlicher Richtung reichen.The pressure of the gas bubbles 127 emerging from the
Durch das Seitenteil 131, das den Halter 118 mindestens teilweise umfängt, ist sichergestellt, daß auch bei kompliziert geformten Werkstücken 120 eine rasche Reinigung möglich ist.The
Der Hohlkörper 126 ist über Trennschieber 132 bzw. 133 in einen oberen Abschnitt 134, einen mittleren Abschnitt 135 und einen Bodenabschnitt unterteilbar, so daß je nach Art des im Waschtank 104 aufgenommenen Gutes lediglich im Bereich des Bodens Gas 141 oder auch über ein oder mehrere übereinander angeordnete Seitenbereiche eingepreßt wird.The
Die aufsteigenden Gasperlen 127 erzeugen auch eine Sekundärströmung, wie sie durch einen Pfeil 137 angedeutet ist. Die im Waschtank 104 aufgenommene Flüssigkeit strömt dann in einem umwälzenden Kreislauf.The rising
Schließlich zeigen die Fig. 9 und 10 noch ein weiteres Ausführungsbeispiel erfindungsgemäßer Vorrichtungen, wie es zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann.Finally, FIGS. 9 and 10 show yet another exemplary embodiment of devices according to the invention, as can be used to carry out the method according to the invention.
Mit 150 ist in den Fig. 9 und 10 wiederum eine Einrichtung zum Reinigen von insbesondere metallischen Werkstücken bezeichnet, die einen Waschtank 151 umfaßt. Im Waschtank 151 ist wiederum ein Halter 152 für Werkstücke vorgesehen. Die Anordnung ist dabei jedoch, im Gegensatz zu den Anordnungen der Fig. 1 - 8, so getroffen, daß der Halter 152 in horizontaler Richtung über eine Beschickungstür 153 aus dem Waschtank 151 entnommen werden kann. Die Beschickungstür 153 ist dabei vorzugsweise in vertikaler Richtung verschiebbar, wie mit einem Pfeil angedeutet.9 and 10, in turn, denotes a device for cleaning, in particular, metallic workpieces, which comprises a
Über Leitungen 154, 155 und 156 können in der bereits ausführlich erläuterten Weise die Flüssigkeiten und Gase zu- und abgeführt werden, wobei sich im Verfahrensablauf keine Unterschiede ergeben.The liquids and gases can be supplied and discharged via
Dies gilt insbesondere auch für die Schwalldusche 157, die auch bei der Einrichtung 150 einen drucklosen Wasserschwall liefert, auch wenn die Einwirkungsfläche bei der in den Fig. 9 und 10 gezeigten horizontalen Bauweise größer ist als bei der Vertikalanordnung der Fig. 1 - 8.This also applies in particular to the
Eine weitere Besonderheit der Einrichtung 150 besteht darin, daß der Waschtank 151 auf einem Gestell 160 angeordnet ist, der zugleich die Tanks 161, 162 für die Behandlungsflüssigkeiten aufnimmt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind wiederum zwei Tanks 161, 162 für die Reinigungs-Flüssigkeit bzw. die Spül-Flüssigkeit vorgesehen.Another special feature of the
Es versteht sich, daß manigfaltige Weiterbildungen der Erfindung möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So kann beispielsweise eine Zusatzheizung im Waschtank 12 vorgesehen werden, um auch mit kühleren Teilen arbeiten zu können oder um auch bei großen zurückbleibenden Wassermengen trocknen zu können, indem die Zusatzheizung die benötigte zusätzliche Verdampfungswärme aufbringt.It goes without saying that various developments of the invention are possible without leaving the scope of the invention. For example, an additional heater can be provided in the
Auch können im Waschtank 12 in an sich bekannter Weise Ultraschallgeneratoren vorgesehen werden, um durch extreme physikalische Kräfte Kavitationen in der Behandlungsflüssigkeit zu bewirken. Auf diese Weise ist es möglich, an den Werkstücken schwer anhaftende anorganische Substanzen entfernen zu können, ebenso wie Verunreinigungen, die sich in die Oberfläche der Werkstücke eingearbeitet haben.Ultrasonic generators can also be provided in the
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