EP1183417A1 - Reinigungsvorrichtung und verfahren zum reinigen mit verflüssigten und/oder überkritischen gasen - Google Patents

Reinigungsvorrichtung und verfahren zum reinigen mit verflüssigten und/oder überkritischen gasen

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Publication number
EP1183417A1
EP1183417A1 EP00931206A EP00931206A EP1183417A1 EP 1183417 A1 EP1183417 A1 EP 1183417A1 EP 00931206 A EP00931206 A EP 00931206A EP 00931206 A EP00931206 A EP 00931206A EP 1183417 A1 EP1183417 A1 EP 1183417A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cleaning
container
pressure
cleaning device
cleaning container
Prior art date
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Granted
Application number
EP00931206A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1183417B1 (de
Inventor
Ernst Wandke
Reinhard Strigl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Linde Gas AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH, Linde Gas AG filed Critical Linde GmbH
Publication of EP1183417A1 publication Critical patent/EP1183417A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1183417B1 publication Critical patent/EP1183417B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0021—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by liquid gases or supercritical fluids
    • 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
    • B08B3/044—Cleaning involving contact with liquid using agitated containers in which the liquid and articles or material are placed

Definitions

  • the invention relates to a cleaning device comprising a pressure container, at least one cleaning container arranged therein, in which the cleaning is carried out, and means for supplying the cleaning device with a cleaning fluid, the cleaning container or containers being arranged movably to the pressure container.
  • the invention further relates to a method for cleaning substrates by means of liquefied and / or supercritical gases as cleaning fluid in at least one cleaning container arranged within a pressure container, the cleaning container or containers being or being moved at least temporarily relative to the pressure container during cleaning.
  • Generic cleaning devices which are used as cleaning fluid for cleaning processes with liquid or supercritical carbon dioxide, but also with any other substances or components, are usually designed for operating pressures of over 60 bar. In order to improve the cleaning result, it is necessary that a relative movement between the items to be cleaned and the
  • Cleaning fluid is generated. This relative movement can be generated by moving the items to be cleaned in a cleaning drum by means of appropriate nozzle systems without this cleaning drum itself being moved.
  • the cleaning drum itself in a rotational movement, so that the cleaning result can be positively influenced by the objects to be dropped.
  • the rotary movement of the cleaning drum can also be carried out with a changing direction of rotation and / or rotational speed.
  • the cleaning drum located in the pressure recipient or cleaning pressure container is driven via an axis or shaft penetrating the recipient, as is the case, for example, in FIG DE-A 42 30 485 is disclosed.
  • this requires complex sealing or stuffing box systems, since the drive motor is arranged outside the pressure container.
  • a drive by means of a rotary movement via a cleaning drum magnetically coupled to a drive motor is known, for example, from WO-A 94/01613 in connection with the cleaning of substrates by means of liquefied and / or supercritical gases as cleaning fluid.
  • the present invention is therefore based on the object of demonstrating a device and a method of the aforementioned which avoid the disadvantages mentioned and provide an improved cleaning system for cleaning at different pressures.
  • moving axles or shafts penetrating the pressure vessel for driving the cleaning vessel should be dispensed with and an alternative for generating the movement of the cleaning vessel by means of a magnetic coupling should be specified.
  • This object is achieved according to the invention in that means for moving the cleaning container are provided within the pressure container and with the aid of these means the cleaning container or containers is or are arranged to be movable with respect to the pressure container in rotational and / or translational movement.
  • This object is achieved for the method in that with the aid of means arranged within the pressure vessel for moving the cleaning vessel or the cleaning vessel without the pressure vessel penetrating, moving axes and / or without magnetic coupling of the cleaning vessel or the cleaning vessel with respect to the pressure vessel in rotation - and / or translational movement is or will be moved.
  • the invention is based on the idea, on the one hand, of not using a magnetic coupling of the cleaning container to drive means due to the disadvantages described, and, on the other hand, of arranging the movement means for moving the cleaning container within the pressure container and in this way to achieve moving axes which are expensive to seal and penetrate the pressure container (Axes of rotation) can be avoided.
  • the drive means are arranged inside the pressure container and thereby inside and / or preferably outside the cleaning container.
  • the means for moving the cleaning container can comprise all suitable drive devices, for example hydraulic motors or electric motors, but also nozzles in connection with an impeller.
  • hydraulic motors When using hydraulic motors, additional advantages can result if the cleaning fluid is used as the drive medium for the motor.
  • this results in only non-moving feedthroughs for example feedthroughs for hydraulic fluid in the case of a hydraulic motor as drive means for the cleaning container, electrical lines in the case of an electric motor as drive means for the cleaning container or one or more nozzles directed to an impeller.
  • the cleaning container can be designed, for example, as a cleaning drum or cleaning basket.
  • the at least one supply line for filling with cleaning fluid and / or for emptying can be decoupled before moving the cleaning container or wound up when moving the cleaning container.
  • the container need not of course be designed to be pressure-resistant.
  • Such an embodiment of the cleaning device according to the invention should in principle also be included in the invention.
  • cleaning by means of a cleaning fluid which comprises liquefied and / or above all supercritical gases cannot be carried out without pressure.
  • the rotary feedthroughs previously required for the cleaning container through the pressure container can thereby be dispensed with.
  • the cleaning container arranged inside the pressure container is now moved, preferably rotated. This results in a relative movement between the items to be cleaned (substrate) and the cleaning fluid, which results in the desired improvement in the cleaning effect.
  • liquefiable gases can be used in particular as cleaning fluids according to the invention, for example carbon dioxide, nitrous oxide, sulfur hexafluoride or hydrocarbons such as methane, ethane, propane, ethene, propene etc., and halogenated hydrocarbons such as trifluoromethane and mixtures of the substances mentioned.
  • Carbon dioxide has proven to be a particularly suitable fluid in the context of the invention, since it has particular advantages. Carbon dioxide is not flammable or explosive; large quantities of carbon dioxide are a by-product of industrial use
  • thermodynamic properties of carbon dioxide suit the application as a cleaning agent. Cleaning is preferably carried out using liquefied (subcritical) carbon dioxide. This applies in particular to the cleaning of textiles, carpets and the like.
  • the cleaning can take place at all suitable pressures (also above 200 bar) and temperatures.
  • Cleaning is advantageously carried out at a pressure below 100 bar, preferably between 25 and 80 bar, particularly preferably at a pressure between 30 and 70 bar.
  • the cleaning is advantageously carried out at a temperature between -20 and +40 ° C, preferably at a temperature between -15 and +25 ° C, particularly preferably at a temperature between 0 and +15 ° C.
  • Good cleaning results could be achieved with liquefied carbon dioxide, for example at a pressure between 25 and 75 bar and a temperature between -15 and +25 ° C, in particular at a pressure between 40 and 50 bar and a temperature between +5 and +10 ° C.
  • cleaning enhancers such as chemical solvents are added to the cleaning fluid.
  • Chemical solvents such as surfactants, HCl, alcohols, anhydrous soaps etc. increase the solvency of the liquefied gas used as a cleaning fluid.
  • mechanical abrasives such as plastic granules, steel shot or slag sand is also conceivable, in order to additionally cause mechanical removal of the surface layers of the substance to be dissolved.
  • Figure a cleaning device according to the invention.
  • the cleaning device according to the invention shown in the figure comprises a container or pressure container 1 - hereinafter referred to only as a pressure container - and a cleaning container 2 arranged therein and designed to be movable in a rotational and / or translational movement.
  • the material (substrate) to be cleaned is introduced into this .
  • the goods to be cleaned can be both bulk goods, textiles, carpets or the like as well as industrial parts such as workpieces, machine components, assembly groups etc.
  • the cleaning device according to the invention is filled and emptied via at least one access opening, not shown in the figure, which is to be provided with a corresponding seal for cleaning processes which run under pressure.
  • the cleaning fluid is fed to the cleaning device according to the invention via a feed or supply line, not shown in the figure. It comes from a storage and / or storage container, for example.
  • this feed line can have a coupling, in particular a quick-action coupling.
  • the desired amount of cleaning fluid is supplied via the supply line.
  • the feed line is then disconnected, for example.
  • the feed line has a winding device.
  • a winding mechanism enables the cleaning container 2 to make a certain number of revolutions - this is limited by the line length - in each direction without the supply line having to be uncoupled.
  • the cleaning container 2 lies - according to a possible embodiment of the invention - with two rollers 4 and 4 'on corresponding roller conveyors 3 and 3'. These roller conveyors can now be moved or driven by means of a drive device, for example by means of a hydraulic motor 5, which results in a rotary movement of the cleaning container 2.
  • the hydraulic motor 5 drives a gearwheel 8, which in turn sets the cleaning container 2 in a rotational movement via a toothed ring 9 arranged over the circumference of the cleaning container 2.
  • a drive medium is supplied or discharged to the hydraulic motor 5 via the lines 6 and 7.
  • the passages (leadthroughs) of these lines through the pressure vessel 1 are to be designed according to the use of the cleaning device according to the invention.
  • Suitable drive media for such a hydraulic motor 5 are, for example, oil, water or corresponding special liquids.
  • the direction of rotation of the hydraulic motor 5 is reversed by reversing the direction of flow of the drive medium.
  • the rotational movement of the cleaning container 2 achieved in this way can also be maintained during the filling and emptying of the cleaning device according to the invention.
  • the cleaning fluid can also be used as the drive medium for the hydraulic motor 5.
  • the cleaning container 2 - preferably arranged over its circumference - can have at least one impeller 13 which is coupled to a drive device, such as, for example, at least one nozzle directed towards the impeller 13.
  • the impeller 13 is preferably designed as a so-called pellet turbine.
  • a drive medium is fed into the pressure vessel 1 via a line 11 and directed at the impeller 13 by means of at least one nozzle (not shown in the figure) such that the impeller 13 and thus the cleaning vessel 2 are set in motion.
  • the direction of rotation can be reversed achieve that the orientation of the nozzle is changed or several nozzles with different orientations are provided
  • the cleaning fluid can be withdrawn from the pressure vessel 1 via a relaxation device 14, which also drives the impeller 13, and a discharge line 15
  • the cleaning container 2 can have internals which influence the movement of the items to be cleaned.
  • Such internals can, in particular, whirl the cleaning fluid, thereby increasing its cleaning effect
  • the cleaning container 2 is designed to be removable from the pressure container 1. This enables drafty emptying and refilling, particularly in industrial applications of the cleaning device according to the invention
  • the possible types of movement of the cleaning container 2 can be multiplied by mounting the cleaning container 2 on cams and / or by means of corresponding, for example hydraulically operated lever mechanisms.
  • cams and / or by means of corresponding, for example hydraulically operated lever mechanisms By means of such configurations, as with the superimposition of transverse and / or longitudinal movements, three-dimensional movement sequences of the cleaning container 2 and thus also of the items to be cleaned are possible.
  • the pressure vessel 1 is preferably cylindrical, barrel-shaped or spherical.
  • the last two options mentioned can be regarded as particularly low-voltage and allow minimal wall thicknesses for the container or recipient.
  • the cleaning device enables cleaning processes to be carried out using a wide variety of pressurized cleaning fluids, such as, for example, liquid or supercritical carbon dioxide, with the required technical outlay being limited.
  • a targeted and optimized movement of the items to be cleaned can now be achieved without a rotary feedthrough.
  • the energy expenditure required for the rotary movement is reduced.

Landscapes

  • Cleaning In General (AREA)
  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

Beschreibung
Reiniqunqsvorrichtung und Verfahren zum Reinigen mit verflüssigten und/oder überkritischen Gasen
Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung umfassend einen Druckbehälter, wenigstens einen darin angeordneten Reinigungsbehälter, in dem die Reinigung durchgeführt wird, und Mittel zum Versorgen der Reinigungsvorrichtung mit einem Reinigungsfluid, wobei der oder die Reinigungsbehälter zu dem Druckbehälter bewegbar angeordnet sind.
Die Erfindung betrifft femer ein Verfahren zum Reinigen von Substraten mittels verflüssigter und/oder überkritischer Gase als Reinigungsfluid in wenigstens einem innerhalb eines Druckbehälters angeordneten Reinigungsbehälters, wobei der oder die Reinigungsbehälter gegenüber dem Druckbehälter während der Reinigung zumindest zeitweise bewegt wird oder werden.
Gattungsgemäße Reinigungsvorrichtungen, die beispielsweise für Reinigungsprozesse mit flüssigem oder überkritischem Kohlendioxid, aber auch mit beliebigen anderen Stoffen bzw. Komponenten als Reinigungsfluid dienen, sind im Regelfall für Betriebsdrücke von über 60 bar ausgelegt. Um das Reinigungsergebnis zu verbessern, ist es erforderlich, daß eine Relativbewegung zwischen dem Reinigungsgut und dem
Reinigungsfluid erzeugt wird. Diese Relativbewegung kann dadurch erzeugt werden, daß mittels entsprechender Düsensysteme ein Bewegen des Reinigungsgutes in einer Reinigungstrommel erfolgt, ohne daß diese Reinigungstrommel selbst bewegt wird.
Bekannt ist femer, die Reinigungstrommel selbst in eine Drehbewegung zu versetzen, um so durch ein Herabfallen des Reinigungsgutes das Reinigungsergebnis positiv zu beeinflussen. Die Drehbewegung der Reinigungstrommel kann hierbei auch mit wechselnder Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit ausgeführt werden.
Ist die Reinigungsanlage bzw. der Reinigungsbehälter für Reinigungsprozesse, die unter einem hohen Druck stattfinden, gedacht, so wird die im Druckrezipienten bzw. Reinigungsdruckbehälter befindliche Reinigungstrommel über eine den Rezipienten durchstoßende Achse bzw. Welle angetrieben, wie dies beispielsweise in der DE-A 42 30 485 offenbart ist. Dies erfordert jedoch aufwendige Dichtungs- bzw. Stopfbuchsensysteme, da der Antriebsmotor außerhalb des Druckbehalters angeordnet ist.
Neuere Erkenntnisse haben gezeigt, daß sich die Reinigungsleistung, insbesondere von Kohlendioxid bei höheren Betriebsdrücken verbessern läßt; hierbei werden Betriebsdrücke von mehr als 200 bar angedacht. Jedoch wird eine Abdichtung der Wellendurchführung mit steigendem Druck problematischer und energieintensiver. Aufgrund der für diese hohen Drücke erforderlichen Dicke der Rezipientenwand läßt sich eine berührungslose Übertragung mittels einer Magnetkupplung nicht realisieren.
Ein Antrieb mittels Drehbewegung über eine mit einem Antriebsmotor magnetisch gekuppelte Reinigungstrommel ist beispielsweise aus der WO-A 94/01613 im Zusammenhang mit der Reinigung von Substraten mittels verflüssigter und/oder überkritischer Gase als Reinigungsfluid bekannt.
Aber auch unabhängig von der Wahl des Drucks bei der Reinigung im Reinigungsbehälter können sich Nachteile bei einem Antrieb der Reinigungstrommel durch magnetische Kupplung dadurch ergeben, daß das Magnetfeld die Reinigung beein- flußt, beispielsweise durch in dem Reinigungsfluid befindliche Verunreinigungen, welche sich aufgrund des Magnetsfeldes in bestimmten Bereichen des Reinigungsbehälters konzentrieren können.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten aufzuzeigen, welche die genannten Nachteile vermeiden und eine verbesserte Reinigunganlage zur Reinigung bei unterschiedlichen Drücken zur Verfügung stellen. Dabei soll insbesondere auf den Druckbehälter durchstoßende bewegte Achsen bzw. Wellen für den Antrieb des Reinigungsbehälters verzichtet und eine Alternative zum Erzeugen der Bewegung des Reingungsbehälters mittels magnetischer Kupplung angegeben werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für die Vorrichtung dadurch gelöst, daß innerhalb des Druckbehälters Mittel zum Bewegen des Reinigungsbehälters vorgesehen sind und mit Hilfe dieser Mittel der oder die Reinigungsbehälter zu dem Druckbehälter in Dreh- und/oder Translationsbewegung bewegbar angeordnet ist oder sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Verfahren dadurch gelöst, daß mit Hilfe von innerhalb des Druckbehälters angeordneten Mitteln zum Bewegen des Reinigungsbehälters oder der Reinigungsbehälter ohne den Druckbehälter durchstoßende, bewegte Achsen und/oder ohne magnetische Kupplung des Reinigungsbehälters der oder die Reinigungsbehälter bezüglich des Druckbehalters in Dreh- und/oder Translationsbewegung bewegt wird oder werden.
Die Erfindung basiert auf der Idee, einerseits aufgrund der beschriebenen Nachteile keine magnetische Kupplung des Reinigungsbehälters an Antriebsmittel zu verwenden und andererseits innerhalb des Druckbehälters die Bewegungsmittel zum Bewegen des Reinigungsbehälters anzuordnen und auf diese Weise zu erreichen, daß aufwendig abzudichtenden, den Druckbehälter durchstoßende, bewegte Achsen (Drehachsen) vermieden werden. Hierzu sind die Antriebsmittel innerhalb des Druckbehälters und dabei innerhalb und/oder bevorzugt außerhalb des Reinigungsbehälters angeordnet.
Die Mittel zum Bewegen des Reinigungsbehälters können alle geeigneten Antriebsvorrichtungen umfassen, beispielsweise Hydraulikmotoren oder Elektromotoren, aber auch Düsen in Verbindung mit einem Flügelrad. Beim Einsatz von Hydrauiikmotoren können sich zusätzliche Vorteile ergeben, wenn das Reinigungsfluid als Antriebsmedium für den Motor verwendet wird.
Bei der Erfindung ergeben sich dadurch gegebenfalls lediglich nicht bewegte Durchführungen, beispielsweise Durchführungen für Hydraulikflüssigkeit im Falle eines Hydrau- likmotors als Antriebsmittel für den Reinigungsbehälter, elektrische Leitungen im Falle eines Elektromotors als Antriebsmittel für den Reinigungsbehälter oder eine oder mehrere auf eine Flügelrad gerichtete Düsen.
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprü- chen aufgeführt. Weitere Abwandlungen ergeben sich darüber hinaus für den Fachmann ohne weiteres aufgrund seiner Kenntnisse.
Der Reinigungsbehälter kann beispielsweise als Reinigungstrommel oder Reinigungskorb ausgebildet sein. In Weiterbildung der Erfindung kann die wenigstens eine Versorgungsleitung zum Befüllen mit Reinigungsfluid und/oder zum Entleeren vor dem Bewegen des Reinigungsbehälters abgekoppelt oder beim Bewegen des Reinigungsbehälters aufgewickelt werden.
Es sei angemerkt, daß bei einer Verwendung der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung für Reinigungsprozesse, die nicht unter Druck ablaufen, der Behälter selbstverständlich nicht druckfest ausgebildet sein muß. Eine derartige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung soll grundsätzlich von der Erfindung mitum- faßt sein. Allerdings wird eine Reinigung mittels eines Reinigungsfluids, welches verflüssigte und/oder vor allem überkritische Gase umfaßt, nicht drucklos durchführbar sein.
Im Gegensatz zu dem bekannten Stand der Technik mit Erzeugen der Bewegung des Reingungsbehälters mitteis magnetischer Kupplung kann dadurch auf die bisher erforderlichen Drehdurchführungen für den Reinigungsbehälter durch den Druckbehälter verzichtet werden. Erfindungsgemäß wird nunmehr der innerhalb des Druckbehälters angeordnete Reinigungsbehälter bewegt, vorzugsweise gedreht. Dadurch kommt es zu einer Relativbewegung zwischen Reinigungsgut (Substrat) und Reini- gungsfluid, was die gewünschte Verbesserung der Reinigungswirkung zur Folge hat.
Als erfindungsgemäße Reinigungsfluide sind insbesondere alle bekannten verflüssigbaren Gase verwendbar, beispielsweise Kohlendioxid, Distickstoffmonoxid, Schwefelhexafluorid oder Kohlenwasserstoffe, wie Methan, Ethan, Propan, Ethen, Propen etc., sowie halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Trifluormethan und Mischungen der genannten Stoffe.
Kohlendioxid hat sich im Rahmen der Erfindung als besonders geeignetes Fluid erwiesen, da es besondere Vorteile aufweist. Kohlendioxid ist nicht brennbar oder explosiv, Kohlendioxid steht in großen Mengen als Nebenprodukt industrieller
Verfahren kostengünstig zur Verfügung, Kohlendioxid ist im Vergleich zu anderen Lösungsmitteln wenig umweltbelastend und Kohlendioxid verhält sich chemisch inert. Außerdem kommen die thermodynamischen Eigenschaften von Kohlendioxid der Anwendung als Reinigungsmittel entgegen. Bevorzugt erfolgt die Reinigung mit verflüssigtem (unterkritischem) Kohlendioxid. Dies gilt insbesondere für die Reinigung von Textilien, Teppiche und dergleichen.
Im Rahmen der Erfindung kann die Reingung bei allen geeigneten Drücken (auch über 200 bar) und Temperaturen erfolgen.
Vorteilhafterweise wird bei einem Druck unterhalb von 100 bar, vorzugsweise zwischen 25 und 80 bar, besonders bevorzugt bei einem Druck zwischen 30 und 70 bar gereinigt.
Vorteilhafterweise wird die Reinigung bei einer Temperatur zwischen -20 und +40 °C, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen -15 und +25 °C, besonders bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 0 und +15 °C durchgeführt.
Gute Reinigungsergebnise konnten mit verflüssigtem Kohlendioxid beispielsweise bei einem Druck zwischen 25 und 75 bar und einer Temperatur zwischen -15 und +25 °C, insbesondere bei einem Druck zwischen 40 und 50 bar und einer Temperatur zwischen +5 und +10 °C erzielt werden.
Besondere Vorteile im Hinblick auf den Verbrauch des Reinigungsfluids und damit die Wirtschaftlichkeit der Reinigung ergeben sich dadurch, daß das verflüssigte Gas zumindest teilweise im Kreislauf geführt wird. Entsprechende Mittel können in der Reinigungsanlage vorhanden sein.
In einer günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Reinigung werden dem Reinigungsfluid Reinigungsverstärker wie chemische Lösungsmittel zugegeben. Chemische Lösungsmittel wie beispielsweise Tenside, HCI, Alkohole, wasserfreie Seifen etc. erhöhen das Lösungsvermögen des als Reinigungsfluid eingesetzten verflüssigten Gases.
Auch die Zugabe von mechanische Scheuermitteln wie Plastikgranulat, Stahlschrot oder Schlackensand ist denkbar, um zusätzlich einen mechanischen Abtrag der Oberflächenschichten der zu lösenden Substanz zu bewirken.
Die Erfindung sowie einzelne Ausgestaltungen dazu sollen anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Hierzu zeigt die
Figur: eine erfindungsgemäße Reiπigungsvorrichtung.
Die in der Figur gezeigte erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung umfaßt einen Behälter bzw. Druckbehälter 1 - im folgenden nurmehr als Druckbehälter bezeichnet - sowie einen darin angeordneten, in Dreh- und/oder Translationsbewegung bewegbar ausgebildeten Reinigungsbehälter 2. In diesen wird das zu reinigende Gut (Substrat) eingebracht. Bei dem zu reinigenden Gut kann es sich sowohl um Schüttgüter, Textilien, Teppiche oder dergleichen als auch um Industrieteile wie Werkstücke, Maschinenbauteile, Montagegruppen etc. handeln.
Das Befüllen und Entleeren der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung erfolgt über wenigstens eine in der Figur nicht dargestellte Zugangsöffnung, die für unter Druck ablaufende Reinigungsprozesse mit einer entsprechenden Dichtung zu versehen ist.
Das Reinigungsfluid wird der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung über eine in der Figur nicht dargestellte Zuführ- bzw. Versorgungsleitung zugeführt. Es stammt beispielsweise aus einem Speicher- und/oder Vorlagebehälter. Diese Zuführleitung kann, gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, eine Kupplung, insbesondere eine Schnellschlußkupplung aufweisen. Vor dem Beginn des Reinigungsprozesses und dem dabei zumindest zeitweise erfolgenden Bewegen des Reinigungsbehälters 2 wird über die Zuführleitung die gewünschte Menge an Reinigungsfluid zugeführt. Anschließend wird beispielsweise die Zuführleitung abgekoppelt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung weist die Zuführleitung eine Aufwickelvorrichtung auf. Ein derartiger Aufwickel- mechanismus ermöglicht es, daß der Reinigungsbehälter 2 eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen - diese ist durch die Leitungslänge begrenzt - nach jeder Richtung ausführen kann, ohne daß die Zuführleitung abgekuppelt werden muß. Mittels dieser Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, die Relativbewegung zwischen dem Reinigungsgut und dem Reinigungsfluid auch während des Befüllens und Entleerens der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtuπg aufrechtzuerhalten. Der Reinigungsbehälter 2 liegt - gemäß einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung - mit zwei Rollen 4 und 4' auf entsprechenden Rollenbahnen 3 und 3' auf. Diese Rollenbahnen können nun mittels einer Antriebsvorrichtung, beispielsweise mittels eines Hydraulikmotors 5, bewegt bzw. angetrieben werden, woraus eine Drehbewegung des Reinigungsbehälters 2 resultiert. Dazu treibt der Hydraulikmotor 5 ein Zahnrad 8 an, das wiederum über einen über den Umfang des Reinigungsbehälters 2 angeordneten Zahnkranz 9 den Reinigungsbehälter 2 in eine Drehbewegung versetzt. Zu diesem Zweck wird dem Hydraulikmotor 5 über die Leitungen 6 und 7 ein Antriebs- medium zu- bzw. abgeführt. Die Durchgänge (Durchführungen) dieser Leitungen durch den Druckbehälter 1 sind entsprechend der Verwendung der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung auszulegen. Als Antriebsmedien für einen derartigen Hydraulikmotor 5 eignen sich z.B. Öl, Wasser oder entsprechende Spezialflüssigkeiten. Eine Umkehrung der Drehrichtung des Hydraulikmotors 5 wird durch eine Umkehrung der Strömungsrichtung des Antriebsmediums erreicht. Die so erzielte Drehbewegung des Reinigungsbehälters 2 kann auch während des Befüllens und Entleerens der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung aufrechterhalten werden.
Solange eine Druckdifferenz zwischen dem Innenraum des Druckbehälters 1 und dem Antriebsmedium besteht, kann auch das Reinigungsfluid als Antriebsmedium für den Hydraulikmotor 5 verwendet werden.
Neben der in der Figur dargestellten Möglichkeit der Lagerung des Reinigungsbehalters 2 auf Rollenbahnen 3 und 3' kann dieser auch mittels axial angeordneter Gleit- oder Kugellager 10 und 10' gelagert werden.
Desweiteren kann der Reinigungsbehälter 2 - bevorzugt über seinem Umfang angeordnet - wenigstens ein Flügelrad 13 aufweisen, das mit einer Antriebsvorrichtung, wie beispielsweise wenigstens einer auf das Flügelrad 13 gerichteten Düse, ge- koppelt ist. Das Flügelrad 13 wird hierbei vorzugsweise als eine sogenannte Pelltonturbine ausgeführt. Über eine Leitung 11 wird ein Antriebsmedium in den Druckbehälter 1 geführt und mittels wenigstens einer in der Figur nicht dargestellten Düse derart auf das Flügelrad 13 gerichtet, daß dieses und damit der Reinigungsbehälter 2 in Bewegung versetzt werden. Eine Umkehrung der Drehrichtung läßt sich dadurch erreichen, daß die Ausrichtung der Düse verändert wird oder mehrere Düsen mit unterschiedlichen Ausrichtungen vorgesehen sind
Wahrend des Entleerens des Druckbehalters 1 kann das Reinigungsfluid über eine Entspannungsvorrichtung 14, die ebenfalls das Flügelrad 13 antreibt, sowie eine Abfuhrleitung 15 aus dem Druckbehalter 1 abgezogen werden
Daneben ist jedoch auch ein Antrieb des Reinigungsbehalters 2 mittels eines Elektro- motores, der auf die Rollenbahnen 3 und 3' und/oder die in den Lagerungen 10 und 10' gelagerten Wellen wirkt, möglich Sofern es sich bei dem Reinigungsfluid um ein elektrisch nichtleitendes Medium handelt, ist eine vollständige Druckkoppelung des Elektromotores nicht erforderlich
In der Figur nicht dargestellt sind zusätzlich oder alternativ wirkende Vorrichtungen, die beispielsweise eine Bewegung des Reinigungsbehalters 2 in axialer Richtung ermöglichen
Im Falle der in der Figur dargestellten Ausfuhrungsform der erfindungsgemaßen Reinigungsvorπchtung können durch eine immer wieder erfolgende Umkehrung der Drehπchtung des Reinigungsbehalters 2 verschiedenste Pendelbewegungen bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten realisiert werden
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemaßen Reinigungsvorrichtung kann der Reinigungsbehalter 2 Einbauten aufweisen, welche die Bewegung des Reinigungsgutes beeinflussen Mittels derartiger Einbauten kann insbesondere eine Verwirbelung des Reinigungsfluids erreicht werden, wodurch dessen Reinigungswirkung verstärkt wird
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Reinigungsbehalter 2 aus dem Druckbehalter 1 entnehmbar ausgebildet ist Dadurch wird insbesondere bei industriellen Anwendungen der erfindungsgemaßen Reinigungsvorrichtung ein zugiges Entleeren und Neubefullen ermöglicht
Die möglichen Bewegungsarten des Reinigungsbehalters 2 können dadurch verviel- facht werden, daß eine Lagerung des Reinigungsbehalters 2 auf Kurvenscheiben und/oder mittels entsprechender, beispielsweise hydraulisch betriebener Hebelmechanismen erfolgt. Mittels derartiger Ausgestaltungen werden, wie auch bei der Überlagerung von Quer- und/oder Längsbewegungen, dreidimensionale Bewegungsabläufe des Reinigungsbehälters 2 und damit auch des Reinigungsgutes möglich.
Der Druckbehälter 1 ist vorzugsweise zylinder-, tonnen- oder kugelförmig gestaltet. Insbesondere die beiden zuletzt genannten Möglichkeiten sind als besonders spannungsgünstig anzusehen und gestatten minimale Wandstärken für den Behälter bzw. Rezipienten.
Die in der Figur in Kombination gezeigten Ausgestaltungen der Erfindung bzw. der Reinigungsvorrichtung können auch lediglich einzeln vorliegen. Dies trifft insbesondere für die gezeigten Mittel zum Bewegen des Reinigungsbehälters (Antriebsmittel) zu.
Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung erlaubt die Realisierung von Reinigungsprozessen mit unterschiedlichsten, unter Druck stehenden Reinigungsfluiden, wie beispielsweise mit flüssigem oder überkritischem Kohlendioxid, wobei sich der erforderliche technische Aufwand in Grenzen hält. Eine zielgerichtete und optimierte Bewegung des Reinigungsgutes kann nunmehr ohne eine Drehdurchführung realisiert werden. Zudem wird aufgrund des Fehlens der verlustreichen Drehdurchführung der für die Drehbewegung erforderliche Energieaufwand verringert.

Claims

Patentansprüche
1. Reinigungsvorrichtung umfassend einen Druckbehälter (1), wenigstens einen darin angeordneten Reinigungsbehälter (2), in dem die Reinigung durchgeführt wird, und Mittel zum Versorgen der Reinigungsvorrichtung mit einem Reinigungsfluid, wobei der oder die Reinigungsbehälter (2) zu dem Druckbehälter (1) bewegbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Druckbehälters (1) Mittel (5, 8, 9; 13) zum Bewegen des Reinigungsbehalters (2) vorgesehen sind und mit Hilfe dieser Mittel (5, 8) der oder die Reinigungsbehälter (2) zu dem Druckbehälter (1) in Dreh- und/oder Translationsbewegung bewegbar angeordnet ist oder sind.
2. Reinigungsvorrichtuπg nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungsbehalter (2) auf wenigstens einer innerhalb des Druckbehälters (1) angeordneten Rollenbahn (3, 3') aufliegt und/oder mittels wenigstens eines axial angeord- neten Gleit- oder Kugellagers (10, 10') in dem Druckbehälter (1) gelagert ist.
3. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (5, 8, 9; 13) zum Bewegen des Reinigungsbehälters (2) als eine wenigstens eine der Rollenbahnen (3, 3') in eine Drehbewegung versetzende Antriebs- Vorrichtung (5) ausgebildet sind.
4. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungsbehälter (2) vorzugsweise über seinem Umfang angeordnet wenigstens einen Zahnkranz (9) aufweist, der mit einer Antriebsvorrichtung (5) gekoppelt ist.
5. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungsbehälter (2) vorzugsweise über seinem Umfang angeordnet wenigstens ein Flügelrad (13) aufweist, das mit einer Antriebsvorrichtung, wie beispielsweise wenigstens eine auf das Flügelrad (13) gerichtete Düse, gekoppelt ist.
6. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüchel bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Versorgen der Reinigungsvorrichtung mit einem Reinigungsfluid als eine Zuführleitung ausgebildet sind.
7. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführleitung eine Kupplung, vorzugsweise eine Schnellschlußkupplung, angeordnet ist.
8. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufwickelvorrichtung für die Zuführleituπg vorgesehen ist.
9. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüchel bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungsbehälter (2) Einbauten, die die Bewegung des Reinigungsgutes (Substrats) beeinflussen, aufweist.
10. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüchel bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungsbehälter (2) aus dem Druckbehälter (1) entnehmbar ausgebildet ist.
11. Verfahren zum Reinigen von Substraten mittels verflüssigter und/oder überkritischer Gase als Reinigungsfluid in wenigstens einem innerhalb eines Druckbehälters (1) angeordneten Reinigungsbehälters (2), wobei der oder die Reinigungsbehälter (2) gegenüber dem Druckbehälter (1) während der Reinigung zumindest zeitweise bewegt wird oder werden, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe von innerhalb des Druckbehälters (1) angeordneten Mitteln (5, 8, 9; 13) zum Bewegen des Reinigungsbehälters (2) oder der Reinigungsbehälter (2) ohne den Druckbehälter (1) durchstoßende, bewegte Achsen und/oder ohne magnetische Kupplung des Reinigungsbehälters (2) der oder die Reinigungsbehälter (2) bezüglich des Druckbehälters (1) in einer Dreh- und/oder Translationsbewegung bewegt wird oder werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigung mit verflüssigtem Kohlendioxid durchgeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigung bei einem Druck unterhalb von 100 bar, vorzugsweise zwischen 25 und 80 bar, besonders bevorzugt bei einem Druck zwischen 30 und 70 bar durchgeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigung bei einer Temperatur zwischen -20 und +40 °C, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen -15 und +25 °C, besonders bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 0 und +15 °C durchgeführt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungsbehälter (2) mittels wenigstens eines vorzugsweise über den Umfang des Reinigungsbehälters (2) angeordneten Zahnkranzes (9) und eines mit dem Zahnkranz (9) zusammenwirkenden Zahnrades (8) gedreht wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, der
Reinigungsbehälter (2) mittels wenigstens eines bevorzugt über den Umfang des Reinigungsbehälters (2) angeordneten Flügelrades (13) und wenigstens einer auf das Flügelrad (13) gerichteten Düse gedreht wird.
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