EP3337625A1

EP3337625A1 - Anlage und verfahren für das behandeln eines werkstücks mit einem prozessfluid

Info

Publication number: EP3337625A1
Application number: EP16738163.1A
Authority: EP
Inventors: Hermann-Josef David; Egon KÄSKE
Original assignee: Ecoclean GmbH
Current assignee: Ecoclean GmbH
Priority date: 2015-08-18
Filing date: 2016-07-12
Publication date: 2018-06-27
Also published as: US20180169717A1; WO2017029033A1; CN107921485A; DE102015215728A1

Abstract

Eine Anlage (10) für das Behandeln eines Werkstücks (12) mit einem Prozessfluid (49), mit einem Werkstückaufnahmebereich (42) für das Aufnehmen des Werkstücks (12) und mit einer Einrichtung (46) für das Beaufschlagen des Werkstücks (12) in dem Werkstückaufnahmebereich (42) mit dem Prozessfluid (49). Die Anlage (10) enthält eine verschließbare Arbeitskammer (14), die wenigstens mit einem TeilVakuum beaufschlagbar ist, ein in der Arbeitskammer (14) angeordnetes Gehäuse (40) mit einem Sauganschluss (58), das für das Umgeben eines in dem Werkstückaufnahmebereich (42) aufgenommen Werkstücks (12) dient, und eine mit dem Sauganschluss (58) durch eine Saugleitung (60) verbundene Absaugvorrichtung (18).

Description

Anlage für das Behandeln eines Werkstücks mit einem Prozessfluid

Die Erfindung betrifft eine Anlage für das Behandeln eines Werkstücks mit einem Prozessfluid, mit einem Werkstückaufnahmebereich für das Aufneh- men des Werkstücks und mit einer Einrichtung für das Beaufschlagen des Werkstücks in dem Werkstückaufnahmebereich mit dem Prozessfluid.

Eine derartige Anlage ist z. B. aus der EP 2 246 129 A2 bekannt. Werkstücke werden in industriellen Fertigungsprozessen mit flüssigen Medien beauf- schlagt, um sie von Schmutzpartikeln zu reinigen oder um deren Oberfläche mit chemischen Substanzen zu behandeln. Schmutzpartikel und Flüssigkeitströpfchen können die Funktion von industriell hergestellten Produkten wie z. B. Einspritzdüsen für Brennkraftmaschinen beeinträchtigen. Die Sauberkeit von Werkstücken in industriellen Produktionsprozessen ist deshalb von gro- ßer Bedeutung. Für das Reinigen von Werkstücken werden in der industriellen Fertigung Reinigungsanlagen eingesetzt, in denen die Werkstücke mit flüssigen Medien beaufschlagbar sind, z. B. mit Wasser, das vorzugsweise mit Reinigungszusätzen versehen ist, oder mit Prozessflüssigkeit, die Kohlenwasserstoffe enthält.

Wenn Werkstücke nach dem Reinigen weiterbearbeitet, verbaut oder montiert werden, muss oftmals sichergestellt sein, dass die vorgenannten flüssigen Medien von den Werkstücken vollständig entfernt sind. Hierfür werden die Werkstücke getrocknet, wobei unter dem Trocknen von Werkstücken vor- liegend das Entfernen von an einem Werkstück aufgenommenen oder anhaftenden flüssigen Medien von dem Werkstück verstanden wird.

Für das Trocknen von Werkstücken in der industriellen Fertigung werden zum einen Trocknungsöfen eingesetzt, in denen die Werkstücke mit Wärme beaufschlagt werden, um an den Werkstücken anhaftende flüssige Medien zu verdampfen. Bei Werkstücken mit Abschnitten, die in Flüssigkeitsbädern Flüssigkeit schöpfen, wird für das Trocknen der Werkstücke mit diesem Trocknungsverfahren in der Regel sehr viel Energie und Zeit benötigt. Zum anderen werden Werkstücke für das Trocknen in der industriellen Fertigung mit Handhabungsrobotern um eine oder mehrere Werkstückachsen bewegt, während die Oberfläche der Werkstücke gleichzeitig mit Blasluft beaufschlagt wird.

Darüber hinaus ist es bekannt, in mit einer Reinigungsflüssigkeit behandelte Werkstücke für das Trocknen in einer luftdicht verschließbaren Kammer mit einem Unterdruck zu beaufschlagen. Eine solche Anlage für das Trocknen von Werkstücken ist in der DE 42 37 335 A1 beschreiben. Durch Evakuieren der Kammer werden hier Reste von an einem Werkstück anhaftender Reinigungsflüssigkeit verdampft. Um insbesondere die in Bohrungen und Sacklöchern während dem Reinigen aufgenommenen Reinigungsflüssigkeiten zu entfernen, enthält diese Anlage Blasdüsen, mit denen Luftstrahlen erzeugt werden. Mit diesen Luftstrahlen werden Werkstücke abgeblasen. Die in den Bohrungen und Sacklöchern eines Werkstücks aufgenommene Reinigungsflüssigkeit wird hierdurch zerstäubt.

Für das Erzeugen von Wärme, das Bereitstellen von Unterdruck und das Produzieren von Blasluft wird regelmäßig sehr viel Energie benötigt. Das Trocknen von Werkstücken in der industriellen Fertigung verursacht deshalb in der Regel nicht unerhebliche Kosten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage für das rückstandfreie Behandeln eines Werkstücks mit einem Prozessfluid bereitzustellen und ein Behandlungsverfahren für das Behandeln von Werkstücken mit einem Prozessfluid anzugeben, bei dem an dem Werkstück nach dem Behandeln Prozessfluid- Rückstände weitestgehend entfernt sind. Diese Aufgabe wird durch eine Anlage der eingangs genannten Art gelöst, die eine verschließbare Arbeitskammer enthält, die wenigstens mit einem Teil-Vakuum beaufschlagbar ist und die ein in einem Innenraum der Arbeits- kamnner angeordnetes Gehäuse mit einem Sauganschluss hat, das für das Umgeben eines in dem Werkstückaufnahmebereich aufgenommen Werkstücks dient, wobei der Sauganschluss durch eine Saugleitung mit einer Absaugvorrichtung verbunden ist.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Unter einer wenigstens mit einem Teil-Vakuum beaufschlagbaren Arbeits- kammer wird dabei eine Kammer verstanden, in der mittels Saugen ein Unterdruck hergestellt werden kann, der in Bezug auf den Atmosphärendruck zumindest 250mbar, bevorzugt 400mbar, besonders bevorzugt 500mbar geringer ist als ein die Kammer umgebender Atmosphärendruck. Die Arbeitskammer in einer erfindungsgemäßen Anlage kann insbesondere als eine flu- iddicht verschließbare Vakuumkammer gestaltet sein, in der ein für das sogenannte Vakuumtrocknen geeignetes Vakuum erzeugt werden kann, d. h. in der mittels Saugen ein Unterdruck hergestellt werden kann, der möglichst bis zu 750mbar und bevorzugt bis zu l OOOmbar geringer ist als der Atmosphärendruck um die Kammer.

Das Prozessfluid für das Beaufschlagen des Werkstücks kann eine Flüssigkeit oder ein Gas sein. Grundsätzlich kann das Prozessfluid dampfförmig sein und z. B. aus heißem Wasserdampf bestehen. Das Prozessfluid für das Beaufschlagen des Werkstücks kann insbesondere eine Reinigungsflüssig- keit sein, z. B. eine Reinigungsflüssigkeit, mit der an einem Werkstück anhaftendes Öl oder an einem Werkstück anhaftende Kühlschmierstoffe gelöst werden können. Zu bemerken ist, dass das Prozessfluid für das Beaufschlagen des Werkstücks in der Anlage insbesondere auch Kühlschmiermittel o- der Öl sein kann.

Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass das Reinigen von Werkstücken durch Kombination einer Spritzreinigung mit einer da- rauffolgenden Vakuumabsaugung zu sehr guten Reinigungsergebnissen führt und dass sich auf diese Weise insbesondere Bohrungen und Sacklöcher in Werkstücken besonders gut reinigen lassen. Durch Absaugen der Saugleitung mit der Absaugvorrichtung kann dann an dem Sauganschluss des Gehäuses einen Unterdruck erzeugt werden. Auf diese Weise lässt sich insbesondere erreichen, dass in dem Gehäuse an einem Werkstück angelagerte flüssige Medien schnell verdampfen und von dem Werkstück gelöst werden. Ein in dem Werkstückaufnahmebereich und innerhalb des Gehäuses angeordnetes Werkstück bewirkt dabei bevorzugt (durch Verdrängungseffekte) eine Reduzierung des im Gehäuse befindlichen Fluidvolumens.

Eine Idee der Erfindung ist es auch, dass durch Absaugen der Saugleitung mit der Absaugvorrichtung an dem Sauganschluss des Gehäuses ein Unterdruck erzeugt wird, der eine Fluidströmung aus dem Inneren des Gehäuses in die Saugleitung hervorruft, die ein in dem Werkstückaufnahmebereich angeordnetes Werkstück beaufschlagt. Dabei nutzt die Erfindung aus, dass zwischen einem in dem Gehäuse angeordneten Werkstück und dem Gehäu- se Räume in Form von Strömungskanälen mit einem gegenüber der Umgebung reduzierten lichten Querschnitt gebildet sind. Die Fluidströmung in dem Gehäuse wird dann in dem Werkstückaufnahmebereich durch eine oder mehrere Engstellen geführt, in denen sie auf ihrem Weg in die Saugleitung abschnittsweise beschleunigt und/oder wieder verlangsamt und/oder auch umgelenkt wird.

Eine Idee der Erfindung ist es insbesondere, dass das Gehäuse eine Gehäusewand mit wenigstens einer Durchtrittöffnung für ein gasförmiges Fluid aufweist, durch die das gasförmige Fluid mit der Absaugvorrichtung durch Er- zeugen von Unterdruck an dem Sauganschluss in das Gehäuse eingesaugt werden kann. Wenn an dem Sauganschluss des Gehäuses ein Unterdruck erzeugt wird, so bildet sich dort zwischen der wenigstens einen Durchtrittöff- nung und dem Sauganschluss ein Druckgefälle aus, so dass dann eine Fluidstromung von der Durchtrittöffnung zu dem Sauganschluss durch das Gehäuse entsteht. Erfindungsgemäß verläuft diese Fluidstromung zumindest abschnittsweise an dem zu trocknenden Werkstück entlang. Aufgrund des von der Geschwindigkeit der Fluidstromung abhängigen dynamischen Drucks wird dabei auch der statische Druck an den Oberflächen des zu trocknenden Werkstücks verändert und zumindest abschnittsweise reduziert. Die Erfinder ha- ben erkannt, dass sich bei einem solchermaßen reduzierten statischen Druck aufgrund der Strömungsgeschwindigkeit der Fluidstromung auf der Oberfläche eines Werkstücks angelagerte Flüssigkeitstropfen besonders wirkungsvoll entfernen lassen. Bevorzugt sind zwischen dem Gehäuse und einem Werkstück abschnittsweise Engstellen gebildet, an denen die Strömungsgeschwindigkeit der Fluidstromung ein relatives Maximum erreicht, so dass die gewünschte Trocknungswirkung dort besonders groß ist. Eine Idee der Erfindung ist es auch, die Fluidstromung in dem Gehäuse durch Hohlräume eines Werkstücks hin- durch zu führen, in denen die Fluidstromung ebenfalls lokal beschleunigt wird. Von Vorteil ist es, wenn die Absaugvorrichtung in der Anlage einen über die Saugleitung belüftbaren Vakuumbehälter und eine Evakuierungseinrichtung für das Evakuieren des Vakuumbehälters enthält. Auf diese Weise ist es möglich, in kurzer Zeit sehr große Gasmengen aus dem Gehäuse abzusau- gen, so dass sich dort kurzzeitig eine starke Fluidstromung ausbildet. Für das vorzugsweise schlagartige Freigeben und Sperren der Saugleitung hat die Anlage bevorzugt ein als Klappenventil ausgebildetes Ventil.

Eine Idee der Erfindung ist es insbesondere, dass das den Werkstückauf- nahmebereich umgebende Gehäuse in einer fluiddicht verschließbaren Arbeitskammer angeordnet ist. Damit wird ausgenützt, dass in der Anlage Werkstücke durch Beaufschlagen mit einer starken Fluidstromung in dem Gehäuse vorgetrocknet und nach dem Vortrocknen durch Evakuieren der Arbeitskammer einer Vakuumtrocknung unterzogen werden können. Dabei kann ausgenutzt werden, dass bei dem Beaufschlagen eines Werkstücks mit einer Fluidströmung in der Arbeitskammer durch Anlegen von Unterdruck an den Sauganschluss des Gehäuses in der Arbeitskammer ein Teilvakuum ausbilden kann. Das Einstellen eines für das Vakuumtrocknen günstigen höheren Vakuums in der Arbeitskammer ist dann mit einem verringerten energetischen und zeitlichen Aufwand möglich. Für das Evakuieren der Arbeitskammer kann die Evakuierungseinrichtung eine mit der Arbeitskammer durch eine Fluidleitung saugseitig verbundene Saugpumpe enthalten. Von Vorteil ist es, wenn die Anlage auch eine zu der Saugpumpe mit der Fluidleitung saugseitig kommunizierende Leitung für das Evakuieren des Vakuumbehälters hat. Auf diese Weise kann die Evakuie- rungseinrichtung sowohl für das Evakuieren des Vakuumbehälters als auch für das Evakuieren der Arbeitskammer eingesetzt werden.

Die Anlage enthält bevorzugt eine Belüftungseinrichtung für das Belüften der Arbeitskammer. Diese Belüftungseinrichtung enthält vorzugsweise ein Ventil, das einen in das Innere der Arbeitskammer führenden Strömungsweg für Fluid wahlweise freigibt oder versperrt.

Indem das Prozessfluid für das Beaufschlagen des Werkstücks auf das Werkstück aufgespritzt oder aufgesprüht wird, kann mit geeigneten Bestand- teilen in dem Prozessfluid das Anlösen von Verschmutzungen gefördert werden. Diese Verschmutzungen können dann aus der Arbeitskammer in einem Vakuum-Saugstrom abgeführt und in dem Vakuumbehälter für das Entsorgen gesammelt werden. Eine Idee der Erfindung ist es auch, Werkstücke in der Arbeitskammer mittels des Saugstroms vorzutrocknen. Erfindungsgemäß kann dabei ein Werk- stück in der Arbeitskammer bevorzugt nach einem Vortrocknen in dem Saugstrom auch einer Vakuumtrocknung unterzogen werden.

Das Gehäuse in der Arbeitskammer kann z. B. tunnelförmig gestaltet sein. In dem Gehäuse ist dann bevorzugt eine Linearbewegungseinrichtung für das lineare Verlagern von Werkstücken durch das Gehäuse von einer ersten verschließbaren Öffnung der Arbeitskammer zu einer der ersten Öffnung gegenüberliegenden weiteren Öffnung der Arbeitskammer vorgesehen. Auf diese Weise wird das Trocknen von Werkstücken in der Anlage mit kurzen Taktzeiten ermöglicht.

Von Vorteil ist es, wenn die Anlage ein Gehäuse enthält, das einen ersten Abschnitt hat, der für das Anordnen von Werkstücken in dem Werkstückaufnahmebereich gegenüber einem zweiten Abschnitt des Gehäuses verlager- bar ist. Auf diese Weise lässt sich das Anordnen von Werkstücken in dem Gehäuse der Anlage vereinfachen. Von Vorteil ist es dabei insbesondere, wenn die Arbeitskammer einen ersten Kammerteil mit dem darin festgelegten Abschnitt des Gehäuses aufweist und einen gegenüber dem ersten Kammerteil zwischen einer Schließ- und einer Öffnungsstellung verlagerbaren weite- ren Kammerteil mit einem darin festgelegten weiteren Abschnitt des Gehäuses, um in der Öffnungsstellung den Werkstückaufnahmebereich für das Zu- und Abführen von Werkstücken freizugeben und in der Schließstellung ein in dem Werkstückaufnahmebereich angeordnetes Werkstück in dem Gehäuse einzuschließen.

Eine Erkenntnis der Erfindung ist es, dass ohne gezieltes Spritzreinigen Bohrungen und Gewindesacklochbohrungen nicht gut gereinigt werden können. Die Einrichtung für das Beaufschlagen des Werkstücks in dem Werkstückaufnahmebereich mit dem Prozessfluid enthält deshalb bevorzugt wenigs- tens eine Düse für das Beaufschlagen des Werkstücks mit dem Prozessfluid durch wenigstens eine in dem Gehäuse angeordnete Düsenöffnung. Die Düse für das Beaufschlagen des Werkstücks kann insbesondere eine Spritzdü- se sein. Die Einrichtung für das Beaufschlagen des Werkstücks in dem Werkstückaufnahmebereich mit dem Prozessfluid kann auch wenigstens ein in einer Ausnehmung und/oder einer Bohrung des Werkstücks anordenbares Düsenwerkzeug mit wenigstens einer Düse enthalten.

Eine Idee der Erfindung ist es insbesondere, dass die Einrichtung für das Beaufschlagen des Werkstücks in dem Werkstückaufnahmebereich mit dem Prozessfluid eine Fluidleitung für das Zuführen von Prozessfluid an die wenigstens eine Düse enthält. In dieser Fluidleitung ist bevorzugt ein Drucker- zeuger für das Beaufschlagen des Prozessfluids mit einem Arbeitsdruck p_A angeordnet. Besonders bevorzugt gibt es in der Fluidleitung ein Absperrventil. Eine erfindungsgemäße Anlage kann auch eine weitere Saugleitung enthalten, die für das Absaugen der Fluidleitung auf einer der wenigstens einen Düse zugewandten Seite des Absperrventils mit der Fluidleitung kommuni- ziert. Eine Idee der Erfindung ist es auch, dass das Gehäuse an die Außenkontur des Werkstücks angepasst ist. Auf diese Weise kann die Fluidmenge reduziert werden, die für das Einstellen eines Vakuums in der Arbeitskammer und für das Erzeugen eines Fluidstroms durch das Gehäuse in der Anlage gefördert werden muss.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf ein Verfahren für das Behandeln eines Werkstücks mit folgenden Schritten: Anordnen des Werkstücks in einem Werkstückaufnahmebereich in einem Gehäuse, das sich in einem Innenraum einer Arbeitskammer befindet; Beaufschlagen des Werkstücks mit einem Prozessfluid in dem Werkstückaufnahmebereich; und Darauffolgendes Beaufschlagen des Werkstücks mit einer gasförmigen Fluidströmung durch Anlegen von Unterdruck an die Arbeitskammer. Insbesondere erstreckt sich die Erfindung auch auf ein Verfahren, bei dem das Beaufschlagen des Werkstücks mit einem Prozessfluid in dem Werkstückaufnahmebereich ein Spritz- reinigen des Werkstücks mit Prozessfluid in Form von Reinigungsflüssigkeit umfasst und/oder bei dem ein darauffolgendes Vakuumtrocknen des Werkstücks in der Arbeitskammer durchgeführt wird. lm Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schemati- scher Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: eine erste Anlage für das Behandeln eines Werkstücks mit einem Prozessfluid in einem ersten Betriebszustand; die Anlage in einem von dem ersten Betriebszustand verschiedenen zweiten Betriebszustand; die Anlage in einem von dem ersten und zweiten Betriebszustand verschiedenen dritten Betriebszustand; eine zweite Anlage für das Behandeln eines Werkstücks mit einem Prozessfluid; eine dritte Anlage für das Behandeln eines Werkstücks mit einem Prozessfluid; eine vierte Anlage für das Behandeln eines Werkstücks mit einem Prozessfluid; Fig. 7 eine fünfte Anlage für das Behandeln eines Werkstücks mit einem

Prozessfluid;

Fig. 8 ein Düsenwerkzeug in der fünften Anlage für das Behandeln eines

Werkstücks mit einem Prozessfluid;

Fig. 9 eine sechste Anlage für das Behandeln eines Werkstücks mit einem Prozessfluid; und Fig. 10 eine siebte Anlage für das Behandeln eines Werkstücks mit einem Prozessfluid. Die in der Fig. 1 gezeigte Anlage 10 für das Behandeln eines Werkstücks 12 hat eine Arbeitskammer 14 mit einem evakuierbaren Innenraum 16. Die Arbeitskammer 14 ist eine fluiddicht verschließbare Vakuumkammer. Die Anlage 10 enthält eine Absaugvorrichtung 18 mit einem evakuierbaren Vakuumbehälter 20, der durch eine Fluidleitung 22 mit einer Evakuierungseinrichtung verbunden ist. Die Evakuierungseinrichtung 24 hat einen Ausgang 29. Sie enthält eine Saugpumpe 26 und weist einen Flüssigkeitsabscheider 28 auf. Mit einem in der Leitung 22 angeordneten Absperrventil 30 kann der Strömungsweg für Fluid zwischen dem Vakuumbehälter 20 und der Evakuierungseinrichtung 24 wahlweise freigegeben und gesperrt werden. Die Saug- pumpe 26 dient für das Erzeugen eines Vakuums in dem Vakuumbehälter 20. Der Restgasdruck für das Vakuum in dem Vakuumbehälter 20 liegt dabei bevorzugt zwischen 20 mbar und 100 mbar. Um das mit der Saugpumpe 26 in der Anlage 10 geförderte gasförmige Fluid von flüssigen Stoffen wie etwa Reinigungsflüssigkeiten für das Reinigen von Werkstücken 12 zu befreien, wird dieses dann durch einen mit dem Druckanschluss der Saugpumpe 26 verbundenen Flüssigkeitsabscheider 28 geführt. Der Vakuumbehälter 20 hat einen Anschluss 32 für das Abführen von darin angesammelter Flüssigkeit durch eine Fluidleitung 34 in einen Aufnahmebehälter 36, die mit einem Absperrventil 38 wahlweise freigegeben oder versperrt werden kann.

In der Anlage 10 gibt es ein Gehäuse 40, in dem ein in einem Werkstückaufnahmebereich 42 angeordnetes Werkstück 12 konturnah eingeschlossen werden kann. Das Gehäuse 40 hat eine Gehäusewand mit Durchtrittöffnungen 44 für gasförmiges Fluid. Die Durchtrittöffnungen 44 sind in der Arbeits- kammer 14 angeordnete Durchlässe für gasförmiges Fluid aus dem evakuierbaren Innenraum 16 der Arbeitskammer 14 in das Innere des Gehäuses 40. Die Anlage 10 enthält eine Einrichtung 46 für das Beaufschlagen des in dem Werkstückaufnahmebereich 42 angeordneten Werkstücks 12 mit einem Prozessfluid in dem Gehäuse 40. Die Einrichtung 46 hat einen Behälter 48 mit Prozessfluid 49, der durch eine Fluidleitung 50 mit Düsen 52 verbunden ist, die in dem Inneren des Gehäuses 40 angeordnete Düsenöffnungen 55 haben. In der Fluidleitung 50 ist ein Druckerzeuger 54 angeordnet. Mit dem Absperrventil 56 kann die Fluidleitung 50 wahlweise freigegeben und gesperrt werden. Das in der Arbeitskammer 14 angeordnete Gehäuse 40 hat einen Sauganschluss 58, der durch eine Saugleitung 60 mit dem evakuierbaren Vakuumbehälter 20 der Absaugvorrichtung 18 verbunden ist. In der Saugleitung 60 ist ein als Klappenventil ausgebildetes Ventil 62 angeordnet, mittels dessen ein Strömungsweg für Fluid durch die Saugleitung 60 wahlweise freigegeben und gesperrt werden kann. Das Ventil 62 ist für kurze Schaltzeiten ausgelegt und kann deshalb den Öffnungsquerschnitt der Saugleitung 60 schlagartig freigeben, d. h. innerhalb eines Zeitintervalls der Länge At < 1 s, vorzugsweise innerhalb eines Zeitintervalls der Länge At < 0,1 s.

Die Arbeitskammer 14 in der Anlage 10 ist zweiteilig ausgeführt und hat ein haubenförmiges Kammerteil 64, das mit einem Bewegungsorgan (nicht gezeigt) in der Richtung des Doppelpfeils 65 gegenüber einem weiteren Kam- merteil 66 angehoben und abgesenkt werden kann. Das Gehäuse 40 ist ebenfalls mehrteilig gestaltet. Es hat einen Abschnitt 68, der gegenüber einem Abschnitt 70 verlagerbar ist. Der Abschnitt 70 des Gehäuses 40 ist dabei zu dem Kammerteil 66 ortsfest positioniert. Entsprechend ist der Abschnitt 68 des Gehäuses 40 zu dem haubenförmigen Kammerteil 64 ortsfest angeordnet.

Mit dem Bewegungsorgan kann der haubenförmige Kammerteil 64 zwischen einer Schließ- und einer Öffnungsstellung bewegt werden. In der Öffnungsstellung ist der Werkstückaufnahmebereich 42 dabei für das Zu- und Abfüh- ren von Werkstücken 12 freigegeben. In der Schließstellung ist ein in dem Werkstückaufnahmebereich 42 angeordnetes Werkstück 12 in dem Gehäuse 40 eingeschlossen. Die Arbeitskammer 14 hat eine Belüftungseinrichtung 72 mit einem Zuluftkanal 74, der mit einem als Klappenventil ausgebildeten Ventil 76 wahlweise gesperrt und freigegeben werden kann. Um die Geräuschentwicklung bei einem Belüften der Arbeitskammer gering zu halten, befindet sich auf der Seite des Ventils 76, das der Arbeitskammer 14 abgewandt ist, ein Schalldämpfer 78. Damit verhindert wird, dass bei einem Belüften der Arbeitskammer 14 Staub- und/oder Schmutzpartikel in die Arbeitskammer gelangen, kann in der Belüftungseinrichtung 72 alternativ oder zusätzlich zu dem Schalldämpfer 78 auch ein Luftfilter vorgesehen sein. Die Anlage 10 ist dazu ausgelegt, Werkstücke 12 in aufeinanderfolgenden Betriebsarten zunächst zu reinigen und darauf zu trocknen. Für das Reinigen wird das Werkstück 12 mit Prozessfluid aus dem Behälter 48 beaufschlagt, die durch die Fluidleitung 50 und die Düsen 52 zu dem Werkstück 12 geführt wird. Das Prozessfluid benetzt hier die Oberfläche des Werkstücks 12. Es ist bevorzugt eine Reinigungsflüssigkeit, die es ermöglicht, Verschmutzungen an der Oberfläche des Werkstücks 12 chemisch anzulösen.

Die Fig. 2 zeigt das Werkstück 12 in der Anlage 10 nach dem Beaufschlagen mit dem Prozessfluid 49. Das Prozessfluid 49 hat sich hier vor dem Ventil 62 angesammelt. Nun wird das Absperrventil 56 in der Fluidleitung 50 geschlossen und das Ventil 62 in der Leitung bei evakuiertem Vakuumbehälter 20 sowie das Ventil 76 der Belüftungseinrichtung 72 geöffnet. Die Evakuierungseinrichtung 24 ist von dem Vakuumbehälter 20 dabei abgesperrt. Durch Öffnen des Ventils 62 in der Saugleitung 60 wird an den Sauganschluss 58 schlagartig ein Unterdruck angelegt, der in Bezug auf den Atmosphärendruck vorzugsweise etwa 1 bar beträgt. Die in dem Abschnitt 70 des Gehäuses 40 angesammelte Prozessflüssigkeit wird dann in den Vakuumbehälter 20 gesogen. Wie die Fig. 3 zeigt, wird in dem Gehäuse 40 darauf eine durch die Öffnungen 44 in der Gehäusewand eintretende Fluidströmung 80 ausgebildet, die zu dem Sauganschluss 58 verläuft und die durch die Saugleitung 60 in den Vakuumbehälter 20 geführt wird. Indem der kleinste Querschnitt der Saugleitung 60 größer ist als die Summe der Durchtrittflächen der Öffnungen 44 in der Gehäusewand, lässt sich bei einer hinreichend großen Druckdifferenz Δρ = pi - pv zwischen dem Druck pi in dem Innenraum 16 der Arbeitskammer 14 und dem Druck p_v in dem Vakuumbehälter 20, z. B. Δρ « Vi pi ~ 0,5 bar erreichen, dass die Geschwindigkeit der Fluidströmung 80, mit der das gasförmige Fluid aus dem Innenraum 16 der Arbeitskammer 14 in das Gehäuse 40 mit dem darin angeordneten Werkstück 12 einströmt, annährend Schallgeschwindigkeit hat.

Das in dem Gehäuse 40 der Arbeitskammer 14 angeordnete Werkstück 12 kann z. B. ein Motorblock sein. In diesem Fall ist es günstig, wenn das Volumen des Vakuumbehälters 20 etwa 2 m³ beträgt. Das Volumen des Vakuumbehälters 20 kann aber grundsätzlich auch kleiner sein, wenn die Dimen- sionen des Gehäuses 40 an entsprechend kleinere Werkstücke 12 ange- passt sind, z. B. an Kurbel- oder Nockenwellen.

Die in dem Inneren des Gehäuses 40 ausgebildete Fluidströmung 80 beaufschlagt die Oberfläche des in dem Werkstückaufnahmebereich 42 angeord- neten Werkstücks 12 ähnlich wie Blasluft. Die an der Oberfläche des Werkstücks 12 und in schöpfenden Partien oder auch Innenräumen des Werkstücks aufgenommene Reinigungsflüssigkeiten werden von der Fluidströmung 80 dabei aufgenommen und durch den Sauganschluss 58 über die Saugleitung 60 in den Vakuumbehälter 20 bewegt.

Das geöffnete Ventil 76 der Belüftungseinrichtung 72 gewährleistet, dass die das Werkstück 12 in dem Werkstückaufnahmebereich 42 beaufschlagende Fluidströmung 80 nur in dem Maße abnimmt, wie dabei das Vakuum in dem Vakuumbehälter 20 verringert wird. Über die Belüftungseinrichtung 72 kann nämlich durch das geöffnete Ventil 76 in die Arbeitskammer 14 fortlaufend Umgebungsluft einströmen. Wenn das Ventil 76 der Belüftungseinrichtung 72 bei Anlegen von Unterdruck an den Sauganschluss 58 geschlossen ist, so besteht die Fluidströ- mung 80 in dem Inneren des Gehäuses 40 nur so lange, bis sich der Druckausgleich zwischen dem Vakuumbehälter 20 und dem Inneren des Gehäu- ses 40 eingestellt hat. In diesem Fall kann die Fluidströmung 80 nur dadurch fortgesetzt werden, dass die Arbeitskammer 14 durch den Zuluftkanal 74 über das Ventil 76 belüftet wird.

Es ist aber auch möglich, das in dem Werkstückaufnahmebereich 42 aufge- nommene Werkstück 12 einer Vakuumtrocknung zu unterziehen, indem bei geschlossenem Ventil 76 der Belüftungseinrichtung 72 und geschlossenem Absperrventil 56 der Fluidleitung das Absperrventil 30 zwischen dem Vakuumbehälter 20 und der Evakuierungseinrichtung 24 geöffnet wird, um mit der Evakuierungseinrichtung 24 die Arbeitskammer 14 auf einen Restdruck zu evakuieren, der möglichst geringer ist als der Dampfdruck des an und in dem Werkstück 12 aufgenommenen Prozessfluids.

Wenn der Druck p in dem Inneren der Arbeitskammer 14 unter den Dampfdruck der Reinigungsfluide sinkt, die an einem in dem Werkstückaufnahme- bereich 42 angeordneten Werkstück 12 anhaften, hat das zur Folge, dass ein betreffendes Prozessfluid zu sieden beginnen. Das Prozessfluid verdampft dann schnell und wird durch die Saugleitung 60 aus dem Innenraum 16 der Arbeitskammer 14 mit der Evakuierungseinrichtung 24 abgesogen, um sich dort in dem Flüssigkeitsabscheider 28 gegebenenfalls anzusammeln.

Die Fig. 4 zeigt eine zweite Anlage 1 10 für das Behandeln eines Werkstücks mit einem Prozessfluid. Soweit die in der Fig. 4 gezeigten Baugruppen und Elemente der Anlage 1 10 Baugruppen und Elementen aus der Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3 entsprechen, sind diese mit den gleichen Zahlen als Bezugszei- chen kenntlich gemacht. Die Anlage 1 10 hat einen Behälter 48 für eine Flüssigkeit 51 , die für das Erzeugen von dampfförmigem Prozessfluid 49 mit einer Heizeinrichtung 53 erhitzt werden kann. Die Fig. 5 zeigt eine dritte Anlage 210 für das Behandeln eines Werkstücks mit einem Prozessfluid. Soweit die in der Fig. 5 gezeigten Baugruppen und Elemente der Anlage 10 Baugruppen und Elementen aus der Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3 entsprechen, sind diese mit den gleichen Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht. In der Anlage 210 gibt es eine Bypassleitung 61 mit einem Absperrventil 63, durch die das Gehäuse 40 mit dem Vakuumbehälter 20 verbunden werden kann, auch wenn das Ventil 62 geschlossen ist. Diese Maßnahme ermöglicht ein Vorabsaugen von Prozessflüssigkeit aus dem Ge- häuse 40.

Die Fig. 6 zeigt eine vierte Anlage 310 für das Behandeln eines Werkstücks mit einem Prozessfluid. Soweit die in der Fig. 6 gezeigten Baugruppen und Elemente der Anlage 310 entsprechenden Baugruppen und Elementen aus der Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3 entsprechen, sind diese mit den gleichen Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht. In der Anlage 310 gibt es eine Fluid- leitung 71 , die den Vakuumbehälter 20 mit der Fluidleitung 50 verbindet und in der es ein Absperrventil 73 gibt. Die Fluidleitung 71 ermöglicht ein Evakuieren der Fluidleitung 50, auch wenn das Ventil 62 geschlossen ist.

Die Fig. 7 zeigt eine fünfte Anlage 410 für das Behandeln eines Werkstücks mit einem Prozessfluid. Soweit die in der Fig. 7 gezeigten Baugruppen und Elemente der Anlage 410 Baugruppen und Elementen aus der Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3 entsprechen, sind diese mit den gleichen Zahlen als Bezugszei- chen kenntlich gemacht. Die Fig. 8 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts VIII der Anlage 410 mit der Einrichtung 46 für das Beaufschlagen des Werkstücks 12 mit einem Prozessfluid 49. Die Einrichtung 46 für das Beaufschlagen des Werkstücks 12 mit einem Prozessfluid weist hier ein lan- zenförmiges Düsenwerkzeug 81 auf, das sich in einer Ausnehmung und/oder einer Bohrung 83 des Werkstücks 12 anordnen lässt und das wenigstens eine Düse 52 mit einer Düsenöffnung 55 hat. Mit der Einrichtung 46 kann hier Reinigungsfluid in eine Ausnehmung und/oder eine Bohrung 83 eingespritzt werden, um damit an einem Boden 85 der Ausnehmung oder Bohrung liegende Bearbeitungsrückstände auszuspülen.

Um die Fluidleitung 50 und das Düsenwerkzeugs 81 mit den Düsen 52 zu entleeren, wird das Ventil 56 in der Fluidleitung 50 geschlossen und das Ventil 63 in der Bypassleitung 61 geöffnet. Damit lässt sich erreichen, dass durch die Fluidleitung 50 und das Düsenwerkzeug 81 mit den Düsen 52 auch in einer Bohrung 83 und/oder in einer Ausnehmung angelagertes Prozessfluid 49 abgesaugt und in den Vakuumbehälter 20 geführt wird. Diese Maßnahme ermöglicht, dass bei einem darauffolgenden Vakuumtrocknen des Werkstücks 12 in der Arbeitskammer 14 dieses von dem Werkstück 12 bereits entfernte Prozessfluid 49 nicht mehr verdampft werden muss.

Die Fig. 9 zeigt eine sechste Anlage 510 für das Behandeln eines Werk- Stücks 12 mit einem Prozessfluid 49. Soweit die in der Fig. 9 gezeigten Baugruppen und Elemente der Anlage 510 entsprechenden Baugruppen und Elementen aus der Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3 entsprechen, sind diese mit den gleichen Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht. Hier ist die Wand des Gehäuses 40 in Bezug auf das Werkstück 12 nicht konturnah angeordnet, so dass für das Behandeln des Werkstücks 12 mit dem Proessfluid 49 in dem Gehäuse 40 mehr Platz zur Verfügung steht. Zu bemerken ist auch, dass sich eine solche in Bezug auf ein Werkstück 12 nicht konturnahe Bauform grundsätzlich sehr kostengünstig herstellen lässt. Die Fig. 10 zeigt eine siebte Anlage 610 für das Behandeln eines Werkstücks mit einem Prozessfluid. Soweit die in der Fig. 10 gezeigten Baugruppen und Elemente der Anlage 610 entsprechenden Baugruppen und Elementen aus der Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3 entsprechen, sind diese mit den gleichen Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht.

In der Anlage 610 kann Prozessfluid 49 in Form von Reinigungsflüssigkeit aus dem Behälter 48 durch die Fluidleitung 50 über die Düsen 52 der Einrich- tung 46 für das Beaufschlagen des Werkstücks 12 mit dem Prozessfluid eingesaugt werden. Hierfür wird das Werkstück 12 in dem Werkstückaufnahmebereich 42 angeordnet und das haubenförmige Kammerteil 64 auf das Kammerteil 66 abgesenkt. Das Ventil 76 in der Belüftungseinrichtung 72 ist hier geschlossen. Der Vakuumbehälter 20 der Absaugvorrichtung 18 wird auf einen Unterdruck p « -950 mbar evakuiert. Dann wird das als Klappventil ausgebildete Ventil 62 geöffnet. Hierdurch wird aus dem Behälter 48 aufgrund des Druckunterschieds zwischen dem Fluidreservoir in dem Behälter 48 und dem Innenraum 16 der Arbeitskammer 14 Prozessfluid 49 abgesaugt. Aus- gehend von dem Füllvolumen 1 strömt dann das Prozessfluid 49 solange durch die Fluidleitung 50, bis das Füllvolumen 2 erreicht ist. Ab dem Füllvolumen 2 wird in die Fluidleitung 50 aus dem Behälter 48 gasförmiges Fluid in Form von Luft eingesaugt, das die Reinigungsflüssigkeit aus der Fluidleitung 50 und den Düsen 52 austreibt. Indem darauf das Ventil 76 in der Belüf- tungseinrichtung 72 schlagartig geöffnet wird, entsteht in der Arbeitskammer 14 zwischen der Wand des Gehäuses 40 und der Oberfläche des Werkstücks 12 eine Luftströmung, die mit hoher Geschwindigkeit an dem Werkstück 12 verläuft und dort angelagerte Reste von Reinigungsflüssigkeit über den Sauganschluss 58 des Gehäuses 40 und das Ventil 62 und die Sauglei- tung 60 zu dem Vakuumbehälter 20 in der Absaugeinrichtung 18 transportiert.

Auch in der Anlage 610 kann vor einer Entnahme des Werkstücks 12 eine Vakuumtrocknung erfolgen, indem das Ventil 76 in der Belüftungseinrichtung 72 geschlossen und Ventil 56 in der Fluidleitung 50 geschlossen wird und dann mittels der Saugpumpe 26 der Evakuierungseinrichtung 24 über den Vakuumbehälter 20 und die Saugleitung 60 in dem Innenraum 16 der Arbeitskammer 14 ein Unterdruck erzeugt wird. Zusammenfassend sind insbesondere folgende bevorzugte Merkmale der Erfindung festzuhalten: Die Erfindung betrifft eine Anlage 10, 1 10, 210, 310, 410, 510, 610 für das Behandeln eines Werkstücks 12 mit einem Prozessflu- id 49, mit einem Werkstückaufnahmebereich 42 für das Aufnehmen des Werkstücks 12 und mit einer Einrichtung 46 für das Beaufschlagen des Werkstücks 12 in dem Werkstückaufnahmebereich 42 mit dem Prozessfluid 49. Die Anlage 10, 1 10, 210, 310, 410, 510, 610 enthält eine verschließbare Arbeitskammer 14, die wenigstens mit einem Teil-Vakuum beaufschlagbar ist, ein in der Arbeitskammer 14 angeordnetes Gehäuse 40 mit einem Saug- anschluss 58, das für das Umgeben eines in dem Werkstückaufnahmebereich 42 aufgenommen Werkstücks 12 dient, und eine mit dem Saugan- schluss 58 durch eine Saugleitung 60 verbundene Absaugvorrichtung 18.

Bezugszeichenliste:

10 Anlage

12 Werkstück

14 Arbeitskammer

16 Innenraum

18 Absaugvorrichtung

20 Vakuumbehälter

22 Fluidleitung

24 Evakuierungseinrichtung

26 Säugpumpe

28 Flüssigkeitsabscheider

29 Ausgang

30 Absperrventil

32 Anschluss

34 Fluidleitung

36 Aufnahmebehälter

38 Absperrventil

40 Gehäuse

42 Werkstückaufnahmebereich

44 Durchtrittsöffnungen

46 Einrichtung

48 Behälter

49 Prozessfluid

50 Fluidleitung

51 Flüssigkeit

52 Düsen

53 Heizeinrichtung

54 Druckerzeuger

55 Düsenöffnung

56 Absperrventil

58 Sauganschluss Saugleitung

Bypassleitung

Ventil

Absperrventil

Kammerteil

Doppelpfeil

Kammerteil

, 70 Abschnitt

Fluidleitung

Belüftungseinrichtung

Zuluftkanal

Absperrventil

Ventil

Schalldämpfer

Fluidströmung

Düsenwerkzeug

Ausnehmung oder Bohrung

Boden 0, 210, 310, 410, 510, 610 Anlage

Claims

Patentansprüche

1 . Anlage (10) für das Behandeln eines Werkstücks (12) mit einem Pro- zessfluid (49), mit einem Werkstückaufnahmebereich (42) für das Aufnehmen des Werkstücks (12), und mit einer Einrichtung (46) für das Beaufschlagen des Werkstücks (12) dem Werkstückaufnahmebereich (42) mit dem Prozessfluid (49), gekennzeichnet durch eine verschließbare Arbeitskammer (14), die wenigstens mit einem Teil- Vakuum beaufschlagbar ist; ein in einem Innenraum (16) der Arbeitskammer (14) angeordnetes Gehäuse (40) mit einem Sauganschluss (58), das für das Umgeben eines in dem Werkstückaufnahmebereich (42) aufgenommen Werkstücks (12) dient, und eine mit dem Sauganschluss (58) durch eine Saugleitung (60) verbundene Absaugvorrichtung (18).

Anlage (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass durch Absaugen der Saugleitung (60) mit der Absaugvorrichtung (18) an dem Sauganschluss (58) des Gehäuses (40) ein Unterdruck erzeugbar ist, der eine Fluidströmung (80) in die Saugleitung (60) hervorruft, die ein in dem Werkstückaufnahmebereich (42) angeordnetes Werkstück (12) beaufschlagt.

3. Anlage (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (40) eine Gehäusewand mit wenigstens einer Durchtrittsöffnung (44) für ein gasförmiges Fluid aufweist, durch die das gasförmige Fluid mit der Absaugvorrichtung (18) durch Erzeugen von Unter- druck an dem Sauganschluss (58) in das Gehäuse (40) eingesaugt werden kann.

4. Anlage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugvorrichtung (18) einen über die Saugleitung (60) belüftbaren Vakuumbehälter (20) und eine Evakuierungseinrichtung (24) für das Evakuieren des Vakuumbehälters (20) aufweist.

5. Anlage (10) Werkstückaufnahmebereich (42) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Ventil (62) für das Freigeben und Sperren der Saugleitung (60).

6. Anlage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Belüftungseinrichtung (72) für das Belüften der Arbeitskammer (14).

7. Anlage (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungseinrichtung (72) ein Ventil (76) enthält, das einen in den Innenraum (16) der Arbeitskammer (14) führenden Strömungsweg für Fluid wahlweise freigibt oder versperrt.

8. Anlage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (40) einen ersten Abschnitt (68) aufweist, der für das Anordnen von Werkstücken (12) in dem Werkstückaufnahmebereich (42) gegenüber einem zweiten Abschnitt (70) des Gehäuses (40) verlagerbar ist; und/oder dass die Arbeitskammer (14) einen ersten

Kammerteil (64) mit dem darin festgelegten Abschnitt (68) des Gehäuses (40) aufweist und einen gegenüber dem ersten Kammerteil (64) zwischen einer Schließ- und einer Öffnungsstellung verlagerbaren weiteren Kannnnerteil (66) mit einem darin festgelegten weiteren Abschnitt (70) des Gehäuses (40) hat, um in der Öffnungsstellung den Werkstückaufnahmebereich (42) für das Zu- und Abführen von Werkstücken (12) freizugeben und in der Schließstellung ein in dem Werkstückaufnahmebereich (42) angeordnetes Werkstück (12) in dem Gehäuse (40) einzuschließen.

9. Anlage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Einrichtung für das Beaufschlagen des Werkstücks

(12) in dem Werkstückaufnahmebereich (42) mit dem Prozessfluid (49) wenigstens eine Düse (52) für das Beaufschlagen des Werkstücks (12) mit dem Prozessfluid (49) durch wenigstens eine in dem Gehäuse (40) angeordnete Düsenöffnung (55) enthält.

10. Anlage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung für das Beaufschlagen des Werkstücks (12) in dem Werkstückaufnahmebereich (42) mit dem Prozessfluid (49) wenigstens ein in einer Ausnehmung und/oder einer Bohrung des Werkstücks (12) anordenbares Düsenwerkzeug (81 ) mit wenigstens einer Düse (52) enthält.

1 1 . Anlage (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung für das Beaufschlagen des Werkstücks (12) in dem Werkstückaufnahmebereich (42) mit dem Prozessfluid (49) eine Fluid- leitung (50) für das Zuführen von Prozessfluid (49) an die wenigstens eine Düse (52) enthält.

12. Anlage (10) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Fluidleitung (50) für das Beaufschlagen des Prozessfluids (49) mit einem Arbeitsdruck p_A ein Druckerzeuger (54) angeordnet ist; und/oder in der Fluidleitung (50) ein Absperrventil (56) angeordnet ist; und/oder ei- ne weitere Saugleitung (60) vorgesehen ist, die für das Absaugen der Fluidleitung (50) auf einer der wenigstens einen Düse (52) zugewandten Seite des Absperrventils (56) mit der Fluidleitung (50) kommuniziert.

Anlage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (40) an die Außenkontur des Werkstücks (12) angepasst ist.

Verfahren für das Behandeln eines Werkstücks (12) gekennzeichnet durch folgende Schritten:

Anordnen des Werkstücks (12) in einem Werkstückaufnahmebereich (42) in einem Gehäuse (40), das sich in einem Innenraum (16) einer wenigstens mit einem Teil-Vakuum beaufschlagbaren Arbeitskammer (14) befindet,

Beaufschlagen des Werkstücks (12) mit einem Prozessfluid (49) in dem Werkstückaufnahmebereich (42); und Darauffolgendes Beaufschlagen des Werkstücks (12) mit einer gasförmigen Fluidströmung (80) durch Anlegen von Unterdruck an die Arbeitskammer (14).

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Be- aufschlagen des Werkstücks (12) mit einem Prozessfluid (49) in dem

Werkstückaufnahmebereich (42) ein Spritzreinigen des Werkstücks (12) mit Prozessfluid (49) in Form von Reinigungsflüssigkeit umfasst und/oder ein darauffolgendes Vakuumtrocknen des Werkstücks (12) in der Arbeitskammer (14) durchgeführt wird.