WO2009144073A2 - Reinigungsvorrichtung und verfahren zur reinigung eines werkstücks - Google Patents

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WO2009144073A2
WO2009144073A2 PCT/EP2009/054226 EP2009054226W WO2009144073A2 WO 2009144073 A2 WO2009144073 A2 WO 2009144073A2 EP 2009054226 W EP2009054226 W EP 2009054226W WO 2009144073 A2 WO2009144073 A2 WO 2009144073A2
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cleaning
gap
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cleaning chamber
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PCT/EP2009/054226
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Inventor
Egon KÄSKE
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Dürr Ecoclean GmbH
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    • 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
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • B08B3/024—Cleaning by means of spray elements moving over the surface to be cleaned
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/08—Cleaning containers, e.g. tanks
    • B08B9/093—Cleaning containers, e.g. tanks by the force of jets or sprays

Definitions

  • the present invention relates to a cleaning device with a cleaning chamber for receiving a workpiece to be cleaned, with a fluid transfer device for transferring at least one fluid into the cleaning chamber and / or from the cleaning chamber, wherein the fluid transfer device comprises at least one nozzle in the form of a gap nozzle extending along a gap axis , by means of which the at least one fluid can be introduced transversely to the gap axis into the cleaning chamber or out of the cleaning chamber.
  • the present invention seeks to provide a cleaning device with which a particularly good cleaning effect can be achieved.
  • the cleaning device comprises a gap nozzle movement device for moving at least a part of the gap nozzle.
  • the cleaning device makes it possible to introduce a fluid distributed along the gap axis of the slotted nozzle into the cleaning chamber or to discharge it from the cleaning chamber.
  • the slit nozzle movement device With the help of the slit nozzle movement device, at least a part of the slit nozzle can be moved so that a fluid transfer direction of the slit nozzle can be changed. In this way, a direction of action of the fluid can be adjusted, so that an optimal cleaning even complex shaped workpieces is achieved.
  • the slotted-nozzle movement device makes it possible to adapt the fluid-transfer direction such that workpiece sections which are difficult to access, for example recesses or undercut regions, can be subjected to a fluid effect. As a result, a so-called "spray shadowing" can be prevented. Due to the good cleaning effect of the cleaning device according to the invention also result in very short cycle times for cleaning a workpiece.
  • the slit nozzle allows a very high liquid throughput per unit time, whereby a particularly good cleaning effect is achieved.
  • the fluid transfer device is arranged within the cleaning chamber, whereby a direct transfer of a fluid into the cleaning chamber and / or from the cleaning chamber is possible.
  • the slit nozzle is movable such that an average fluid transfer direction of the slit nozzle and a workpiece surface to be cleaned at an angle of at least about 30 ° to at most about 70 ° with each other. This makes it possible to achieve a particularly good cleaning effect.
  • a distance between opposing chamber walls of the cleaning chamber is equal to or slightly larger than an extension of the gap nozzle in parallel to the gap axis direction.
  • the effective range of the slit nozzle can be maximized with respect to a given chamber volume.
  • the ratio of a gap width to a gap length of the slit die is between about 1:10 and about 1: 500, more preferably between about 1: 100 and about 1: 200. Such slit dies allow for high fluid transfer.
  • the fluid transfer device comprises a fluid introduction device for introducing at least one fluid into the cleaning chamber. This allows a purging or blow-off operation of the cleaning device.
  • a liquid fluid and / or a gaseous fluid can be introduced into the cleaning chamber. It is preferred if the fluid is pressurizable, for example with a pressure of at least about 1 bar and / or at most about 10 bar.
  • a particularly good cleaning effect is achieved if a liquid fluid and a gaseous fluid can be introduced in succession into the cleaning chamber.
  • the liquid fluid is water, which acts as a cleaning fluid.
  • the gaseous fluid is air, in particular compressed air.
  • the fluid transfer device comprises a fluid discharge device for discharging at least one fluid out of the cleaning chamber. This allows a removal of introduced into the cleaning chamber fluid and / or contaminants from the cleaning chamber.
  • the cleaning chamber is evacuated to allow a particularly good removal of dirt particles.
  • the fluid transfer device forms or comprises both a fluid introduction device and a fluid delivery device. This allows a particularly flexible Cleaning operation.
  • introduction of a fluid into the cleaning chamber and the discharge of a fluid from the cleaning chamber by means of the same slit nozzle it is preferred if the introduction of a fluid into the cleaning chamber and the discharge of a fluid from the cleaning chamber by means of the same slit nozzle.
  • the slit nozzle is pivotable or rotatable by means of the slit nozzle movement device.
  • the slotted nozzle has a particularly large effective range.
  • a pivot angle of the slit nozzle is at least about 90 °, in particular at least about 180 °. It is also advantageous if the gap nozzle is rotatable at least approximately 360 ° or freely.
  • an axis of rotation about which the slit nozzle is pivotable or rotatable, and the slit axis of the slit nozzle are collinear with each other.
  • an axis of rotation about which the slotted nozzle is pivotable or rotatable, and the slit axis of the slotted nozzle are offset from one another. This allows a particularly simple production of a fluid-effective connection between the gap nozzle and a fluid reservoir.
  • the cleaning device comprises a gap width adjusting device for adjusting a gap width of the gap nozzle.
  • the gap width is adjustable depending on the density of the fluid, so that for fluids with higher densities, such as liquids, smaller gap widths can be adjusted and for fluids with lower densities, for example, for gas, especially for compressed air, larger gap widths can be adjusted.
  • at least one gap-limiting element is movable transversely to the gap axis, resulting in a particularly simple adjustability of the gap width. It is also favorable if a distance between at least two gap-limiting elements is adjustable. In particular, opposing gap-limiting elements can be movable relative to each other.
  • the gap width adjusting device comprises at least one adjusting element movable along an adjusting axis.
  • an adjusting element acts, for example, directly or indirectly on at least one gap-limiting element and allows a particularly simple and reliable adjustment of the gap width.
  • the adjustment axis, along which at least one adjusting element of the gap width adjusting device is movable is substantially parallel to the gap axis. This allows a particularly simple and space-saving transmission of a longitudinal movement of the adjusting element in a movement of a gap-limiting element transversely to the gap axis.
  • the adjustment axis can be collinear with a rotation axis of the gap nozzle movement device.
  • a particularly compact gap width adjusting device can be created.
  • the adjusting element is pivotable or rotatable about the adjustment axis. This makes it possible to adjust the gap width of the slit nozzle independently of a pivoting or rotational position of the slit nozzle.
  • the adjusting element is pivotable or rotatable independently of the linear mobility of the adjusting element. This makes it possible to provide a fixed and positionally fixed drive device for the gap width adjustment device. It is particularly preferred if the gap width adjustment device and the gap nozzle movement device can be actuated independently of one another. As a result, the gap width of the slotted nozzle is adjustable independently of whether or how at least a part of the slotted nozzle is moved by means of the slotted-nozzle moving device.
  • the gap width adjusting device and the gap nozzle movement device can preferably be actuated simultaneously, in particular during the introduction or discharge of at least one fluid into the cleaning chamber or out of the cleaning chamber.
  • the cleaning chamber has at least one chamber wall and if a fluid introduction direction of the gap nozzle is adjustable such that at least a portion of at least one chamber wall of the cleaning chamber can be cleaned by means of an introduced fluid.
  • the at least one section of the at least one chamber wall can be rinsed off or blown off, as a result of which a separate cleaning device can be dispensed with.
  • the gap nozzle can be rotated by at least 360 ° in order to clean the cleaning chamber. This allows complete cleaning of chamber walls arranged circumferentially relative to the gap axis. In particular, all the chamber walls of the cleaning device can be cleaned by means of the fluid introduced through the gap nozzle.
  • the cleaning device comprises a fluid conduit device which is in fluid communication with the fluid transfer device for supplying or discharging a fluid and comprises a plurality of fluid lines for mutually different fluids.
  • the fluid conduit device may comprise fluid lines for at least one fluid, for example water and / or cleaning agent, and for at least one gas, for example compressed air and / or one of the cleaning fluid. chamber to be sucked gas. This allows a particularly flexible operation of the cleaning device.
  • the cleaning device comprises a workpiece movement device for moving a workpiece received in the cleaning chamber relative to the gap nozzle.
  • a workpiece movement device for moving a workpiece received in the cleaning chamber relative to the gap nozzle.
  • the workpiece movement device comprises a holding device for holding the workpiece in the cleaning chamber, which may preferably be designed as a bogie, also called a "wheel".
  • a bogie can be rotated at an increased speed due to the effective operation of the movable slit nozzle, thereby achieving cycle time reduction.
  • the mobility of the gap nozzle ensures that a workpiece can be continuously loaded with fluid and that trusses of the bogie do not lead to a spray shadowing on a surface of a workpiece to be cleaned.
  • the workpiece is pivotable about an axis of rotation or rotatable so that it can be cleaned very well.
  • an axis of rotation is substantially parallel to the slot axis, so that a workpiece is evenly cleaned.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the gap nozzle movement device and a workpiece movement device are coupled together in order to match the movements of the gap nozzle and the workpiece to one another.
  • rotational and / or pivoting frequencies of the gap nozzle movement device and the workpiece movement device are matched to one another, so that an "intelligent" movable nozzle system can be created.
  • a particularly preferred embodiment of the invention provides that a rotary or the pitch frequency of the slit-nozzle moving means is equal to an integer multiple of a rotational frequency of the workpiece moving means.
  • the cleaning chamber can be filled with a liquid bath into which at least a portion of a workpiece to be cleaned and / or a gap nozzle opening of the gap nozzle can be immersed.
  • a liquid bath into which at least a portion of a workpiece to be cleaned and / or a gap nozzle opening of the gap nozzle can be immersed.
  • the workpiece to be cleaned can be acted upon and cleaned with a fluid discharged from the gap nozzle, wherein a particularly efficient and quiet operation of the cleaning device is made possible.
  • Such a type of cleaning is also called "injection flood washing".
  • the invention furthermore relates to a method for cleaning a workpiece, in which a workpiece is arranged in a cleaning chamber and at least one fluid is introduced into the cleaning chamber transversely to the gap axis by a fluid transfer device which comprises a nozzle in the form of a gap nozzle extending along a gap axis or discharged from the cleaning chamber.
  • the invention has the further object of providing a method for cleaning a workpiece, with which a particularly good cleaning effect can be achieved.
  • the cleaning device according to the invention is particularly suitable for carrying out the method according to the invention for cleaning a workpiece.
  • the blank value indicates the degree of contamination of the cleaning chamber with impurities, which remain after a cleaning process in the cleaning chamber and can negatively influence a subsequent cleaning process.
  • FIG. 1 shows a schematic front view of a first embodiment of a cleaning device with a slotted nozzle and with a slotted nozzle moving device
  • Fig. 2 is a schematic side view of the cleaning device
  • Fig. 3 is a schematic section through the slit nozzle along the line
  • Fig. 6 is a fragmentary schematic section through a second
  • Embodiment of a cleaning device Embodiment of a cleaning device.
  • cleaning device for cleaning a workpiece comprises a container 102 which defines a cleaning chamber 104.
  • the container 102 is essentially hollow-cylindrical and has a cylinder jacket-shaped chamber wall 106, which adjoins a first end wall 108 and a second end wall 110.
  • the container 102 has a container axis 112, which corresponds to the cylinder axis of the chamber wall 106.
  • the container 102 serves to receive a laundry in the form of a workpiece 114 to be cleaned, which is shown schematically in FIGS. 1 and 2.
  • the cleaning device 100 further comprises a gap nozzle 116 which extends along a gap nozzle axis 118.
  • the slit nozzle 116 is arranged in a relation to the direction of gravity upper portion of the cleaning chamber 104.
  • the gap axis 118 is preferably parallel to the container axis 112.
  • the split nozzle 116 extends along the split axis 118 between a first split nozzle end 120 and a second split nozzle end 122.
  • the first split nozzle end 120 is disposed adjacent to the first end wall 108 of the cleaning chamber 104.
  • the second gap nozzle end 122 is arranged adjacent to the second end face 110 of the cleaning chamber 104.
  • the gap nozzle 116 comprises a first gap delimiting element 124 and a second gap delimiting element 126.
  • the gap delimiting elements 124, 126 define a gap whose length corresponds to the extent of the gap delimiting elements 124 and 126 in a direction parallel to the gap axis 118 and whose width 128 corresponds to the distance between opposing gap delimiting surfaces 130 , 132 corresponds.
  • the cleaning device 100 further comprises a housing 134 with a substantially cylinder-jacket-shaped housing wall 136.
  • the housing wall 136 defines a cylindrical fluid space 138, which is in fluid communication with the gap nozzle 116.
  • the housing 134 has a housing axis 140, which extends substantially parallel to the slot axis 118.
  • the housing 134 further has a drive section 142, which is non-rotatably connected to the housing wall 136.
  • the drive section 142 is rotatable about a rotation axis 146 by means of a slit-nozzle moving device 144.
  • the axis of rotation 146 is collinear with the housing axis 140.
  • the cleaning device 100 further comprises a fluid conduit means 148 having a plurality of fluid conduits for mutually different fluids.
  • the fluid conduit means 148 includes a first fluid conduit 150, a second fluid conduit 152, and a third fluid conduit 154.
  • the fluid conduits 150, 152, and 154 are in fluid communication with a common fluid conduit 156, which in turn is in fluid communication with the fluid space 138.
  • the first fluid line 150 is associated with a first pump 158 and a first valve 160.
  • the second fluid line 152 is associated with a second pump 162 and a second valve 164.
  • the third fluid line is associated with a third pump 166 and a third valve 168.
  • the first pump 158 and the second pump 162 serve to deliver a fluid into the fluid chamber 138 and from there via the slotted nozzle 116 into the cleaning chamber 104.
  • the third pump 166 serves to request a fluid received in the cleaning chamber 104.
  • the fluid flow through the lines 150, 152, 154 is in each case controllable by means of the valves 160, 164, 168.
  • a fluid to be introduced into the cleaning chamber can be taken from a reservoir, not shown in the drawing. Additionally or alternatively, a fluid received in the cleaning chamber can be removed and reintroduced into the cleaning chamber by means of the gap nozzle.
  • a pump can be used which acts to discharge the fluid from the cleaning chamber as a return pump.
  • the return pump is also used to re-introduce the discharged fluid into the cleaning chamber. It is advantageous to filter fluid discharged from the cleaning chamber before re-introduction into the cleaning chamber by means of a filter device.
  • the common fluid line 156 opens at a connection pipe 170, which passes through the second end wall 110 and projects into the container 102.
  • a swivel joint 172 is provided, which can also be referred to as a "swivel joint".
  • connection tube 170 forms a central access to the fluid space 138. This access can be used to fill the cleaning chamber 104 with a liquid, to spray a liquid out of the gap nozzle 116 into the cleaning chamber, to blow a gas out of the gap nozzle 116 into the cleaning chamber and be used to evacuate the cleaning chamber.
  • the cleaning device 100 further comprises a gap width adjuster 174 for adjusting the gap width 128 of the splitting nozzle 116 (FIG. 3).
  • the gap width adjusting device 174 comprises, for example, a drive device 176 designed in the form of a motor for driving a movement of a drive element 178 along an adjustment axis 180.
  • the drive element 178 passes through a pipe wall 182 of the connection pipe 170 and is sealed relative to the pipe wall 182 by means of a sealing device 184.
  • the drive element 178 ends with its end facing away from the drive device 176 at a rotary coupling 186.
  • the rotary coupling 186 is disposed within the fluid space 138.
  • the drive element 178 and an adjusting element 188 are rotationally coupled to each other. This means that by means of the rotary joint 186, a linear movement along the adjustment axis 180 of the drive member 178 on the adjusting member 188 is transferable, however, that a rotational movement of the adjusting member 188 about the rotation axis 146 is not transmitted to the drive member 178.
  • the adjusting element 188 is designed in the form of a rod which extends along the adjustment axis 180.
  • the adjustment axis 180 and the rotation axis 146 are collinear.
  • the adjusting element 188 is rotatably mounted about the axis of rotation 146 by means of a first bearing 190 and by means of a second bearing 192.
  • the bearings 190, 192 are fixedly connected to the housing 134.
  • the gap width adjusting device 174 further comprises a transmission device 194 (FIGS. 4 and 5), by means of which a linear movement of the adjusting element 188 along the adjustment axis 180 into a movement of the gap limiting elements 124, 126 transversely to the gap axis 118 can be translated.
  • the transmission device 194 comprises two spaced apart brackets 196, which are each rotatably connected to the adjusting element 188.
  • the bracket 196 are rotatably connected to two pins 198, 200 respectively.
  • the pins 198, 200 extend in the vertical direction to the adjustment axis 180.
  • Each first pin 198 engages in each case a first link 202 of the first gap-limiting element 124.
  • Each second pin 200 engages in each case a second link 204 of the second gap-limiting element 126th
  • Each first link 202 is formed in a first bearing portion 206 of the first gap-limiting element 124, which is part of the first gap-limiting element 124.
  • the first bearing portion 206 extends substantially perpendicular to the first gap-limiting surface 130 and is supported on a first guide element 208, which is fixedly connected to the housing wall 136.
  • Each second gate 204 is formed in a second bearing portion 210, which is part of the second gap-limiting element 126.
  • the second bearing portion 210 extends substantially perpendicular to the second gap-limiting surface 132 and is supported on a second guide element 212, which is fixedly connected to the housing wall 136.
  • the scenes 202, 204 extend obliquely to the slot axis 118th
  • the slit nozzle 116 is part of a fluid transfer device 214.
  • the fluid transfer device 214 makes it possible to introduce a fluid through the slotted nozzle 116 into the cleaning chamber 104 and / or to discharge a fluid from the cleaning chamber 104.
  • the above-described cleaning device 100 functions as follows:
  • a holding device 216 (FIG. 2) can be used for holding the workpiece 114.
  • the workpiece 114 is relative to the receiving chamber 104 fixable and / or relative to a workpiece-moving device, which is not shown in the drawing for reasons of clarity.
  • a workpiece movement device makes it possible to rotate the holding device 216 with the workpiece 114 about a rotation axis 218.
  • the axis of rotation 218 is parallel to the slot axis 118.
  • the cleaning chamber 104 may be filled with a liquid, such as water, into which the workpiece 114 is immersed.
  • a liquid such as water
  • the filling of the cleaning chamber 104 can be carried out, for example, by using the first pump 158 and the first fluid line 150 of the fluid line device 148 and by using the fluid transfer device 214 by discharging a preferably filtered liquid from the gap nozzle 116 into the cleaning chamber.
  • the cleaning chamber 104 can be filled with liquid by means of the gap nozzle 116 in a short period of time. In the same period of time, the cleaning chamber 104 can also be emptied (for example by means of a cleaning chamber outlet not shown in the drawing, which is arranged, for example, at a lower end of the container 102 relative to the direction of gravity), so that a bath in the cleaning chamber circulates at a high frequency can be. Overall, this results in very low non-productive times in addition to the actual cleaning times.
  • a fluid can be discharged in the direction of the workpiece 114 by means of the slotted nozzle 116.
  • This fluid has an average fluid transfer direction 220.
  • the middle fluid transfer direction 220 is adjustable by rotation of the slit axis 116 about the axis of rotation 146 by means of the slotted nozzle moving device 144.
  • the mean fluid transfer direction 220 is adjusted to include an angle 224 of at least about 30 ° to at most about 70 ° with a workpiece surface 222 to be cleaned.
  • the workpiece 114 may be cleaned by means of a first fluid in the form of a preferably filtered liquid.
  • the first fluid may be identical to the fluid previously possibly introduced for flooding the cleaning chamber.
  • the first fluid is supplied to the fluid space 138 and thus the gap nozzle 116 by means of the first fluid line 150.
  • the first valve 160 is opened.
  • the second valve 164 and the third valve 168 are closed.
  • the first pump 158 the first fluid is pressurized and conveyed into the fluid space 138. From there, the fluid passes through the gap formed between the gap delimiting elements 124 and 126 along the gap axis 118 distributed in the cleaning chamber 104.
  • the housing 134 is freely rotatable about the axis of rotation 146, so that the mean fluid transfer direction 220 is adjustable in any desired angular directions.
  • the discharge of the fluid can be done with a very high compared to conventional systems fluid flow of, for example, 40 liters per second. With a gap length of 60 cm measured parallel to the gap axis 118 and a gap width 128 of 0.4 cm, a discharge rate of 16.7 m / s results. In flood washing, in which the workpiece 114 is immersed in a liquid, at such a discharge rate, a flow directed towards an outlet of the cleaning chamber 104 can be achieved at a flow rate of 70 mm / s. As a result, particles to be removed from the workpiece 114 can be effectively released and / or conveyed away.
  • the nip nozzle 116 and / or the workpiece 114 may be moved.
  • the movements of the gap nozzle 116 and the workpiece 114 are coupled together, so that a particularly complete and good cleaning of the workpiece 114 is possible.
  • the second fluid is preferably gaseous and is in particular formed by compressed air.
  • the second valve 164 When the second valve 164 is open, the second fluid can be supplied to the fluid space 138 with the aid of the second pump 162.
  • the first valve 160 and the third valve 168 are closed. In this way, the second fluid can be discharged through the gap nozzle 116 in the direction of the workpiece 114.
  • the third pump 166 may act as a vacuum pump, so that after opening the third valve 168 and closing the first valve 160 and the second valve 164 in the cleaning chamber 104 contained fluid can be sucked through the slit nozzle 116 and the fluid space 138. As a result, a particularly good cleaning of the workpiece 114 is made possible.
  • the cleaning device 100 may also be used to clean the chamber wall 106.
  • the cleaning chamber 104 is preferably emptied with the aid of the pump 166 and a workpiece 114 possibly received in the cleaning chamber 104 is removed.
  • a fluid in particular a liquid
  • the slotted nozzle 116 by means of the slotted nozzle 116, the inner sides of the chamber wall 106 can be acted upon with a fluid.
  • the gap nozzle movement device 144 is moved about the rotation axis 146 by at least 360 ° or beyond. As a result, an effective and easy cleaning of the entire chamber wall 106 is possible.
  • the gap width 128, which is determined by the distance of the gap boundary surfaces 130 and 132, can be adjusted.
  • the drive device 176 is driven in such a way that the drive element 178 is a lifting movement along the adjustment axis 180 performs.
  • This movement is transmitted to the adjusting element 188 by means of the rotary joint 186.
  • the movement of the adjusting member 188 along the adjustment axis 180 is transmitted by means of the bracket 196 on the pins 198 and 200.
  • the plungers 198, 200 immersed in the scenes 202, 204 of the gap limiting elements 124, 126 are moved along the adjustment axis 180 in a direction parallel to the adjustment axis 180 during a movement of the adjustment element 188.
  • the gap nozzle 116 is shown with a maximum gap width 128.
  • a movement of the adjusting element 188 in the direction of the first gap nozzle end 120 causes a displacement of the pins 198, 200 in the direction of the first gap nozzle end 120.
  • the gap limiting elements 124, 126 assigned to the respective pins 198, 200 become inwardly in the direction of the gap axis 118 too moved.
  • the gap width 128 is reduced.
  • An enlargement of the gap width 128 takes place in a corresponding manner by movement of the adjusting element 188 in the direction of the second gap nozzle end 122.
  • the gap width 128 is adjusted in dependence on the density of the fluid flowing through the slotted nozzle 116.
  • a smaller gap 128 is preferred for higher density fluids, such as liquids; for lower density fluids, such as compressed air, a larger gap width 128 is preferred.
  • a second embodiment of a cleaning device 100 shown in FIG. 6 for cleaning a workpiece 114 differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the second embodiment does not have a gap width adjuster and is fixed to a chamber wall 106 of a cleaning chamber 104 connected housing 134 has.
  • a connecting device 226 is provided, which is welded to both the chamber wall 106 and the housing wall 136.
  • the connection device 226 has a fluid channel 228 which brings the fluid space 138 of the housing 134 into fluid communication with a slotted nozzle 116 of a fluid transfer device 214.
  • the split nozzle 116 is in fluid communication with the cleaning chamber 104.
  • the slotted nozzle 116 has two gap-limiting elements 124, 126 which are each pivotable about a pivot axis 230, 232.
  • the pivot axes 230, 232 are parallel to each other.
  • the second embodiment of the cleaning device 100 shown in FIG. 2 agrees with respect to structure and function with the first embodiment shown in FIG. 1, to the above description of which reference is made in this regard.

Abstract

Um eine Reinigungsvorrichtung (100) mit einer Reinigungskammer (104) zur Aufnahme eines zu reinigenden Werkstücks (114), mit einer Fluidtransfereinrichtung zum Transferieren mindestens eines Fluids in die Reinigungskammer und/oder aus der Reinigungskammer, wobei die Fluidtransfereinrichtung mindestens eine Düse in Form einer sich entlang einer Spaltachse (118) erstreckenden Spaltdüse (116) umfasst, mittels welcher das mindestens eine Fluid quer zu der Spaltachse in die Reinigungskammer einbringbar oder aus der Reinigungskammer ausbringbar ist, zu schaffen, mit welcher eine besonders gute Reinigungswirkung erzielbar ist, wird vorgeschlagen, dass die Reinigungsvorrichtung eine Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung (144) zum Bewegen zumindest eines Teils der Spaltdüse umfasst.

Description

Reinigungsvorrichtung und Verfahren zur Reinigung eines Werkstücks
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung mit einer Reinigungskammer zur Aufnahme eines zu reinigenden Werkstücks, mit einer Fluidtransfereinrichtung zum Transferieren mindestens eines Fluids in die Reinigungskammer und/oder aus der Reinigungskammer, wobei die Fluidtransfereinrichtung mindestens eine Düse in Form einer sich entlang einer Spaltachse erstreckenden Spaltdüse umfasst, mittels welcher das mindestens eine Fluid quer zu der Spaltachse in die Reinigungskammer einbringbar oder aus der Reinigungskammer ausbringbar ist.
Aus der DE 37 02 675 Al ist eine Vorrichtung zum Nassreinigen von Werkstücken bekannt, welche eine Langspaltdüse zur Erzeugung eines messerartigen Hochdruck-Spritzstrahls aufweist.
Aus der DE 33 33 802 Al ist eine Spülvorrichtung zum Ausschleudern eines vorhangartigen Strahls aus Reinigungsflüssigkeit bekannt.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Reinigungsvorrichtung zu schaffen, mit welcher eine besonders gute Reinigungswirkung erzielbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Reinigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Reinigungsvorrichtung eine Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung zum Bewegen zumindest eines Teils der Spaltdüse umfasst.
Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung ermöglicht es, ein Fluid entlang der Spaltachse der Spaltdüse verteilt in die Reinigungskammer einzubringen oder aus der Reinigungskammer auszubringen. Mit Hilfe der Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung kann zumindest ein Teil der Spaltdüse so bewegt werden, dass eine Fluidtransferrichtung der Spaltdüse veränderbar ist. Auf diese Weise kann eine Wirkrichtung des Fluids angepasst werden, so dass eine optimale Reinigung auch komplex geformter Werkstücke erreicht wird. Insbesondere ermöglicht es die Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung, die Fluidtransferrichtung so anzupassen, dass schwer zugängliche Werkstückabschnitte, beispielsweise Ausnehmungen oder Hinterschnittbereiche, einer Fluidwirkung ausgesetzt werden können. Hierdurch kann eine sogenannte "Spritzschattenbildung" verhindert werden. Aufgrund der guten Reinigungswirkung der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung ergeben sich außerdem sehr kurze Taktzeiten zur Reinigung eines Werkstücks.
Die Spaltdüse ermöglicht einen sehr hohen Flüssigkeitsdurchsatz pro Zeiteinheit, wodurch eine besonders gute Reinigungswirkung erzielt wird.
Vorzugsweise ist die Fluidtransfereinrichtung innerhalb der Reinigungskammer angeordnet, wodurch ein direkter Transfer eines Fluids in die Reinigungskammer und/oder aus der Reinigungskammer möglich ist.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Spaltdüse derart bewegbar ist, dass eine mittlere Fluidtransferrichtung der Spaltdüse und eine zu reinigende Werkstückoberfläche einen Winkel von mindestens ungefähr 30° bis höchstens ungefähr 70° miteinander einschließen. Hierdurch lässt sich eine besonders gute Reinigungswirkung erzielen.
Vorzugsweise ist ein Abstand zwischen einander gegenüberliegenden Kammerwänden der Reinigungskammer gleich oder geringfügig größer als eine Ausdehnung der Spaltdüse in zu der Spaltachse paralleler Richtung. Hierdurch kann der Wirkbereich der Spaltdüse bezogen auf ein vorgegebenes Kammervolumen maximiert werden. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis einer Spaltweite zu einer Spaltlänge der Spaltdüse zwischen ungefähr 1 : 10 und ungefähr 1 : 500, insbesondere zwischen ungefähr 1 : 100 und ungefähr 1 : 200. Solche Spaltdüsen ermöglichen einen hohen Fluidtransfer.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Fluid- transfereinrichtung eine Fluideinbringeinrichtung zum Einbringen mindestens eines Fluids in die Reinigungskammer umfasst. Hierdurch ist ein Spül- oder Abblasbetrieb der Reinigungsvorrichtung ermöglicht.
Insbesondere kann ein flüssiges Fluid und/oder ein gasförmiges Fluid in die Reinigungskammer eingebracht werden. Bevorzugt ist es, wenn das Fluid druckbeaufschlagbar ist, beispielsweise mit einem Druck von mindestens ungefähr 1 bar und/oder höchstens ungefähr 10 bar.
Eine besonders gute Reinigungswirkung wird erzielt, wenn ein flüssiges Fluid und ein gasförmiges Fluid zeitlich aufeinander folgend in die Reinigungskammer einbringbar sind.
Beispielsweise handelt es sich bei dem flüssigen Fluid um Wasser, welches als Reinigungsfluid wirkt. Beispielsweise handelt es sich bei dem gasförmigen Fluid um Luft, insbesondere um Druckluft.
Bevorzugt ist es, wenn die Fluidtransfereinrichtung eine Fluidausbringeinrich- tung zum Ausbringen mindestens eines Fluids aus der Reinigungskammer umfasst. Dies ermöglicht einen Abtransport eines in die Reinigungskammer eingebrachten Fluids und/oder von Schmutzstoffen aus der Reinigungskammer. In vorteilhafter Weise ist die Reinigungskammer evakuierbar, um einen besonders guten Abtransport von Schmutzpartikeln zu ermöglichen.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bildet oder umfasst die Fluidtransfereinrichtung sowohl eine Fluideinbringeinrichtung als auch eine Fluidausbringeinrichtung. Dies ermöglicht einen besonders flexiblen Reinigungsbetrieb. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn das Einbringen eines Fluids in die Reinigungskammer und das Ausbringen eines Fluids aus der Reinigungskammer mittels derselben Spaltdüse erfolgt.
Vorzugsweise ist die Spaltdüse mittels der Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung schwenkbar oder drehbar. Hierdurch weist die Spaltdüse einen besonders großen Wirkbereich auf. Vorzugsweise beträgt ein Schwenkwinkel der Spaltdüse mindestens ungefähr 90°, insbesondere mindestens ungefähr 180°. Günstig ist es ferner, wenn die Spaltdüse um mindestens ungefähr 360° oder frei drehbar ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind eine Drehachse, um welche die Spaltdüse schwenkbar oder drehbar ist, und die Spaltachse der Spaltdüse miteinander kollinear. Hierdurch kann eine besonders kompakte Fluidtransfer- einrichtung geschaffen werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind eine Drehachse, um welche die Spaltdüse schwenkbar oder drehbar ist, und die Spaltachse der Spaltdüse zueinander versetzt. Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellung einer fluidwirksamen Verbindung zwischen der Spaltdüse und einem Fluidvorrat.
In vorteilhafter Weise umfasst die Reinigungsvorrichtung eine Spaltweiten-Einstelleinrichtung zur Einstellung einer Spaltweite der Spaltdüse. Dies ermöglicht es, die Geometrie der Spaltdüse an unterschiedliche Fluidströme und/oder unterschiedliche Fluiddichten anpassen zu können. Beispielsweise ist die Spaltweite in Abhängigkeit der Dichte des Fluids einstellbar, so dass für Fluide mit höheren Dichten, beispielsweise für Flüssigkeiten, kleinere Spaltweiten eingestellt werden können und für Fluide mit geringeren Dichten, beispielsweise für Gas, insbesondere für Druckluft, größere Spaltweiten eingestellt werden können. Vorzugsweise ist mindestens ein Spaltbegrenzungselement quer zu der Spaltachse bewegbar, wodurch sich eine besonders einfache Einstellbarkeit der Spaltweite ergibt. Günstig ist es ferner, wenn ein Abstand zwischen mindestens zwei Spaltbegrenzungselementen einstellbar ist. Insbesondere können einander gegenüberliegende Spaltbegrenzungselemente relativ zueinander bewegbar sein.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Spaltweiten-Einstelleinrichtung mindestens ein längs einer Verstellachse bewegbares Einstellelement. Ein solches Einstellelement wirkt beispielsweise direkt oder indirekt auf mindestens ein Spaltbegrenzungselement und ermöglicht eine besonders einfache und zuverlässige Einstellung der Spaltweite.
Vorzugsweise ist die Verstellachse, entlang welcher mindestens ein Einstellelement der Spaltweiten-Einstelleinrichtung bewegbar ist, im Wesentlichen parallel zu der Spaltachse. Dies ermöglicht eine besonders einfache und raumsparende Übertragung einer Längsbewegung des Einstellelements in eine Bewegung eines Spaltbegrenzungselements quer zu der Spaltachse.
Insbesondere kann die Verstellachse kollinear mit einer Drehachse der Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung sein. Hierdurch kann eine besonders kompakte Spaltweiten-Einstelleinrichtung geschaffen werden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Einstellelement um die Verstellachse schwenkbar oder drehbar ist. Dies ermöglicht es, die Spaltweite der Spaltdüse unabhängig von einer Schwenk- oder Drehlage der Spaltdüse einstellen zu können.
Günstig ist es ferner, wenn das Einstellelement unabhängig von der linearen Bewegbarkeit des Einstellelements schwenkbar oder drehbar ist. Dies ermöglicht es, eine ortsfeste und lagefeste Antriebseinrichtung für die Spaltweiten- Einstelleinrichtung vorzusehen. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Spaltweiten-Einstelleinrichtung und die Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung voneinander unabhängig betätigbar sind. Hierdurch ist die Spaltweite der Spaltdüse unabhängig davon einstellbar, ob oder wie zumindest ein Teil der Spaltdüse mittels der Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung bewegt wird.
Die Spaltweiten-Einstelleinrichtung und die Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung sind vorzugsweise gleichzeitig betätigbar, insbesondere während des Einbringens oder Ausbringens mindestens eines Fluids in die Reinigungskammer oder aus der Reinigungskammer.
Bevorzugt ist es ferner, wenn die Reinigungskammer mindestens eine Kammerwand aufweist und wenn eine Fluideinbringrichtung der Spaltdüse derart einstellbar ist, dass mindestens ein Abschnitt mindestens einer Kammerwand der Reinigungskammer mittels eines eingebrachten Fluids abreinigbar ist. Beispielsweise kann der mindestens eine Abschnitt der mindestens einen Kammerwand abgespült oder abgeblasen werden, wodurch auf eine separate Reinigungseinrichtung verzichtet werden kann.
Insbesondere ist zur Reinigung der Reinigungskammer die Spaltdüse um mindestens 360° drehbar. Dies ermöglicht eine vollständige Abreinigung von relativ zu der Spaltachse umfangseitig angeordneten Kammerwänden. Insbesondere sind sämtliche Kammerwände der Reinigungsvorrichtung mittels des durch die Spaltdüse eingebrachten Fluids abreinigbar.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Reinigungsvorrichtung eine Fluidleitungseinrichtung, welche zum Zuleiten oder Ableiten eines Fluids in Fluidverbindung mit der Fluidtransfereinrichtung steht und eine Mehrzahl von Fluidleitungen für voneinander verschiedene Fluide umfasst. Beispielsweise kann die Fluidleitungseinrichtung Fluidleitungen für mindestens eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser und/oder Reinigungsmittel, und für mindestens ein Gas, beispielsweise für Druckluft und/oder ein aus der Reinigungs- kammer abzusaugendes Gas, umfassen. Dies ermöglicht einen besonders flexiblen Betrieb der Reinigungsvorrichtung.
Günstig ist es ferner, wenn die Reinigungsvorrichtung eine Werkstück- Bewegungseinrichtung zum Bewegen eines in der Reinigungskammer aufgenommenen Werkstücks relativ zu der Spaltdüse umfasst. Mittels einer solchen Werkstück-Bewegungseinrichtung ist ein Werkstück relativ zu der Reinigungskammer bewegbar und/oder gemeinsam mit der Reinigungskammer bewegbar.
Beispielsweise umfasst die Werkstück-Bewegungseinrichtung eine Haltevorrichtung zum Halten des Werkstücks in der Reinigungskammer, welche vorzugsweise als Drehgestell, auch "Rhönrad" genannt, ausgebildet sein kann. Ein solches Drehgestell kann aufgrund der effektiven Arbeitsweise der beweglichen Spaltdüse mit einer erhöhten Drehzahl gedreht werden, wodurch eine Taktzeitverkürzung erreicht wird. Durch die Bewegbarkeit der Spaltdüse wird erreicht, dass ein Werkstück durchgehend mit Fluid beschlagt werden kann und dass Traversen des Drehgestells nicht zu einer Spritzschattenbildung auf einer Oberfläche eines zu reinigenden Werkstücks führen.
Vorzugsweise ist das Werkstück um eine Rotationsachse schwenkbar oder rotierbar, so dass es besonders gut gereinigt werden kann. Insbesondere ist eine solche Rotationsachse im Wesentlichen parallel zu der Spaltachse, so dass ein Werkstück gleichmäßig abreinigbar ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung und eine Werkstück-Bewegungseinrichtung miteinander gekoppelt sind, um die Bewegungen der Spaltdüse und des Werkstücks aufeinander abzustimmen. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn Dreh- und/oder Schwenkfrequenzen der Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung und der Werkstück-Bewegungseinrichtung aufeinander abgestimmt sind, so dass ein "intelligentes" bewegliches Düsensystem geschaffen werden kann. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass eine Dreh- oder Schwenkfrequenz der Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung gleich einem ganzzahligen Vielfachen einer Dreh- oder Schwenkfrequenz der Werkstück- Bewegungseinrichtung ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Reinigungskammer mit einem Flüssigkeitsbad füllbar, in welches zumindest ein Abschnitt eines zu reinigenden Werkstücks und/oder eine Spaltdüsenöffnung der Spaltdüse eintauchbar ist. Durch Eintauchen eines zu reinigenden Werkstücks in das Flüssigkeitsbad können Verunreinigungen von dem Werkstück abgewaschen oder aufgeweicht werden. Durch Eintauchen einer Spaltdüsenöffnung der Spaltdüse wird ein besonders spritzarmer Fluidaustrag ermöglicht. Durch gleichzeitiges Eintauchen zumindest eines Abschnitts eines zu reinigenden Werkstücks und der Spaltdüsenöffnung der Spaltdüse in das Flüssigkeitsbad kann das zu reinigende Werkstück mit einem aus der Spaltdüse ausgetragenen Fluid beaufschlagt und gereinigt werden, wobei ein besonders effizienter und geräuscharmer Betrieb der Reinigungsvorrichtung ermöglicht ist. Eine solche Art der Reinigung wird auch als "Injektionsflutwaschen" bezeichnet.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Reinigung eines Werkstücks, bei welchem ein Werkstück in einer Reinigungskammer angeordnet wird und mindestens ein Fluid durch eine Fluidtransfereinrichtung, welche eine Düse in Form einer sich entlang einer Spaltachse erstreckenden Spaltdüse umfasst, quer zu der Spaltachse in die Reinigungskammer eingebracht oder aus der Reinigungskammer ausgebracht wird.
Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung eines Werkstücks zu schaffen, mit welchem eine besonders gute Reinigungswirkung erzielbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Reinigung eines Werkstücks der vorstehend genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest ein Teil der Spaltdüse relativ zu der Reinigungskammer bewegt wird. Besondere Ausgestaltungen und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind bereits vorstehend im Zusammenhang mit den besonderen Ausgestaltungen und den Vorteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert worden.
Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung eignet sich insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reinigung eines Werkstücks.
Durch eine geringe Anzahl von Zu- und Abgängen der Reinigungskammer und durch eine Spülung der Abgänge wird eine effektive Reinigung mit einem geringen Blindwert erreicht. Der Blindwert gibt den Grad der Kontaminierung der Reinigungskammer mit Verunreinigungen an, welche nach einem Reinigungsvorgang in der Reinigungskammer verbleiben und einen folgenden Reinigungsvorgang negativ beeinflussen können.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
In den Zeichnungen zeigen :
Fig. 1 eine schematische Vorderansicht einer ersten Ausführungsform einer Reinigungsvorrichtung mit einer Spaltdüse und mit einer Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Reinigungsvorrichtung aus
Fig. 1;
Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch die Spaltdüse längs der Linie
3-3 in Fig. 2;
Fig. 4 einen Schnitt durch die Spaltdüse längs der Linie 4-4 in Fig. 3; Fig. 5 einen Schnitt durch die Spaltdüse längs der Linie 5-5 in Fig. 4; und
Fig. 6 einen ausschnittsweisen schematischen Schnitt durch eine zweite
Ausführungsform einer Reinigungsvorrichtung.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Eine in der Fig. 1 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete Reinigungsvorrichtung zur Reinigung eines Werkstücks umfasst einen Behälter 102, welcher eine Reinigungskammer 104 begrenzt.
Der Behälter 102 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch und weist eine zylinder- mantelförmige Kammerwand 106 auf, welche an eine erste Stirnwand 108 und an eine zweite Stirnwand 110 grenzt. Der Behälter 102 weist eine Behälterachse 112 auf, welche der Zylinderachse der Kammerwand 106 entspricht.
Der Behälter 102 dient zur Aufnahme eines Waschguts in Form eines zu reinigenden Werkstücks 114, welches in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt ist.
Die Reinigungsvorrichtung 100 umfasst ferner eine Spaltdüse 116, welche sich entlang einer Spaltdüsenachse 118 erstreckt. Die Spaltdüse 116 ist in einem bezogen auf die Schwerkraftrichtung oberen Bereich der Reinigungskammer 104 angeordnet. Die Spaltachse 118 ist vorzugsweise parallel zu der Behälterachse 112.
Die Spaltdüse 116 erstreckt sich entlang der Spaltachse 118 zwischen einem ersten Spaltdüsenende 120 und einem zweiten Spaltdüsenende 122. Das erste Spaltdüsenende 120 ist benachbart zu der ersten Stirnwand 108 der Reinigungskammer 104 angeordnet. Das zweite Spaltdüsenende 122 ist benachbart zu der zweiten Stirnseite 110 der Reinigungskammer 104 angeordnet. Die Spaltdüse 116 umfasst ein erstes Spaltbegrenzungselement 124 und ein zweites Spaltbegrenzungselement 126. Die Spaltbegrenzungselemente 124, 126 begrenzen einen Spalt, dessen Länge der Ausdehnung der Spaltbegrenzungselemente 124 und 126 in zu der Spaltachse 118 paralleler Richtung entspricht und dessen Weite 128 dem Abstand einander gegenüberliegender Spaltbegrenzungsflächen 130, 132 entspricht.
Die Reinigungsvorrichtung 100 umfasst ferner ein Gehäuse 134 mit einer im Wesentlichen zylindermantelförmigen Gehäusewand 136. Die Gehäusewand 136 begrenzt einen zylindrischen Fluidraum 138, welcher in Fluidverbindung mit der Spaltdüse 116 steht.
Das Gehäuse 134 weist eine Gehäuseachse 140 auf, welche sich im Wesentlichen parallel zu der Spaltachse 118 erstreckt.
Das Gehäuse 134 weist ferner einen Antriebsabschnitt 142 auf, welcher drehfest mit der Gehäusewand 136 verbunden ist. Der Antriebsabschnitt 142 ist mit Hilfe einer Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung 144 um eine Drehachse 146 drehbar. Die Drehachse 146 ist kollinear mit der Gehäuseachse 140.
Die Reinigungsvorrichtung 100 umfasst ferner eine Fluidleitungseinrichtung 148 mit einer Mehrzahl von Fluidleitungen für voneinander verschiedene Fluide. Beispielsweise umfasst die Fluidleitungseinrichtung 148 eine erste Fluidleitung 150, eine zweite Fluidleitung 152 und eine dritte Fluidleitung 154. Die Fluidleitungen 150, 152 und 154 sind in Fluidverbindung mit einer gemeinsamen Fluidleitung 156 bringbar, welche ihrerseits in Fluidverbindung mit dem Fluidraum 138 steht.
Der ersten Fluidleitung 150 ist eine erste Pumpe 158 und ein erstes Ventil 160 zugeordnet. Der zweiten Fluidleitung 152 ist eine zweite Pumpe 162 und ein zweites Ventil 164 zugeordnet. Der dritten Fluidleitung ist eine dritte Pumpe 166 und ein drittes Ventil 168 zugeordnet. Die erste Pumpe 158 und die zweite Pumpe 162 dienen dazu, ein Fluid in den Fluidraum 138 und von dort aus über die Spaltdüse 116 in die Reinigungskammer 104 zu fördern.
Die dritte Pumpe 166 dient dazu, ein in der Reinigungskammer 104 aufgenommenes Fluid abzufordern. Der Fluidstrom durch die Leitungen 150, 152, 154 ist jeweils mit Hilfe der Ventile 160, 164, 168 steuerbar.
Ein in die Reinigungskammer einzubringendes Fluid kann einem in der Zeichnung nicht dargestellten Vorratsbehälter entnommen werden. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann ein in der Reinigungskammer aufgenommenes Fluid abgeführt und mittels der Spaltdüse wieder in die Reinigungskammer eingebracht werden. Hierfür kann eine Pumpe eingesetzt werden, welche zum Abführen des Fluids aus der Reinigungskammer als Rückführpumpe wirkt. Vorzugsweise wird die Rückführpumpe auch zum erneuten Einbringen des abgeführten Fluids in die Reinigungskammer verwendet. Es ist vorteilhaft, aus der Reinigungskammer abgeführtes Fluid vor dem erneuten Einbringen in die Reinigungskammer mittels einer Filtereinrichtung zu filtern.
Die gemeinsame Fluidleitung 156 mündet an einem Anschlussrohr 170, welches die zweite Stirnwand 110 durchsetzt und in den Behälter 102 hineinragt. Zur Abdichtung des feststehenden Anschlussrohrs 170 und des bewegbaren Gehäuses 134 ist ein Drehgelenk 172 vorgesehen, welches auch als "Rohrdrehgelenk" bezeichnet werden kann.
Das Anschlussrohr 170 bildet einen zentralen Zugang zu dem Fluidraum 138. Dieser Zugang kann zur Befüllung der Reinigungskammer 104 mit einer Flüssigkeit, zum Spritz-Austrag einer Flüssigkeit aus der Spaltdüse 116 in die Reinigungskammer, zum Ausblasen eines Gases aus der Spaltdüse 116 in die Reinigungskammer und zum Evakuieren der Reinigungskammer genutzt werden. Die Reinigungsvorrichtung 100 umfasst ferner eine Spaltweiten-Einstelleinrichtung 174 zur Einstellung der Spaltweite 128 der Spaltdüse 116 (Fig. 3).
Die Spaltweiten-Einstelleinrichtung 174 umfasst beispielsweise eine in Form eines Motors ausgebildete Antriebseinrichtung 176 zum Antrieb einer Bewegung eines Antriebselements 178 längs einer Verstellachse 180.
Das Antriebselement 178 durchsetzt eine Rohrwand 182 des Anschlussrohrs 170 und ist relativ zu der Rohrwand 182 mittels einer Dichtungseinrichtung 184 abgedichtet.
Das Antriebselement 178 endet mit seinem der Antriebseinrichtung 176 abgewandten Ende an einer Drehkupplung 186. Die Drehkupplung 186 ist innerhalb des Fluidraums 138 angeordnet. Mittels der Drehkupplung 186 sind das Antriebselement 178 und ein Einstellelement 188 voneinander drehentkoppelt. Dies bedeutet, dass mittels der Drehkupplung 186 eine Linearbewegung längs der Verstellachse 180 von dem Antriebselement 178 auf das Einstellelement 188 übertragbar ist, dass jedoch eine Drehbewegung des Einstellelements 188 um die Drehachse 146 nicht auf das Antriebselement 178 übertragen wird.
Das Einstellelement 188 ist in Form einer Stange ausgebildet, welche sich längs der Verstellachse 180 erstreckt. Die Verstellachse 180 und die Drehachse 146 sind kollinear.
Das Einstellelement 188 ist mittels eines ersten Lagers 190 und mittels eines zweiten Lagers 192 um die Drehachse 146 drehbar gelagert. Die Lager 190, 192 sind fest mit dem Gehäuse 134 verbunden.
Die Spaltweiten-Einstelleinrichtung 174 umfasst ferner eine Getriebeeinrichtung 194 (Fig. 4 und 5), mittels welcher eine Linearbewegung des Einstellelements 188 längs der Verstellachse 180 in eine Bewegung der Spaltbegrenzungselemente 124, 126 quer zu der Spaltachse 118 übersetzbar ist. Die Getriebeeinrichtung 194 umfasst zwei voneinander beabstandete Bügel 196, welche jeweils drehfest mit dem Einstellelement 188 verbunden sind. Die Bügel 196 sind jeweils drehfest mit zwei Zapfen 198, 200 verbunden. Die Zapfen 198, 200 erstrecken sich in zu der Verstellachse 180 senkrechter Richtung. Jeder erste Zapfen 198 greift in jeweils eine erste Kulisse 202 des ersten Spaltbegrenzungselements 124. Jeder zweite Zapfen 200 greift in jeweils eine zweite Kulisse 204 des zweiten Spaltbegrenzungselements 126.
Jede erste Kulisse 202 ist in einem ersten Lagerabschnitt 206 des ersten Spaltbegrenzungselements 124 ausgebildet, welcher Teil des ersten Spaltbegrenzungselement 124 ist. Der erste Lagerabschnitt 206 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Spaltbegrenzungsfläche 130 und stützt sich auf einem ersten Führungselement 208 ab, welches fest mit der Gehäusewand 136 verbunden ist.
Jede zweite Kulisse 204 ist in einem zweiten Lagerabschnitt 210 ausgebildet, welcher Teil des zweiten Spaltbegrenzungselements 126 ist. Der zweite Lagerabschnitt 210 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Spaltbegrenzungsfläche 132 und stützt sich auf einem zweiten Führungselement 212 ab, welches fest mit der Gehäusewand 136 verbunden ist.
Die Kulissen 202, 204 verlaufen schräg zu der Spaltachse 118.
Die Spaltdüse 116 ist Teil einer Fluidtransfereinrichtung 214. Die Fluidtransfer- einrichtung 214 ermöglicht es, ein Fluid durch die Spaltdüse 116 hindurch in die Reinigungskammer 104 einzubringen und/oder ein Fluid aus der Reinigungskammer 104 auszubringen.
Die vorstehend beschriebene Reinigungsvorrichtung 100 funktioniert wie folgt:
Zur Vorbereitung der Reinigung eines Werkstücks 114 wird dieses innerhalb der Reinigungskammer 104 angeordnet. Zur Halterung des Werkstücks 114 kann eine Haltevorrichtung 216 (Fig. 2) verwendet werden. Mittels der Haltevorrichtung 216 ist das Werkstück 114 relativ zu der Aufnahmekammer 104 fixierbar und/oder relativ zu einer Werkstück-Bewegungseinrichtung, welche in der Zeichnung aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Eine solche Werkstück-Bewegungseinrichtung ermöglicht es, die Haltevorrichtung 216 mit dem Werkstück 114 um eine Rotationsachse 218 zu rotieren. Vorzugsweise verläuft die Rotationsachse 218 parallel zu der Spaltachse 118.
Zur Unterstützung der Reinigung des Werkstücks 114 kann die Reinigungskammer 104 mit einer Flüssigkeit, beispielsweise mit Wasser, gefüllt werden, in welches das Werkstück 114 eintaucht. Die Befüllung der Reinigungskammer 104 kann beispielsweise unter Verwendung der ersten Pumpe 158 und der ersten Fluidleitung 150 der Fluidleitungseinrichtung 148 und unter Verwendung der Fluidtransfereinrichtung 214 durch Austrag einer vorzugsweise gefilterten Flüssigkeit aus der Spaltdüse 116 in die Reinigungskammer erfolgen.
Die Reinigungskammer 104 kann mit Hilfe der Spaltdüse 116 in einer kurzen Zeitspanne mit Flüssigkeit gefüllt werden. In derselben Zeitspanne kann die Reinigungskammer 104 auch entleert werden (beispielsweise mittels eines in der Zeichnung nicht dargestellten Reinigungskammerausgangs, welcher beispielsweise an einem bezogen auf die Schwerkraftrichtung unteren Ende des Behälters 102 angeordnet ist), so dass ein Bad in der Reinigungskammer mit einer hohen Frequenz umgewälzt werden kann. Insgesamt ergeben sich so sehr niedrige Nebenzeiten neben den tatsächlichen Reinigungszeiten.
Zur Reinigung des Werkstücks 114 kann mittels der Spaltdüse 116 ein Fluid in Richtung auf das Werkstück 114 ausgebracht werden. Dieses Fluid weist eine mittlere Fluidtransferrichtung 220 auf. Die mittlere Fluidtransferrichtung 220 ist durch Drehung der Spaltachse 116 um die Drehachse 146 mit Hilfe der Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung 144 einstellbar. Vorzugsweise wird die mittlere Fluidtransferrichtung 220 derart eingestellt, dass sie mit einer zu reinigenden Werkstückoberfläche 222 einen Winkel 224 von mindestens ungefähr 30° bis höchstens ungefähr 70° einschließt. Beispielsweise kann das Werkstück 114 mittels eines ersten Fluids in Form einer vorzugsweise gefilterten Flüssigkeit gereinigt werden. Das erste Fluid kann mit dem gegebenenfalls zuvor zum Fluten der Reinigungskammer eingebrachten Fluid identisch sein. Das erste Fluid wird dem Fluidraum 138 und somit der Spaltdüse 116 mittels der ersten Fluidleitung 150 zugeführt. Hierfür wird das erste Ventil 160 geöffnet. Das zweite Ventil 164 und das dritte Ventil 168 werden geschlossen. Mit Hilfe der ersten Pumpe 158 wird das erste Fluid mit Druck beaufschlagt und in den Fluidraum 138 gefördert. Von dort gelangt das Fluid durch den zwischen den Spaltbegrenzungselementen 124 und 126 gebildeten Spalt entlang der Spaltachse 118 verteilt in die Reinigungskammer 104. Durch Bewegung des Gehäuses 134 um die Drehachse 146 wird die Spaltdüse 116 um die Drehachse 146 verschwenkt. Vorzugsweise ist das Gehäuse 134 frei drehbar um die Drehachse 146, so dass die mittlere Fluid- transferrichtung 220 in beliebigen Winkelrichtungen einstellbar ist.
Der Austrag des Fluids kann mit einem im Vergleich zu herkömmlichen Systemen sehr hohen Fluidstrom von beispielsweise 40 Liter pro Sekunde erfolgen. Bei einer parallel zur Spaltachse 118 gemessenen Spaltlänge von 60 cm und einer Spaltweite 128 von 0,4 cm ergibt sich eine Austragsgeschwin- digkeit von 16,7 m/s. Beim Flutwaschen, bei welchem das Werkstück 114 in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, kann bei einer solchen Austragsgeschwindig- keit eine zu einem Austritt der Reinigungskammer 104 gerichtete Strömung mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 70 mm/s erreicht werden. Hierdurch können von dem Werkstück 114 zu entfernende Partikel in effektiver Weise gelöst und/oder abgefördert werden.
Während des Austrags des Fluids aus der Spaltdüse 116 kann die Spaltdüse 116 und/oder das Werkstück 114 bewegt werden. Vorzugsweise sind die Bewegungen der Spaltdüse 116 und des Werkstücks 114 miteinander gekoppelt, so dass eine besonders vollständige und gute Abreinigung des Werkstücks 114 ermöglicht ist. Es ist möglich, das Werkstück 114 nicht nur mit einem ersten Fluid, sondern auch mit einem zweiten Fluid zu reinigen und/oder zu trocknen. Das zweite Fluid ist vorzugsweise gasförmig und ist insbesondere durch Druckluft gebildet. Das zweite Fluid kann bei geöffnetem zweiten Ventil 164 mit Hilfe der zweiten Pumpe 162 dem Fluidraum 138 zugeleitet werden. Hierbei sind das erste Ventil 160 und das dritte Ventil 168 geschlossen. Auf diese Weise kann das zweite Fluid durch die Spaltdüse 116 hindurch in Richtung auf das Werkstück 114 ausgetragen werden.
Eine weitere Betriebsmöglichkeit der Reinigungsvorrichtung 100 sieht vor, dass ein Fluid aus der Reinigungskammer 104 heraus abgeführt werden kann. Beispielsweise kann die dritte Pumpe 166 als Vakuumpumpe wirken, so dass nach Öffnen des dritten Ventils 168 und Schließen des ersten Ventils 160 und des zweiten Ventils 164 in der Reinigungskammer 104 enthaltenes Fluid über die Spaltdüse 116 und über den Fluidraum 138 abgesaugt werden kann. Hierdurch wird eine besonders gute Reinigung des Werkstücks 114 ermöglicht.
Die Reinigungsvorrichtung 100 kann auch verwendet werden, um die Kammerwand 106 zu reinigen. Vorzugsweise wird hierfür die Reinigungskammer 104 mit Hilfe der Pumpe 166 entleert und ein gegebenenfalls in der Reinigungskammer 104 aufgenommenes Werkstück 114 entfernt. Anschließend können durch Ausbringen eines Fluids, insbesondere einer Flüssigkeit, mittels der Spaltdüse 116 die Innenseiten der Kammerwand 106 mit einem Fluid beaufschlagt werden. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung 144 um mindestens 360° oder darüber hinaus um die Drehachse 146 bewegt wird. Hierdurch ist eine effektive und einfache Abreinigung der vollständigen Kammerwand 106 ermöglicht.
Zur Vorbereitung der Reinigung eines Werkstücks 114 und/oder einer Kammerwand 106 oder während eines Reinigungsvorgangs kann die Spaltweite 128, welche sich durch den Abstand der Spaltbegrenzungsflächen 130 und 132 bestimmt, eingestellt werden. Hierfür wird die Antriebseinrichtung 176 derart angesteuert, dass das Antriebselement 178 eine Hubbewegung längs der Verstellachse 180 durchführt. Diese Bewegung wird mittels der Drehkupplung 186 auf das Einstellelement 188 übertragen. Die Bewegung des Einstellelements 188 längs der Verstellachse 180 wird mit Hilfe der Bügel 196 auf die Zapfen 198 und 200 übertragen. Die in die Kulissen 202, 204 der Spaltbegrenzungselemente 124, 126 eintauchenden Zapfen 198, 200 werden bei einer Bewegung des Einstellelements 188 längs der Verstellachse 180 in zu der Verstellachse 180 paralleler Richtung bewegt.
In Fig. 5 ist die Spaltdüse 116 mit einer maximalen Spaltweite 128 dargestellt. Eine Bewegung des Einstellelements 188 in Richtung auf das erste Spaltdüsenende 120 bewirkt eine Verschiebung der Zapfen 198, 200 in Richtung auf das erste Spaltdüsenende 120. Hierdurch werden die den jeweiligen Zapfen 198, 200 zugeordneten Spaltbegrenzungselemente 124, 126 nach innen in Richtung auf die Spaltachse 118 zu bewegt. Dadurch wird die Spaltweite 128 verkleinert. Eine Vergrößerung der Spaltweite 128 erfolgt in entsprechender Weise durch Bewegung des Einstellelements 188 in Richtung auf das zweite Spaltdüsenende 122.
Vorzugsweise wird die Spaltweite 128 in Abhängigkeit von der Dichte des die Spaltdüse 116 durchströmenden Fluids eingestellt. Eine kleinere Spaltweite 128 ist für Fluide höhere Dichte, beispielsweise für Flüssigkeiten, bevorzugt; für Fluide geringerer Dichte, beispielsweise für Druckluft, ist eine größere Spaltweite 128 bevorzugt.
Eine in Fig. 6 dargestellte zweite Ausführungsform einer Reinigungsvorrichtung 100 zur Reinigung eines Werkstücks 114 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass die zweite Ausführungsform keine Spaltweiten-Einstelleinrichtung aufweist und dass sie ein mit einer Kammerwand 106 einer Reinigungskammer 104 fest verbundenes Gehäuse 134 aufweist. Zur Verbindung des Gehäuses 134 mit der Kammerwand 106 ist eine Verbindungseinrichtung 226 vorgesehen, welche sowohl mit der Kammerwand 106 als auch mit der Gehäusewand 136 verschweißt ist. Die Verbindungseinrichtung 226 weist einen Fluidkanal 228 auf, welcher den Fluidraum 138 des Gehäuses 134 in Fluidverbindung mit einer Spaltdüse 116 einer Fluidtransfereinrichtung 214 bringt. Die Spaltdüse 116 wiederum steht in Fluidverbindung mit der Reinigungskammer 104.
Die Spaltdüse 116 weist zwei Spaltbegrenzungselemente 124, 126 auf, welche jeweils um eine Schwenkachse 230, 232 schwenkbar sind. Die Schwenkachsen 230, 232 sind zueinander parallel. Durch Verschwenken der Spaltbegrenzungselemente 124, 126 um die Schwenkachsen 230, 232 mittels einer Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung 144 kann eine gewünschte mittlere Fluidtrans- ferrichtung 220 der Spaltdüse 116 eingestellt werden.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Reinigungsvorrichtung mit einer Reinigungskammer (104) zur Aufnahme eines zu reinigenden Werkstücks (114), mit einer Fluidtransfer- einrichtung (214) zum Transferieren mindestens eines Fluids in die Reinigungskammer (104) und/oder aus der Reinigungskammer (104), wobei die Fluidtransfereinrichtung (214) mindestens eine Düse in Form einer sich entlang einer Spaltachse (118) erstreckenden Spaltdüse (116) umfasst, mittels welcher das mindestens eine Fluid quer zu der Spaltachse (118) in die Reinigungskammer (104) einbringbar oder aus der Reinigungskammer (104) ausbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung eine Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung (144) zum Bewegen zumindest eines Teils der Spaltdüse (116) umfasst.
2. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidtransfereinrichtung (214) eine Fluideinbringeinrichtung zum Einbringen mindestens eines Fluids in die Reinigungskammer (104) umfasst.
3. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidtransfereinrichtung (214) eine Fluidausbringeinrichtung zum Ausbringen mindestens eines Fluids aus der Reinigungskammer (104) umfasst.
4. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltdüse (116) mittels der Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung (144) schwenkbar oder drehbar ist.
5. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Spaltweiten-Einstelleinrichtung (174) zur Einstellung einer Spaltweite (128) der Spaltdüse (116).
6. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltweiten-Einstelleinrichtung (174) mindestens ein längs einer Verstellachse (180) bewegbares Einstellelement (188) umfasst.
7. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellachse (180) im Wesentlichen parallel zu der Spaltachse (118) ist.
8. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement (188) um die Verstellachse (180) schwenkbar oder drehbar ist.
9. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement (188) unabhängig von der linearen Bewegbarkeit des Einstellelements (188) schwenkbar oder drehbar ist.
10. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltweiten-Einstelleinrichtung (174) und die Spaltdüsen-Bewegungseinrichtung (144) voneinander unabhängig betätigbar sind.
11. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungskammer (104) mindestens eine Kammerwand (106) aufweist und dass eine Fluideinbringrichtung der Spaltdüse (116) derart einstellbar ist, dass mindestens ein Abschnitt mindestens einer Kammerwand (106) der Reinigungskammer (104) mittels eines eingebrachten Fluids abreinigbar ist.
12. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine Fluidleitungseinrichtung (148), welche zum Zuleiten oder Ableiten eines Fluids in Fluidverbindung mit der Fluidtransfer- einrichtung (214) steht und eine Mehrzahl von Fluidleitungen (150, 152, 154) für voneinander verschiedene Fluide umfasst.
13. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Werkstück-Bewegungseinrichtung zum Bewegen eines in der Reinigungskammer (104) aufgenommenen Werkstücks (114) relativ zu der Spaltdüse (116).
14. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungskammer (104) mit einem Flüssigkeitsbad füllbar ist, in welches zumindest ein Abschnitt eines zu reinigenden Werkstücks (114) und/oder eine Spaltdüsenöffnung der Spaltdüse (116) eintauchbar ist.
15. Verfahren zur Reinigung eines Werkstücks (114), bei welchem ein Werkstück (114) in einer Reinigungskammer (104) angeordnet wird und mindestens ein Fluid durch eine Fluidtransfereinrichtung (214), welche eine Düse in Form einer sich entlang einer Spaltachse (118) erstreckenden Spaltdüse (116) umfasst, quer zu der Spaltachse (118) in die Reinigungskammer (104) eingebracht oder aus der Reinigungskammer (104) ausgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Spaltdüse (116) relativ zu der Reinigungskammer (104) bewegt wird.
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