WO2012175407A1 - Vorrichtung zum behandeln von werkstücken - Google Patents

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WO2012175407A1
WO2012175407A1 PCT/EP2012/061355 EP2012061355W WO2012175407A1 WO 2012175407 A1 WO2012175407 A1 WO 2012175407A1 EP 2012061355 W EP2012061355 W EP 2012061355W WO 2012175407 A1 WO2012175407 A1 WO 2012175407A1
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jet
pressure liquid
pressure
liquid jet
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PCT/EP2012/061355
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Hermann-Josef David
Egon KÄSKE
Norbert Klinkhammer
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Dürr Ecoclean GmbH
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    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
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    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
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    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
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    • B08B3/102—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration with means for agitating the liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/08—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for polishing surfaces, e.g. smoothing a surface by making use of liquid-borne abrasives
    • B24C1/083—Deburring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B9/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent material, without essentially mixing with gas or vapour
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B5/00—Cleaning by methods involving the use of air flow or gas flow
    • B08B5/02—Cleaning by the force of jets, e.g. blowing-out cavities

Definitions

  • the invention relates to a device for treating, in particular for cleaning and / or deburring workpieces with a nozzle module, which has a module body with a nozzle chamber, which has at least one nozzle opening for producing at least one high-pressure nozzle directed onto a workpiece.
  • Liquid jet has, wherein the module body includes a further nozzle chamber having at least one nozzle opening for generating at least one, at least partially along the high-pressure liquid jet extending and applied thereto low-pressure fluid jet and the means for supplying high-pressure fluid in the nozzle chamber for generating the at least one high pressure liquid jet.
  • the contamination of workpieces can be eliminated by flood washing.
  • flood washing the workpieces are completely or partially immersed in a fluid bath.
  • This fluid bath is z. B. a liquid under standard conditions and largely dormant cleaning medium.
  • the workpieces are acted upon by nozzles with a fluid jet, which has a large mass flow.
  • Nozzles for flood washing are generally operated wholly or partially below the liquid level of the fluid bath, in which a corresponding workpiece is immersed.
  • nozzle modules are used, which can provide a fluid jet with a large flow cross-section. With the fluid jet, a large amount of fluid per unit of time is transported here. This amount of fluid can, for. B.
  • the object of the invention is to provide a device for the treatment of workpieces, with which can be performed by setting different operating conditions different forms of treatment for workpieces, such as cleaning or deburring.
  • a device for treating, in particular for cleaning and / or deburring of workpieces in addition to the means for supplying high pressure liquid into the one nozzle chamber comprises means for selectively supplying low pressure liquid or gaseous fluid into the further nozzle chamber.
  • high-pressure liquid jet is understood to mean a liquid jet which is produced by means of a liquid guided through a nozzle opening, which is subjected to an overpressure relative to the environment of at least 10 bar and more.
  • low-pressure fluid jet refers to a jet of fluid produced by means of a gaseous or liquid fluid guided through a nozzle orifice, which is subjected to a lower overpressure than the liquid for the high-pressure liquid jet.
  • the directed onto the workpiece high-pressure liquid jet can be a liquid jet with a constant flow of liquid.
  • the liquid jet may also be a liquid jet with a liquid flow which pulsates regularly or irregularly.
  • the fluid from the at least one further nozzle chamber can also be provided with uniform or non-uniform pulses.
  • the fluid from the at least one further nozzle chamber serves for influencing, in particular for shaping and / or steering and / or shielding the liquid jet.
  • Systems according to the invention preferably make it possible to adjust the flow velocity v s within a certain range.
  • the invention is based, on the one hand, on the knowledge that the deburring effect of a high-pressure liquid jet, which is directed towards a liquid bath, eg, a liquid bath, can be applied to a liquid bath.
  • B. is directed to a cleaning bath immersed workpiece, can be increased by a jet or stream of gaseous fluid is guided along the liquid jet, which reduces the frictional forces for the liquid jet in the cleaning bath.
  • the invention is based on the finding that a liquid jet or liquid Ström, which runs along a high-pressure liquid jet, can be accelerated in a cleaning bath due to the Ventu effect by the high-pressure liquid jet so that it can be increased in a cleaning bath with the liquid jet to the workpiece liquid mass flow thus increased.
  • a constant or pulsating high-pressure liquid jet which is produced with a nozzle opening in a nozzle chamber of a nozzle module, for deburring workpieces in a liquid bath, in particular a cleaning liquid, with a (further ) Combine jet of gaseous fluid so that the high-pressure liquid jet is slowed down in the liquid bath less.
  • a further liquid jet or liquid flow can be accelerated so that the liquid mass flow guided to the workpiece is thereby increased.
  • the further jet has an annular cross-section, so that the high-pressure jet can be surrounded by the further jet at least in sections and shielded from the surrounding fluid transversely to the flow direction.
  • the frictional forces for the high-pressure liquid jet in a liquid medium can be kept particularly low.
  • This measure not only increases the range of a high-pressure liquid jet in cleaning medium, this measure also improves the acceleration capacity of the high-pressure liquid jet for a liquid jet or liquid flow from the at least one further nozzle chamber.
  • the frictional forces between the high-pressure liquid jet and a cleaning fluid can be reduced. Due to the In this case present large interface between the high-pressure fluid jet and the further fluid jet, the high-pressure fluid jet can develop a large acceleration effect for the further fluid jet. It is possible that the temperature of the fluid for the high-pressure liquid jet and the temperature of the medium for the further fluid jet are different.
  • An idea of the invention is also to provide in the module body a displaceability of a nozzle opening of the first nozzle chamber relative to the nozzle opening of the further nozzle chamber (or vice versa).
  • the fluid jets can be matched to one another.
  • the influence of the (second) fluid jet from the additional nozzle chamber on the (first) high-pressure jet can be adjusted as required by a position changeable in the flow direction of at least one of the nozzle openings.
  • the shape and behavior of the (first) high-pressure jet can be influenced as required not only by a pressure change in the fluid and selection of the fluid, but also by the relative position of the second fluid jet.
  • the at least one nozzle opening of the first nozzle chamber is formed with a rotatable nozzle mouth, which can be rotated about an axis of rotation parallel to the jet axis of the nozzle mouth. This measure makes it possible for large workpiece surfaces to be acted upon by a high-pressure fluid jet by rotating the nozzle mouth about the axis of rotation.
  • the nozzle mouth can be positioned in the module body in such a way that the munds vertical plane with the nozzle opening in the orientation of the flow direction of an emerging from the nozzle opening fluid jet before, in and / or behind a plane perpendicular to the jet axis of the nozzle orifice plane with the at least one nozzle opening of the other nozzle chamber.
  • the at least one nozzle opening of the first nozzle chamber is desirably made with a circular shape or a lens shape or a quadrangular shape or a hexagon shape or a star shape.
  • a first (first) high-pressure fluid jet can be produced with a cross section which is particularly suitable for deburring workpieces. It is particularly advantageous to provide the nozzle opening in a diaphragm which is arranged in the region of the nozzle mouth and can be exchanged there.
  • the first nozzle chamber may also have a plurality of nozzle openings for generating a plurality of multiple fluid jets directed to the workpiece.
  • the at least one first nozzle chamber preferably has a wall which is at least partially extended through the further nozzle chamber.
  • the at least one nozzle opening of the at least one further nozzle chamber has the shape of a ring or a ring segment.
  • the at least one further nozzle chamber may have a plurality of nozzle openings for generating a plurality of further fluid streams running along the first fluid jet.
  • the plurality of nozzle openings for generating a plurality of further fluid jets at least partially adjacent to the first fluid jet are preferably designed as ring segments or circular areas arranged around a common center.
  • the nozzle module may be used in a cleaning device for cleaning and / or deburring workpieces having a cleaning container filled with a liquid cleaning medium and including means for supplying high pressure fluid into the at least one first nozzle chamber.
  • the cleaning device also has a device for the optional supply of low-pressure liquid or gaseous fluid into the at least one further nozzle chamber.
  • the at least one first nozzle chamber in the nozzle module is supplied with high-pressure liquid P F , in particular liquid, for which the absolute pressure P F in the nozzle chamber in the range 30 bar ⁇ P F -S 3000 bar.
  • the at least one additional nozzle chamber is fed with gaseous fluid at a (over atmospheric pressure increased) pressure P G , for which preferably applies: 0.01 bar ⁇ P G ⁇ 50 bar.
  • the at least one first nozzle chamber is supplied with high pressure P F , preferably liquid, which is subjected to high pressure in the range 50 bar ⁇ P F ⁇ 3000 bar, and which becomes at least one additional nozzle chamber fed with cleaning liquid, which is under a low pressure P N , wherein the low pressure P N favorably corresponds to the following absolute pressure value: 1, 0 bar ⁇ P N -S 30 bar.
  • the nozzle modules are operated in particular with a cleaning fluid (for example water) which is liquid under normal conditions.
  • a cleaning fluid for example water
  • This cleaning fluid preferably contains cleaning additives, eg. As surfactants, bases or the like. It preferably has a temperature which is between 30 ° C and 120 ° C.
  • FIG. 1 shows a first cleaning device for the cleaning and deburring of workpieces with a first nozzle module.
  • FIG. 2 shows a second cleaning device for cleaning and deburring workpieces with a second nozzle module
  • 3 and 4 are sectional views of a third nozzle module
  • FIGS. 5 and 6 show the third nozzle module in different settings
  • FIGS. 7 and 8 are sectional views of a fourth nozzle module
  • 9 and 10 are sectional views of a fifth nozzle module
  • Fig. 1 1 and Fig. 12 are sectional views of a sixth nozzle module
  • FIGS. 13 and 14 are sectional views of a seventh nozzle module
  • Figs. 15 and 16 are sectional views of an eighth nozzle module
  • FIG. 17 different geometries for the nozzle mouth of a high pressure fluid nozzle in a nozzle module.
  • the cleaning device 100 is a treatment device for workpieces 102 in the form of cylinders. the heads of aluminum, in which a plurality of bores 106 are formed. For the introduction of the holes, a workpiece 102 was machined in a machining center. In the cleaning device 100, a workpiece 102 can be freed not only of impurities in the form of cooling lubricants and chips.
  • the cleaning device 100 also enables deburring of a workpiece, ie the removal of the burrs 108 on the workpiece 102, which result from the machining in the machining center.
  • the liquid bath 104 is located in a liquid container 1 10.
  • the handling robot 1 12 can receive a workpiece 102 in the cleaning device and manipulate it with three translational and three rotational degrees of freedom of movement in the liquid bath 104.
  • the cleaning device 100 includes a nozzle module 1 14.
  • the nozzle module 1 14 has a module body 1 16 with a nozzle body 1 18, in which a nozzle chamber 120 is formed with a wall 121.
  • a further nozzle body 122 with a further nozzle chamber 124.
  • the nozzle body 122 protrudes into the liquid container 1 10.
  • the nozzle body 1 18 is received in the nozzle body 122.
  • the nozzle body 1 18 is guided by the wall 126 of the nozzle body 122.
  • the nozzle chamber 120 is connected to a device 128 for providing high-pressure liquid 130.
  • the device 128 has a pressure vessel 132.
  • the pressure vessel 132 is connected via a proportional valve 134 and a hose line 136 to a pipeline 138, which opens into the nozzle chamber 120.
  • the device 128 includes a pump 140. Via the pump 140, the pressure vessel 132 can be charged with liquid from a fluid reservoir 142.
  • the nozzle body 1 18 has a nozzle mouth 144. In the nozzle mouth 144, a nozzle opening 146 is formed.
  • the nozzle opening 146 of the nozzle body 1 18 and the nozzle opening 172 of the nozzle body 122 are arranged coaxially with each other.
  • a high pressure fluid jet 148 may be provided through the nozzle port 146.
  • the nozzle chamber 124 in the nozzle module 1 14 is connected via a line system 150 to a device 152 for the supply of pressurized fluid and to a device 154 for the provision of pressurized gaseous fluid 155.
  • the means 152 for providing pressurized fluid 157 contains a pressure vessel 156.
  • the pressure vessel 156 can be connected to the nozzle chamber 124 via a proportional valve 158.
  • the device 152 also contains a pump 160. By means of the pump 160, the pressure vessel 156 can be charged with fluid from a fluid reservoir 162.
  • the pressurized gaseous fluid providing means 154 has a pressure vessel 164.
  • the pressure vessel 164 may be pressurized with a compressor 166.
  • the nozzle chamber 124 in the nozzle body 122 has a nozzle mouth 170 with an axis 171 and a nozzle opening 172.
  • the nozzle mouth 144 has an axis 145.
  • the axis 171 of the nozzle mouth 170 is aligned with the axis 145 of the nozzle mouth 144.
  • the nozzle opening 172 is preferably circular.
  • the nozzle opening 172 has an opening diameter D. For this opening diameter D, the following applies favorably: 10 mm ⁇ D ⁇ 20 mm.
  • the nozzle body 1 18 with the nozzle chamber 120 can be displaced in the nozzle module 1 16 corresponding to the double arrow 174.
  • the nozzle module 1 16 has an electric drive 176 with an electric motor 178.
  • the electric motor 178 acts on a drive pinion 180, which meshes with a rack 182 which is formed on the pipe 138.
  • a pneumatic or hydraulic drive can be used for the displacement of the nozzle body 1 18 .
  • a hydraulic drive that can be operated with cleaning medium is favorable.
  • the cleaning device 100 can be operated in an operating mode for cleaning the workpiece 102, and in another operating mode for deburring the workpiece 102.
  • the nozzle chamber 120 in the nozzle body 1 18 becomes liquid from the device for the provision of highly pressurized liquid 130 at a liquid pressure P F applied, which is preferably in a range 50 bar ⁇ P F -S 3000 bar.
  • the liquid is preferably a cleaning medium, in particular water. In the case of the liquid but it may be z. B. also be emulsion or oil.
  • gaseous fluid pressurized with pressure from the device 154 is fed into the nozzle chamber 124 in the nozzle body 122 of the nozzle module 1 1 at an overpressure P G in relation to the atmospheric pressure, for which the following preferably applies: 0.01 bar ⁇ P G ⁇ 3000 bar lies.
  • gaseous fluid according to the invention z.
  • air another gas mixture or steam also proposed.
  • the high-pressure liquid jet 148 flowing from the nozzle opening 146 when the nozzle chamber 120 is pressurized with high-pressure liquid is then filled with an annular low-pressure fluid stream 184 of gaseous fluid surrounded by the nozzle chamber 124.
  • the low pressure fluid stream 184 extends along the high pressure liquid jet 148.
  • the low pressure fluid stream 184 of gaseous fluid shields the high pressure liquid jet 148 in the liquid bath 104 from the liquid in the liquid container 1 10. With the low pressure fluid stream 184 of gaseous Fluid is caused to expose the high pressure fluid jet 148 in the fluid bath 104 to reduced frictional forces. The result is that the kinetic energy of the liquid in the high-pressure liquid jet 148 is available as far as possible for deburring a workpiece 102 and is not already delivered to the liquid bath 104 between the nozzle opening 146 of the nozzle chamber 120 and the workpiece 102.
  • the shielding of the high-pressure liquid jet 148 by means of an annular Fludstrahls 184 is particularly effective in that the distance A of the plane 147 of the nozzle opening 146 of the nozzle mouth 170 of the nozzle body 122 corresponds approximately to the opening diameter D of the nozzle opening 172.
  • the distance A satisfies the following relationship: 10 mm ⁇ A ⁇ 20 mm.
  • the nozzle chamber 124 is not supplied with gaseous fluid but with pressure fluid from the pressure vessel 156.
  • the result is that the pressurized fluid exits the pressure vessel 156 with a liquid low pressure annular fluid jet 184 'from the nozzle orifice 146 of the nozzle chamber 120, which extends in the liquid bath 104 along the high pressure fluid jet 148.
  • the ring beam 184 ' is applied to the high-pressure liquid jet 148 and surrounds it.
  • the annular low pressure fluid jet 184 'of fluid is thus accelerated by the high pressure fluid jet 148. This enables the workpiece 102 in the liquid bath 104 to be charged with a large liquid flow.
  • a particularly efficient acceleration of the annular jet 184 'via the high-pressure liquid jet 148 can be achieved by displacing the nozzle body 118 with the electric drive 176 in the direction 186 of the flow of the high-pressure liquid jet 148 in such a way that the nozzle opening 146 opens the workpiece 102 facing side of the nozzle module 1 16 in front of the jet axis 171 of the nozzle mouth 170 vertical plane 173 with the nozzle opening 172 of the nozzle chamber 124 is located.
  • the liquid bath 103 in the cleaning device 100 advantageously consists of hot water which optionally contains cleaning additives, for example cleaning additives in the form of alkali metal hydroxides, silicates, phosphates, borates and carbonates or also cleaning additives in the form of nonionic surfactants or cationic surfactants.
  • cleaning additives for example cleaning additives in the form of alkali metal hydroxides, silicates, phosphates, borates and carbonates or also cleaning additives in the form of nonionic surfactants or cationic surfactants.
  • the high-pressure liquid jet 148 in the cleaning device is preferably produced with water, water with corrosive and cleaning additives, with emulsion, or with oil.
  • the ring stream or ring stream 184 in this case preferably consists of water, of water with corrosion and cleaning additives or of emulsion.
  • FIG. 2 shows a further cleaning device 200 for the flood washing of a workpiece 202.
  • FIG. 2 shows a further cleaning device 200 for the flood washing of a workpiece 202.
  • the nozzle module 216 in the cleaning device 200 has a nozzle body 218 with a nozzle mouth 244. Unlike the nozzle module 14 in the cleaning device 100, the axis 245 of the nozzle mouth 244 of the nozzle chamber 220 with respect to the axis 271 of the nozzle mouth 270 is Nozzle chamber 224 arranged offset.
  • the nozzle body 218 of the nozzle module 214 is rotatably mounted on the nozzle body 222.
  • the nozzle module 216 has a drive 217 with an electric motor 219. By means of the drive 217, the nozzle body 218 can be rotated about the axis 271 of the nozzle mouth 270 of the nozzle chamber 224 in accordance with the double arrow 269.
  • the nozzle module 216 has a drive 276 'with a pneumatic cylinder 178', which allows a linear displacement of the nozzle body 218 in the nozzle module 1 14 corresponding to the double arrow 274.
  • the cleaning device 200 can be operated both in a cleaning mode of operation and in a deburring operation mode of a workpiece 202.
  • a high-pressure liquid jet 248 from the nozzle chamber 220 to wobble on a workpiece 202.
  • the high-pressure liquid jet 248 can act on a larger workpiece surface.
  • the nozzle module 314 has a tubular nozzle body 322.
  • a further tubular nozzle body 318 is arranged with a nozzle chamber 320.
  • the nozzle body 318 has a nozzle mouth 319 with a nozzle mouth 344.
  • the nozzle mouth 344 has an axis 345 which corresponds to the axis 347 of the tubular nozzle body 318.
  • the nozzle body 318 is arranged coaxially with the nozzle body 322.
  • the axis 349 of the nozzle body 322 is aligned with the axis 347 of the tubular nozzle body 318.
  • the nozzle body 322 has a nozzle chamber 324, which are acted upon via a connecting piece 323 either with gaseous fluid or with liquid can.
  • the nozzle body 318 is received in the nozzle body 322.
  • the nozzle body 318 may be displaced according to the double arrow 374 in the nozzle body 322.
  • 4 shows a cross-section of the nozzle module 314 along the line IV-IV of FIG. 3.
  • the nozzle chamber 324 in the nozzle body 322 has an annular cross-section.
  • the nozzle body 318 is configured to generate a high pressure liquid jet 348 that exits the nozzle chamber 320 through the nozzle opening 346.
  • a high-pressure liquid jet 348 exiting the nozzle orifice 346 may be selectively coupled to the nozzle module 314 as in the nozzle modules 14 of Figs. 1 and 214 of Fig. 2 with a pressurized gas low pressure fluid stream 384, 384 ', e.g. Compressed air, or be surrounded by pressurized liquid emerging from the opening 370 of the nozzle chamber 324.
  • High pressure liquid jet 348 is then enveloped by fluid stream 384, 384 '.
  • the fluid stream 384, 384 ' has an annular cross-section. It runs along the high-pressure liquid jet 348.
  • the low-pressure fluid stream 384, 384 'bears against a high-pressure liquid jet 348 issuing from the nozzle opening 146.
  • 4 shows the nozzle module 314 in a setting in which the nozzle opening 346 in the tubular nozzle body 318 with respect to the end face 371 of the tubular nozzle body 322 is set back.
  • 5 shows the nozzle module 314 in a setting in which the nozzle opening 346 of the nozzle chamber 320 lies in the plane 373 of the end face 371 of the nozzle body 322.
  • 6 shows the nozzle module 314 in a ner setting in which the nozzle opening 346 of the nozzle chamber 320 is positioned on the intended use of the nozzle module 314 on its side facing the workpiece in front of the plane 373 of the end face 371 of the rohrformigen nozzle body 322.
  • FIG. 7 shows a further nozzle module 414 for use in a treatment device for workpieces in a longitudinal section.
  • the nozzle module 414 has a rohrformigen nozzle body 422.
  • a further tubular nozzle body 418 is arranged with a nozzle chamber 420.
  • the nozzle body 418 has a nozzle mouthpiece 419 with a nozzle mouth 444.
  • the nozzle mouth 444 has an axis 445 which corresponds to the axis 447 of the tubular nozzle body 418.
  • the nozzle body 418 is arranged coaxially with the nozzle body 422. That is, the axis 449 of the nozzle body 422 is aligned with the axis 447 of the tubular nozzle body 418.
  • the nozzle body 422 has a nozzle chamber 424, which can be acted upon via a connection piece 423 either with gaseous fluid or with liquid.
  • the nozzle body 418 is received in the nozzle body 422 and supported at two spatially spaced bearings 423, 425.
  • the nozzle body 418 can be displaced according to the double arrow 474 in the nozzle body 422.
  • FIG. 8 shows a cross section of the nozzle module 414 along the line VIII - VIII from FIG. 7.
  • the nozzle chamber 424 in the nozzle body 422 has an annular cross section.
  • the bearing 425 in the nozzle chamber 422 is a nozzle orifice having a plurality of nozzle orifices 470, 470 ', 470 "....
  • the nozzle orifices 470, 470', 470” ... have an annular gap geometry.
  • the nozzle body 418 is linearly movably guided and supported at the bearing points 423, 425.
  • the nozzle body 418 is configured to generate a high pressure liquid jet 448 that exits the nozzle chamber 420 through the nozzle opening 446.
  • a high-pressure liquid jet 448 issuing from the nozzle opening 446 may optionally comprise fluid streams 484, 485, 484 ', 485' of pressurized gas in the nozzle module 414 as in the nozzle modules 1 14 of FIGS. 1 and 214 of FIG. 2 , eg, compressed air, or pressurized liquid, which then exit from the orifices 470, 470 ', 470 "of the nozzle chamber 424.
  • the fluid streams 484, 485, 484', 485 'then run along the liquid jet 448 increasing distance from the nozzle openings 470, 470 ', 470 "are the fluid streams 484, 485, 484', 485 'then evenly distributed at a leaving the nozzle opening 446 high-pressure liquid jet 448 in sections. Finally, due to beam expansion, in a portion spaced from the nozzle orifices 470, 470 ', 470 "and the nozzle orifice 446, the fluid streams 484, 485, 484', 485 'surround the high pressure liquid jet 448.
  • FIG. 9 shows a further nozzle module 514 in a longitudinal section.
  • the nozzle module 515 is shown in a cross section along the line IX-IX of FIG.
  • the nozzle module 514 also has a tubular nozzle body 522.
  • the structure of the nozzle module 514 largely corresponds to the structure of the nozzle module 414 explained with reference to FIGS. 7 and 8.
  • Elements in FIGS. 9 and 10 which correspond to the elements of FIG. 7 and Fig. 8 correspond functionally, therefore, there are identified by numbers increased by 100 numbers as reference numerals.
  • the nozzle body 522 in the nozzle module 514 has a nozzle tip 525 with a plurality of nozzle openings 570, 570 ', 570 ", ... in the form of holes with a circular cross section. 570 "... are arranged on an imaginary circular line 571, which is coaxial with the axis 544 of the nozzle mouth 548.
  • the nozzle body 518 is in the nozzle tip 525 of the nozzle body 522 line rigidly guided. In the nozzle module 514, the nozzle body 518 is thus supported at two bearing points 523 and 525.
  • FIG. 11 shows a further nozzle module 614 in a longitudinal section.
  • the nozzle module 615 is shown in a cross section along the line XI-XI of FIG.
  • the nozzle module 614 also has a tubular nozzle body 622.
  • the structure of the nozzle module 614 largely corresponds to the construction of the nozzle module 414 explained with reference to FIGS. 7 and 8.
  • Elements in FIGS. 9 and 10 which correspond to the elements of FIG. 7 and Fig. 8 correspond functionally, therefore, there are identified by numbers increased by 200 numbers as reference numerals.
  • the nozzle body 622 in the nozzle module 614 has a nozzle mouthpiece 625 with a plurality of nozzle openings 670, 670 ', 670 “, ... in the form of holes with a circular cross section. 670 "... are arranged on an imaginary circular line 671, which is coaxial with the axis 544 of the nozzle mouth 548.
  • the nozzle tip 625 has the outer contour 627 of a truncated pyramid. This ensures that a medium flowing from the nozzle openings 670, 670 ', 670 ", ...
  • FIG. 13 shows a nozzle module 714 in a longitudinal section.
  • the nozzle module 714 is shown in a cross section along the line XIII-XIII of FIG.
  • the nozzle module 714 has a tubular nozzle body 722.
  • the structure of the nozzle module 714 largely corresponds to Elements of FIGS. 13 and 14, which functionally correspond to the elements of FIGS. 7 and 8, are therefore there with numbers increased by the number 300 indicated as reference numerals.
  • the nozzle body 718 in the nozzle module 714 has a nozzle tip 719 with a plurality of nozzle openings 746, 746 ', 746 "in the form of holes with a circular cross section.
  • the nozzle module thus makes it possible to apply a comparatively large workpiece surface to a high-pressure liquid jet or to a plurality of high-pressure liquid jets.
  • FIG. 15 shows a nozzle module 814 in a longitudinal section.
  • the nozzle module 814 is shown in a cross section along the line XV - XV of Fig. 15.
  • the nozzle module 714 also has a tubular nozzle body 722.
  • the structure of the nozzle module 714 largely corresponds to the design of the nozzle module 414 explained with reference to FIGS. 7 and 8.
  • Elements in FIGS. 13 and 14 which correspond to the elements of FIG. 7 and Fig. 8 correspond functionally, therefore, there are identified by numbers increased by 400 numbers as reference numerals.
  • the nozzle body 818 with the nozzle tip 819 in the nozzle module 814 has an axis 847 which is offset from the axis 849 of the tubular nozzle body 822.
  • a high pressure liquid jet 848 may be created that is surrounded in a liquid bath far into the fluid bath by an air cushion created with compressed air injected into the nozzle chamber 824.
  • Fig. 17 shows different nozzle tips for generating a high-pressure liquid jet in a nozzle module described above.
  • the nozzle mouthpiece 919 has a nozzle opening formed as a bore hole with a circular nozzle opening 921. Through the nozzle mouthpiece 919, a high-pressure liquid jet having a circular beam cross-section can be produced in a nozzle module.
  • the nozzle tip 929 has a nozzle mouth 931 with a lenticular cross-section.
  • a high-pressure liquid jet having a flattened cross-section can be produced.
  • Such a high-pressure liquid jet allows the machining of a workpiece with a wide processing track when the workpiece is moved transversely to the high-pressure liquid jet during processing.
  • the nozzle mouth 939 has a nozzle mouth 941 with a quadrangular cross section. With the nozzle tip 939, a high-pressure liquid jet with a quadrangular cross-section can be produced.
  • the nozzle mouth 949 has a nozzle mouth 951 with a hexagonal cross section. With the nozzle tip 949, a high-pressure liquid jet having an edge cross-section can be produced.
  • the nozzle mouth 959 has a nozzle mouth 961 with a star-shaped cross-section.
  • a high-pressure liquid jet can be generated with an asternförmigen cross-section.
  • a device 100, 200 for treating, in particular for cleaning and / or deburring of workpieces 102, 202 includes a nozzle module 1 14, 214, which has a module body 1 16, 216 with a nozzle chamber 120, 220 ,
  • the nozzle chamber 120, 220 has at least one nozzle opening 146, 246 for generating at least one high-pressure liquid jet 148, 248 directed onto a workpiece 102, 202.
  • the module body 1 16, 216 includes a further nozzle chamber 124, 224, the at least one nozzle opening 172, 272 for generating at least one, at least partially along the high-pressure liquid jet 148, 248 extending and applied to this low-pressure fluid jet 184, 184 ', 284, 284' has.
  • a means 128, 228 for feeding high pressure liquid 130, 230 into the one nozzle chamber 120, 220 for producing the at least one high pressure liquid jet 148, 248 directed to the workpiece 102, 202.
  • the apparatus includes means 154, 254 for selectively supplying pressurized fluid 157 or gaseous fluid 155 into the further nozzle chamber 124, 224.

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Abstract

Eine Vorrichtung (100) zum Behandeln, insbesondere zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken (102) enthält ein Düsenmodul (114), das einen Modulkörper (116) miteiner Düsenkammer (120) hat. Die Düsenkammer (120) weist wenigstes eine Düsenöffnung (146) für das Erzeugen wenigstens eines auf ein Werkstück (102) gerichteten Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls (148) auf. Der Modulkörper (116) enthält eine weitere Düsenkammer (124), die mindestens eine Düsenöffnung (172) für das Erzeugen mindestens eines, wenigstens abschnittsweise entlang dem Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl (148) verlaufenden und an diesem anliegenden Niederdruck-Fluidstrahl (184, 184') hat. In der Vorrichtung gibt es eine Einrichtung (128) für das Zuführen von mit Hochdruck beaufschlagter Flüssigkeit (130) in die eine Düsenkammer (120) für das Erzeugen des wenigstens einen auf das Werkstück (102) gerichteten Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls (148). Die Vorrichtung enthält eine Einrichtung (154) für das wahlweise Zuführen von mit Niederdruck beaufschlagter Flüssigkeit (157) oder von gasförmigem Fluid (155) in die weitere Düsenkammer (124).

Description

Vorrichtung zum Behandeln von Werkstücken Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln, insbesondere zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken mit einem Düsenmodul, das einen Modulkörper mit einer Düsenkammer hat, die wenigstens eine Düsenöffnung für das Erzeugen wenigstens eines auf ein Werkstück gerichteten Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls aufweist, wobei der Modulkörper eine weitere Düsenkammer enthält, die mindestens eine Düsenöffnung für das Erzeugen mindestens eines, wenigstens abschnittsweise entlang dem Hochdruck- Flüssigkeitsstrahl verlaufenden und an diesem anliegenden Niederdruck- Fluidstrahl hat und das eine Einrichtung für das Zuführen von mit Hochdruck beaufschlagter Flüssigkeit in die Düsenkammer für das Erzeugen des we- nigstens einen Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls enthält.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der EP 2 252 413 B1 bekannt.
Bei der spanenden Bearbeitung von Werkstücken, etwa von Motorenkompo- nenten, z. B. Zylinderköpfen, entstehen an den Rändern von Ausnehmungen und Bohrungen Grate. Darüber hinaus werden bei der spanenden Bearbeitung Werkstücke mit Kühlschmierstoffen und Spänen verschmutzt. Bei nachfolgenden Montageprozessen kann das Störungen hervorrufen und die technische Funktionalität von ganzen Systemen beeinträchtigen, die aus ent- sprechenden Werkstücken hergestellt sind. Bei Verbrennungsmotoren bergen insbesondere Verunreinigungen von Zylinderkopfbohrungen und Einspritzdüsen mit Kühlschmierstoffen und Spänen die Gefahr von Motorschäden, die irreparabel sind. In der industriellen Fertigung wird für das Entgraten von Werkstücken Hochdruck-Wasserstrahltechnik eingesetzt. Bei dieser Technik werden unerwünschte Grate an einem Werkstück mit einem Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl angeströmt und von dem Werkstück aufgrund des Impulsübertrags abgetrennt. Für das Entgraten von Werkstücken mit der Hochdruck- Wasserstrahltechnik werden Düsenmodule verwendet, die einen Hochdruck- Flüssigkeitsstrahl erzeugen, in dem die Flüssigkeit auf eine sehr große Strö- mungsgeschwindigkeit vs beschleunigt ist, die insbesondere von vs = 10 m/s bis zu vs = 600 m/s betragen kann.
Die Verunreinigungen von Werkstücken können durch Flutwaschen beseitigt werden. Beim Flutwaschen werden die Werkstücke ganz oder teilweise in ein Fluidbad eingetaucht. Dieses Fluidbad ist z. B. ein bei Normbedingungen flüssiges und weitgehend ruhendes Reinigungsmedium. In einem solchen Fluidbad werden die Werkstücke über Düsen mit einem Fluidstrahl beaufschlagt, der einen großen Massenstrom hat. Düsen für Flutwaschen werden im Regelfall ganz oder teilweise unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Fluidbads betrieben, in das ein entsprechendes Werkstück eingetaucht ist. Für das Flutwaschen von Werkstücken werden vorzugsweise Düsenmodule eingesetzt, die einen Fluidstrahl mit großem Strömungsquerschnitt bereitstellen können. Mit dem Fluidstrahl wird hier eine große Fluidmenge pro Zeiteinheit transportiert. Diese Fluidmenge kann z. B. zwischen 0,5 l/s und 50 l/s betragen bei Strömungsgeschwindigkeiten zwischen 10 m/s bis zu 200 m/s. Damit wird erreicht, dass die Flüssigkeit, die das Werkstück in dem Fluidbad umgibt, schnell ausgetauscht wird und damit eine große Reinigungswirkung erzielt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung für das Behandeln von Werkstücken bereitzustellen, mit der sich durch Einstellen von unterschiedlichen Betriebszuständen verschiedene Behandlungsformen für Werkstücke, wie etwa das Reinigen oder Entgraten durchführen lassen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Behandeln, insbesondere zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken gelöst, die zusätzlich zu der Einrichtung für das Zuführen von mit Hochdruck beaufschlagter Flüssigkeit in die eine Düsenkammer eine Einrichtung für das wahlweise Zuführen von mit Niederdruck beaufschlagter Flüssigkeit oder von gasförmigem Fluid in die weitere Düsenkammer aufweist.
Unter dem Begriff Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl wird dabei ein Flüssigkeitsstrahl verstanden, der mittels einer durch eine Düsenöffnung geführten Flüssigkeit erzeugt wird, die mit einem Überdruck gegenüber der Umgebung von wenigstens 10 bar und mehr beaufschlagt ist. Demgegenüber bezeichnet der Ausdruck Niederdruck-Fluidstrahl einen Fluidstrahl, der mittels eines durch eine Düsenöffnung geführten gasförmigen oder flüssigen Fluids erzeugt wird, das mit einem niedrigeren Überdruck beaufschlagt ist als die Flüssigkeit für den Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl. Der auf das Werkstück gerichtete Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl kann dabei ein Flüssigkeitsstrahl mit einer konstanten Flüssigkeitsströmung sein. Der Flüssigkeitsstrahl kann aber auch ein Flüssigkeitsstrahl mit einer Flüssigkeitsströmung sein, die regelmäßig oder unregelmäßig pulsiert. Auch das Fluid aus der wenigstens einen weiteren Düsenkammer kann mit gleichmä- ßigen oder ungleichmäßigen Pulsen bereitgestellt werden. Das Fluid aus der wenigstens einen weiteren Düsenkammer dient zur Beeinflussung, insbesondere zur Formung und/oder Lenkung und/oder Abschirmung des Flüssigkeitsstrahls. Erfindungsgemäße Systeme ermöglichen vorzugsweise eine Einstellbarkeit der Strömungsgeschwindigkeit vs in einem gewissen Bereich.
Der Erfindung liegt einerseits die Erkenntnis zugrunde, dass die Entgra- tungswirkung eines Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls, der auf ein in ein Flüssigkeitsbad, z. B. in ein Reinigungsbad eingetauchtes Werkstück gerichtet ist, gesteigert werden kann, indem entlang dem Flüssigkeitsstrahl ein Strahl bzw. Strom aus gasförmigem Fluid geführt wird, das für den Flüssigkeitsstrahl in dem Reinigungsbad die Reibungskräfte verringert. Die Erfindung beruht andererseits auf der Erkenntnis, dass ein Flüssigkeitsstrahl bzw. Flüssigkeits- ström, der entlang einem Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl verläuft, in einem Reinigungsbad aufgrund des Ventu -Effekts durch den Hochdruck- Flüssigkeitsstrahl derart beschleunigt werden kann, dass sich der in einem Reinigungsbad mit dem Flüssigkeitsstrahl zu dem Werkstück geführte Flüs- sigkeits-Massestrom damit steigern lässt.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Idee der Erfindung, einen konstanten o- der pulsierenden Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl, der mit einer Düsenöffnung in einer Düsenkammer eines Düsenmoduls erzeugt wird, für das Entgraten von Werkstücken in einem Flüssigkeitsbad, insbesondere einer Reinigungsflüssigkeit einzusetzen, mit einem (weiteren) Strahl aus gasförmigem Fluid zu kombinieren, damit der Hockdruck-Flüssigkeitsstrahl in dem Flüssigkeitsbad weniger abgebremst wird. Alternativ oder ergänzend kann mit dem genannten Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl für das Flutwaschen von Werkstücken ein weiterer Flüssigkeitsstrahl bzw. Flüssigkeitsstrom beschleunigt werden, damit der zu dem Werkstück geführte Flüssigkeits-Massestrom hierdurch vergrößert wird. Insbesondere weist der weitere Strahl einen ringförmigen Querschnitt auf, so dass der Hochdruckstrahl von dem weiteren Strahl zumindest abschnittsweise umgeben und quer zur Strömungsrichtung von umgeben- dem Fluid abgeschirmt sein kann.
Indem der mindestens eine weitere Fluidstrahl wenigstens abschnittsweise an dem Flüssigkeitsstrahl anliegt, können die Reibungskräfte für den Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl in einem flüssigen Medium besonders gering gehal- ten werden. Diese Maßnahme vergrößert nicht nur die Reichweite eines Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls in Reinigungsmedium, diese Maßnahme verbessert auch das Beschleunigungsvermögen des Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls für einen Flüssigkeitsstrahl bzw. Flüssigkeitsstrom aus der wenigstens einen weiteren Düsenkammer. Indem der Fluidstrahl bzw. Flüssigkeits- ström aus der weiteren Düsenkammer den Hochdruck-Fluidstrahl in einem Reinigungsbad umgibt, lassen sich die Reibungskräfte zwischen dem Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl und einem Reinigungsfluid reduzieren. Aufgrund der in diesem Fall vorliegenden großen Grenzfläche zwischen dem Hochdruck- Fluidstrahl und dem weiteren Fluidstrahl kann der Hochdruck-Fluidstrahl eine große Beschleunigungswirkung für den weiteren Fluidstrahl entfalten. Es ist möglich, dass die Temperatur des Fluids für den Hochdruck- Flüssigkeitsstrahl und die Temperatur des Mediums für den weiteren Fluidstrahl verschieden ist.
Eine Idee der Erfindung ist auch, in dem Modulkörper eine Verlagerbarkeit einer Düsenöffnung der ersten Düsenkammer relativ zur Düsenöffnung der weiteren Düsenkammer (bzw. umgekehrt) vorzusehen. Insbesondere ist es eine Idee der Erfindung, die wenigstens eine Düsenöffnung der ersten Düsenkammer mit einem linearbeweglich angeordneten Düsenmund auszubilden, der entlang einer zu der Strahlachse des Düsenmundstücks parallelen Achse bewegt werden kann. Durch eine relative Verstellbarkeit der genann- ten Düsenöffnungen können die Fluidstrahlen aufeinander abgestimmt werden. Insbesondere kann durch eine in Strömungsrichtung änderbare Position wenigstens einer der Düsenöffnungen der Einfluss des (zweiten) Fluidstrahls aus der weiteren Düsenkammer auf den (ersten) Hochdruckstrahl bedarfsgerecht eingestellt werden. Somit lassen sich wiederum Form und Verhalten des (ersten) Hochdruckstrahls nicht nur über eine Druckänderung im Fluid sowie Auswahl des Fluids, sondern auch über die relative Lage des zweiten Fluidstrahls bedarfsgerecht beeinflussen.
Von Vorteil ist insbesondere, wenn die wenigstens eine Düsenöffnung der ersten Düsenkammer mit einem drehbeweglichen Düsenmund ausgebildet ist, der um eine zu der Strahlachse des Düsenmunds parallele Drehachse rotiert werden kann. Diese Maßnahme ermöglicht, dass mit einem Hochdruck-Fluidstrahl große Werkstück-Oberflächen beaufschlagbar sind, indem der Düsenmund um die Drehachse gedreht wird.
Von Vorteil ist darüber hinaus, wenn der Düsenmund in dem Modulkörper derart positioniert werden kann, dass die zu der Strahlachse des Düsen- munds senkrechte Ebene mit der Düsenöffnung in der Orientierung der Strömungsrichtung eines aus der Düsenöffnung austretenden Fluidstrahls vor, in und/oder hinter einer zu der Strahlachse des Düsenmunds senkrechten Ebene mit der mindestens einen Düsenöffnung der weiteren Düsenkam- mer liegt.
Die wenigstens eine Düsenöffnung der ersten Düsenkammer wird günstigerweise mit einer Kreisform oder einer Linsenform oder einer Viereckform oder einer Sechseckform oder einer Sternform ausgeführt. Mit dieser Maßnahme kann ein erster (erster) Hochdruck-Fluidstrahl mit einem Querschnitt erzeugt werden, der sich insbesondere für das Entgraten von Werkstücken eignet. Besonders vorteilhaft ist es, die Düsenöffnung in einer Blende vorzusehen, die im Bereich des Düsenmunds angeordnet ist und dort ausgetauscht werden kann.
Die erste Düsenkammer kann auch mehrere Düsenöffnungen für das Erzeugen von mehreren auf das Werkstück gerichteten mehreren Fluidstrahlen haben. Die wenigstens eine erste Düsenkammer weist bevorzugt eine Wandung auf, die wenigstens teilweise durch die weitere Düsenkammer erstreckt ist. Die mindestens eine Düsenöffnung der wenigstens einen weiteren Düsenkammer hat die Form eines Rings oder eines Ringsegments.
Die wenigstens eine weitere Düsenkammer kann mehrere Düsenöffnungen für das Erzeugen von mehreren entlang dem ersten Fluidstrahl verlaufenden weiteren Fluidstrahlen aufweisen. Die mehrere Düsenöffnungen für das Erzeugen von mehreren an dem ersten Fluidstrahl wenigstens abschnittsweise anliegenden weiteren Fluidstrahlen sind bevorzugt als um ein gemeinsames Zentrum angeordnete Ringsegmente oder Kreisflächen ausgebildet. Indem die wenigstens eine weitere Düsenkammer in einem Düsenkörper angeord- net ist, der ein Düsenmundstück mit einer sich verjüngenden Außenkontur hat, in dem die mehreren Düsenöffnungen ausgebildet sind, lässt sich für einen aus der ersten Düsenkammer austretenden Hochdruck-Fluidstrom eine gute Injektionswirkung in ein Fluidbad erreichen.
Das Düsenmodul kann in einer Reinigungsvorrichtung für das Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken eingesetzt werden, die einen mit einem flüssigem Reinigungsmedium befüllten Reinigungsbehälter hat und die eine Einrichtung für das Zuführen von mit Hochdruck beaufschlagtem Fluid in die wenigstens eine erste Düsenkammer enthält. Zusätzlich hat die Reinigungsvorrichtung auch eine Einrichtung für das wahlweise Zuführen von mit Nie- derdruck beaufschlagter Flüssigkeit oder von gasförmigem Fluid in die wenigstens eine weitere Düsenkammer.
Für das Entgraten von Werkstücken wird der wenigstens einen erste Düsenkammer in dem Düsenmodul mit Hochdruck PF beaufschlagte Flüssigkeit zugeführt, insbesondere Flüssigkeit, für die der Absolutdruck PF in der Düsenkammer in dem Bereich 30 bar < PF -S 3000 bar liegt. Die wenigstens eine weitere Düsenkammer wird mit gasförmigem Fluid bei einem (gegenüber Atmosphärendruck erhöhten) Überdruck PG gespeist, für den vorzugsweise gilt: 0,01 bar < PG ^ 50 bar. Um mit dem Düsenmodul Werkstücke zu reini- gen, wird der wenigstens einen ersten Düsenkammer mit Hochdruck PF beaufschlagte Flüssigkeit zugeführt, vorzugsweise Flüssigkeit, die mit Hochdruck im Bereich 50 bar < PF < 3000 bar beaufschlagt ist, und die wenigstens eine weitere Düsenkammer wird mit Reinigungsflüssigkeit gespeist, die unter einem Niederdruck PN steht, wobei der Niederdruck PN günstiger Weise dem folgenden Absolutdruckwert entspricht: 1 ,0 bar < PN -S 30 bar.
Für das Flutwaschen von Werkstücken werden dabei die Düsenmodule insbesondere mit einem bei Normalbedingungen flüssigen Reinigungsfluid (z. B. Wasser) betrieben. Bevorzugt enthält dieses Reinigungsfluid Reinigungszu- sätze, z. B. Tenside, Basen oder dergleichen. Es hat vorzugsweise eine Temperatur, die zwischen 30°C und 120°C liegt. lm Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schemati- scher Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Reinigungsvorrichtung für das Reinigen und Entgraten von Werkstücken mit einem ersten Düsenmodul;
Fig. 2 eine zweite Reinigungsvorrichtung für das Reinigen und Entgraten von Werkstücken mit einem zweiten Düsenmodul;
Fig. 3 und Fig. 4 Schnittansichten eines dritten Düsenmoduls;
Fig. 5 und Fig. 6 das dritte Düsenmodul in unterschiedlichen Einstellun- gen;
Fig. 7 und Fig. 8 Schnittansichten eines vierten Düsenmoduls;
Fig. 9 und Fig. 10 Schnittansichten eines fünften Düsenmoduls;
Fig. 1 1 und Fig. 12 Schnittansichten eines sechsten Düsenmoduls;
Fig. 13 und Fig. 14 Schnittansichten eines siebten Düsenmoduls; Fig. 15 und Fig. 16 Schnittansichten eines achten Düsenmoduls; und
Fig. 17 unterschiedliche Geometrien für den Düsenmund einer Hochdruck-Flüssigkeitsdüse in einem Düsenmodul. Die Fig. 1 zeigt eine Reinigungsvorrichtung 100 für das Flutwaschen eines Werkstücks 102 in einem Flüssigkeitsbad 104. Die Reinigungsvorrichtung 100 ist eine Behandlungsvorrichtung für Werkstücke 102 in Form von Zylin- derköpfen aus Aluminium, in denen mehrere Bohrungen 106 ausgebildet sind. Für das Einbringen der Bohrungen wurde ein Werkstück 102 in einem Bearbeitungszentrum spanend bearbeitet. In der Reinigungsvorrichtung 100 kann ein Werkstück 102 nicht nur von Verunreinigungen in Form von Kühl- Schmierstoffen und Spänen befreit werden. Die Reinigungsvorrichtung 100 ermöglicht darüber hinaus auch ein Entgraten eines Werkstücks, d.h. das Entfernen der Grate 108 an dem Werkstück 102, die auf die spanende Bearbeitung in dem Bearbeitungszentrum zurückgehen. Das Flüssigkeitsbad 104 befindet sich in einem Flüssigkeitsbehälter 1 10. In der Reinigungseinrichtung 100 gibt es einen Handhabungsroboter 1 12. Mit dem Handhabungsroboter 1 12 kann ein Werkstück 102 in der Reinigungsvorrichtung aufgenommen und mit drei translatorischen und drei rotatorischen Bewegungsfreiheitsgraden in dem Flüssigkeitsbad 104 manipuliert werden.
Für das Reinigen und Entgraten eines Werkstücks 102 enthält die Reinigungsvorrichtung 100 ein Düsenmodul 1 14. Das Düsenmodul 1 14 hat einen Modulkörper 1 16 mit einem Düsenkörper 1 18, in dem eine Düsenkammer 120 mit einer Wandung 121 ausgebildet ist. In dem Modulkörper 1 16 gibt es einen weiteren Düsenkörper 122 mit einer weiteren Düsenkammer 124. Der Düsenkörper 122 ragt in den Flüssigkeitsbehälter 1 10. Der Düsenkörper 1 18 ist in dem Düsenkörper 122 aufgenommen. Der Düsenkörper 1 18 ist durch die Wandung 126 des Düsenkörpers 122 geführt.
Die Düsenkammer 120 ist mit einer Einrichtung 128 für das Bereitstellen von mit Hochdruck beaufschlagter Flüssigkeit 130 verbunden. Die Einrichtung 128 hat ein Druckgefäß 132. Das Druckgefäß 132 ist über ein Proportionalventil 134 und eine Schlauchleitung 136 mit einer Rohrleitung 138 verbun- den, die in die Düsenkammer 120 mündet. Die Einrichtung 128 enthält eine Pumpe 140. Über die Pumpe 140 kann das Druckgefäß 132 mit Flüssigkeit aus einem Fluidreservoir 142 aufgeladen werden. Der Düsenkörper 1 18 hat einen Düsenmund 144. In dem Düsenmund 144 ist eine Düsenöffnung 146 ausgebildet. Die Düsenöffnung 146 des Düsenkörpers 1 18 und die Düsenöffnung 172 des Düsenkörpers 122 sind zueinander koaxial angeordnet.
Wenn das Druckgefäß 132 mit Flüssigkeit aus dem Fluidreservoir 142 aufgeladen ist, kann durch die Düsenöffnung 146 ein Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl 148 bereitgestellt werden. Die Düsenkammer 124 in dem Düsenmodul 1 14 ist über ein Leitungssystem 150 mit einer Einrichtung 152 für das Bereitstellen von Druckflüssigkeit und mit einer Einrichtung 154 für das Bereitstellen von mit Druck beaufschlagtem gasförmigen Fluid 155 verbunden.
Die Einrichtung 152 für das Bereitstellen von Druckflüssigkeit 157 enthält ein Druckgefäß 156. Das Druckgefäß 156 kann über ein Proportionalventil 158 mit der Düsenkammer 124 verbunden werden. Auch die Einrichtung 152 enthält eine Pumpe 160. Mittels der Pumpe 160 kann das Druckgefäß 156 mit Flüssigkeit aus einem Fluidreservoir 162 aufgeladen werden. Die Einrichtung 154 für das Bereitstellen von mit Druck beaufschlagtem gasförmigen Fluid hat ein Druckgefäß 164. Das Druckgefäß 164 kann mit einem Kompressor 166 mit Druckluft beaufschlagt werden. In dem Leitungssystem 150 gibt es ein Proportionalventil 168. Wenn das Proportionalventil 168 geöffnet ist, kann die Düsenkammer 124 mit gasförmigem Fluid gespeist wer- den.
Die Düsenkammer 124 in dem Düsenkörper 122 hat einen Düsenmund 170 mit einer Achse 171 und einer Düsenöffnung 172. Der Düsenmund 144 hat eine Achse 145. Die Achse 171 des Düsenmunds 170 fluchtet mit der Achse 145 des Düsenmunds 144. Die Düsenöffnung 172 ist vorzugsweise kreisrund. Die Düsenöffnung 172 hat einen Öffnungsdurchmesser D. Für diesen Öffnungsdurchmesser D gilt günstigerweise: 10 mm < D < 20 mm. Der Düsenkörper 1 18 mit der Düsenkammer 120 kann in dem Düsenmodul 1 16 entsprechend dem Doppelpfeil 174 verlagert werden. Für das Verlagern des Düsenkörpers 1 18 hat das Düsenmodul 1 16 einen elektrischen Antrieb 176 mit einem Elektromotor 178. Der Elektromotor 178 wirkt auf ein Antriebsritzel 180, das mit einer Zahnstange 182 kämmt, die an der Rohrleitung 138 ausgebildet ist. Für das Verlagern des Düsenkörpers 1 18 kann auch ein pneumatischer oder hydraulischer Antrieb eingesetzt werden. Günstig ist z.B. ein hydraulischer Antrieb, der mit Reinigungsmedium betrieben werden kann.
Die Reinigungsvorrichtung 100 kann in einem Betriebsmodus für das Reinigen des Werkstücks 102 betrieben werden, und in einem weiteren Betriebsmodus für das Entgraten des Werkstücks 102. Um ein Werkstück 102 in der Reinigungsvorrichtung 100 zu entgraten, wird die Düsenkammer 120 in dem Düsenkörper 1 18 mit Flüssigkeit aus der Einrichtung für das Bereitstellen von mit Hochdruck beaufschlagter Flüssigkeit 130 bei einem Flüssigkeitsdruck PF beaufschlagt, der vorzugsweise in einem Bereich 50 bar < PF -S 3000 bar liegt. Die Flüssigkeit ist bevorzugt ein Reini- gungsmedium, insbesondere Wasser. Bei der Flüssigkeit kann es sich aber z. B. auch um Emulsion oder Öl handeln.
Gleichzeitig wird in die Düsenkammer 124 in dem Düsenkörper 122 des Düsenmoduls 1 14 mit Druck beaufschlagtes gasförmigen Fluid aus der Einrich- tung 154 bei einem Überdruck PG gegenüber dem Atmosphärendruck eingespeist, für den vorzugsweise gilt: 0,01 bar < PG ^ 3000 bar liegt. Als gasförmiges Fluid wird erfindungsgemäß z. B. Luft, ein anderes Gasgemisch oder auch Wasserdampf vorgeschlagen. Der bei Beaufschlagen der Düsenkammer 120 mit Hochdruck-Flüssigkeit aus der Düsenöffnung 146 strömende Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl 148 ist dann mit einem ringförmigen Niederdruck-Fluidstrom 184 aus gasförmigem Fluid aus der Düsenkammer 124 umgeben. Der Niederdruck-Fluidstrom 184 verläuft entlang dem Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl 148. Der Niederdruck- Fluidstrom 184 aus gasförmigem Fluid bewirkt ein Abschirmen des Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls 148 in dem Flüssigkeitsbad 104 gegenüber der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsbehälter 1 10. Mit dem Niederdruck-Fluidstrom 184 aus gasförmigem Fluid wird erreicht, dass der Hochdruck- Flüssigkeitsstrahl 148 in dem Flüssigkeitsbad 104 verringerten Reibungskräften ausgesetzt ist. Die Folge ist, dass die kinetische Energie der Flüssigkeit in dem Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl 148 weitestgehend für das Entgraten eines Werkstücks 102 zur Verfügung steht und nicht schon zwischen der Düsenöffnung 146 der Düsenkammer 120 und dem Werkstück 102 an das Flüssigkeitsbad 104 abgegeben wird. Die Abschirmung des Hochdruck- Flüssigkeitsstrahls 148 mittels eines ringförmigen Fludstrahls 184 ist besonders wirksam, indem der Abstand A der Ebene 147 der Düsenöffnung 146 von dem Düsenmund 170 des Düsenkörpers 122 ungefähr dem Öffnungsdurchmesser D der Düsenöffnung 172 entspricht. Vorzugsweise genügt der Abstand A folgender Beziehung: 10 mm < A < 20 mm.
Um in dem Flüssigkeitsbad 104 ein Werkstück 102 zu reinigen, wird die Dü- senkammer 124 nicht mit gasfömigem Fluid, sondern mit Druckflüssigkeit aus dem Druckgefäß 156 beaufschlagt. Die Folge ist, dass die Druckflüssigkeit aus dem Druckgefäß 156 mit einem aus Flüssigkeit bestehenden ringförmigen Niederdruck-Fluidstrahl 184' aus der Düsenöffnung 146 der Düsenkammer 120 austritt, der in dem Flüssigkeitsbad 104 entlang dem Hoch- druck-Flüssigkeitsstrahl 148 verläuft. Der Ringstrahl 184' liegt dabei an dem Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl 148 an und umgibt diesen. Der ringförmige Niederdruck-Fluidstrahl 184' aus Flüssigkeit wird damit durch den Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl 148 beschleunigt. Dies ermöglicht, das Werkstück 102 in dem Flüssigkeitsbad 104 mit einem großen Flüssigkeitsstrom zu be- aufschlagen. Hierdurch werden Schmutzpartikel, Verunreinigungen und Späne, die an der Oberfläche des Werkstücks anhaften, schon nach kurzer Zeit in das Flüssigkeitsbad 104 eingetragen. Eine besonders effiziente Beschleunigung des Ringstrahls 184' über den Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl 148 lässt sich dadurch erreichen, dass der Düsenkörper 1 18 mit dem elektrischen Antrieb 176 in der Richtung 186 der Strömung des Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls 148 derart verlagert wird, dass die Düsenöffnung 146 sich auf der zum Werkstück 102 weisenden Seite des Düsenmoduls 1 16 vor der zur Strahlachse 171 des Düsenmunds 170 senkrechten Ebene 173 mit der Düsenöffnung 172 der Düsenkammer 124 befindet.
Das Flüssigkeitsbad 103 in der Reinigungsvorrichtung 100 besteht günstigerweise aus Heißwasser, das optional Reinigungszusätze enthält, etwa Reinigungszusätze in Form von Alkalihydroxiden, Silikaten, Phosphaten, Boraten und Carbonate oder auch Reinigungszusätzen in Form von nicht-ionischen Tensiden oder kationischen Tensiden.
Für das Reinigen eines Werkstücks 102 wird der Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl 148 in der Reinigungsvorrichtung bevorzugt mit Wasser, Wasser mit Korrosions- und Reinigungszusätzen, mit Emulsion, oder mit Öl erzeugt. Der Ringstrahl bzw. Ringstrom 184 besteht in diesem Fall bevorzugt aus Wasser, aus Wasser mit Korrosions- und Reinigungszusätzen oder aus Emulsion.
Die Fig. 2 zeigt eine weitere Reinigungsvorrichtung 200 für das Flutwaschen eines Werkstücks 202. Soweit die Elemente der Fig. 2 mit Elementen in der Fig. 1 identisch sind, sind diese dort mit in Bezug auf die Fig. 1 um die Zahl 100 erhöhten Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht.
Das Düsenmodul 216 in der Reinigungsvorrichtung 200 hat einen Düsenkör- per 218 mit einem Düsenmund 244. Anders als bei dem Düsenmodul 1 14 in der Reinigungsvorrichtung 100 ist die Achse 245 des Düsenmunds 244 der Düsenkammer 220 im Bezug auf die Achse 271 des Düsenmunds 270 der Düsenkammer 224 versetzt angeordnet. Der Düsenkörper 218 des Düsen- moduls 214 ist an dem Düsenkörper 222 drehbar gelagert. Für das Drehen des Düsenkörpers 218 hat das Düsenmodul 216 einen Antrieb 217 mit einem Elektromotor 219. Mittels des Antriebs 217 kann der Düsenkörper 218 ent- sprechend dem Doppelpfeil 269 um die Achse 271 des Düsenmunds 270 der Düsenkammer 224 rotiert werden.
Darüber hinaus hat das Düsenmodul 216 einen Antrieb 276' mit einem Pneumatikzylinder 178', der eine lineare Verlagerung des Düsenkörpers 218 in dem Düsenmodul 1 14 entsprechend dem Doppelpfeil 274 ermöglicht.
Wie die Reinigungsvorrichtung 100 kann die Reinigungsvorrichtung 200 sowohl in einem Betriebsmodus für das Reinigen als auch in einem Betriebsmodus für das Entgraten eines Werkstücks 202 betrieben werden. Indem der Düsenmund 244 um die Achse 271 gedreht wird, lässt sich erreichen, dass ein Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl 248 aus der Düsenkammer 220 auf einem Werkstück 202 eine Taumelbewegung ausführt. Auf diese Weise kann mit dem Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl 248 eine größere Werkstück-Oberfläche beaufschlagt werden.
Die Fig. 3 zeigt ein drittes Düsenmodul 314 für den Einsatz in einer Behandlungsvorrichtung für Werkstücke, z.B. in einer vorstehend beschriebenen Reinigungsvorrichtung in einem Längsschnitt. Das Düsenmodul 314 hat einen rohrförmigen Düsenkörper 322. In dem Düsenkörper 322 ist ein weiterer rohrförmiger Düsenkörper 318 mit einer Düsenkammer 320 angeordnet. Der Düsenkörper 318 hat ein Düsenmundstück 319 mit einem Düsenmund 344. Der Düsenmund 344 hat eine Achse 345, die der Achse 347 des rohrförmigen Düsenkörpers 318 entspricht. Der Düsenkörper 318 ist koaxial zu dem Düsenkörper 322 angeordnet. D.h., die Achse 349 des Düsenkörpers 322 fluchtet mit der Achse 347 des rohrförmigen Düsenkörpers 318. Der Düsenkörper 322 hat eine Düsenkammer 324, die über ein Anschlussstück 323 wahlweise mit gasförmigem Fluid oder mit Flüssigkeit beaufschlagt werden kann. Der Düsenkörper 318 ist in dem Düsenkörper 322 aufgenommen. Der Düsenkörper 318 kann entsprechend dem Doppelpfeil 374 in dem Düsenkörper 322 verlagert werden. Fig. 4 zeigt einen Querschnitt des Düsenmoduls 314 entlang der Linie IV-IV aus Fig. 3. Die Düsenkammer 324 in dem Düsenkörper 322 hat einen ringförmigen Querschnitt.
Der Düsenkörper 318 ist für das Erzeugen eines Hochdruck-Flüssigkeits- Strahls 348 ausgelegt, der die Düsenkammer 320 durch die Düsenöffnung 346 verlässt. Ein aus der Düsenöffnung 346 austretender Hochdruck- Flüssigkeitsstrahl 348 kann bei dem Düsenmodul 314 wie bei dem Düsenmodulen 1 14 aus Fig. 1 und 214 aus Fig. 2 wahlweise mit einem Nieder- druck-Fluidstrom 384, 384' aus mit Druck beaufschlagtem Gas, z.B. Druck- luft, oder aus mit Druck beaufschlagter Flüssigkeit umgeben werden, der aus der Öffnung 370 der Düsenkammer 324 austritt.
Der Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl 348 wird dann von dem Fluidstrom 384, 384' umhüllt. Der Fluidstrom 384, 384' hat einen ringförmigen Querschnitt. Er verläuft entlang dem Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl 348. Mit einem zunehmendem Abstand von der Düsenöffnung 372 liegt der Niederdruck- Fluidstrom 384, 384' an einem aus der Düsenöffnung 146 austretenden Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl 348 an. Die Fig. 4 zeigt das Düsenmodul 314 in einer Einstellung, bei welcher der die Düsenöffnung 346 in dem rohrförmige Düsenkörper 318 im Bezug auf die Stirnfläche 371 des rohrförmigen Düsenkörpers 322 zurückgesetzt angeordnet ist. In der Fig. 5 ist das Düsenmodul 314 in einer Einstellung gezeigt, in der die Düsenöffnung 346 der Düsenkammer 320 in der Ebene 373 der Stirnfläche 371 des Düsenkörpers 322 liegt. Die Fig. 6 zeigt das Düsenmodul 314 in ei- ner Einstellung, bei welcher die Düsenöffnung 346 der Düsenkammer 320 auf der beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Düsenmoduls 314 auf dessen zum Werkstück weisenden Seite vor der Ebene 373 der Stirnfläche 371 des rohrformigen Düsenkörpers 322 positioniert ist.
Die Fig. 7 zeigt ein weiteres Düsenmodul 414 für den Einsatz in einer Behandlungsvorrichtung für Werkstücke in einem Längsschnitt. Auch das Düsenmodul 414 hat einen rohrformigen Düsenkörper 422. In dem Düsenkörper 422 ist ein weiterer rohrförmiger Düsenkörper 418 mit einer Düsenkammer 420 angeordnet. Der Düsenkörper 418 hat ein Düsenmundstück 419 mit einem Düsenmund 444. Der Düsenmund 444 hat eine Achse 445, die der Achse 447 des rohrformigen Düsenkörpers 418 entspricht. Der Düsenkörper 418 ist koaxial zu dem Düsenkörper 422 angeordnet. D.h., die Achse 449 des Düsenkörpers 422 fluchtet mit der Achse 447 des rohrformigen Düsen- körpers 418. Der Düsenkörper 422 hat eine Düsenkammer 424, die über ein Anschlussstück 423 wahlweise mit gasförmigem Fluid oder mit Flüssigkeit beaufschlagt werden kann. Der Düsenkörper 418 ist in dem Düsenkörper 422 aufgenommen und an zwei voneinander räumlich beabstandeten Lagerstellen 423, 425 abgestützt. Der Düsenkörper 418 kann entsprechend dem Doppelpfeil 474 in dem Düsenkörper 422 verlagert werden.
Die Fig. 8 zeigt einen Querschnitt des Düsenmoduls 414 entlang der Linie VIII - VIII aus Fig. 7. Die Düsenkammer 424 in dem Düsenkörper 422 hat einen ringförmigen Querschnitt. Die Lagerstelle 425 in der Düsenkammer 422 ist ein Düsenmundstück mit mehrere Düsenöffnungen 470, 470', 470" ... . Die Düsenöffnungen 470, 470', 470" ... haben eine Ringspaltgeometrie. Der Düsenkörper 418 ist an den Lagerstellen 423, 425 linearbeweglich geführt und abgestützt. Der Düsenkörper 418 ist für das Erzeugen eines Hochdruck- Flüssigkeitsstrahls 448 ausgelegt, der die Düsenkammer 420 durch die Düsenöffnung 446 verlässt. Die Lagerstellen 423, 425 für den Düsenkörper 418 bewirken, dass sich der Düsenmund 444 mit der Düsenöffnung 446 nicht selbsttätig bewegt, wenn die Düsenkammer 420 mit hohen Drücken beaufschlagt wird. Ein aus der Düsenöffnung 446 austretender Hochdruck- Flüssigkeitsstrahl 448 kann bei dem Düsenmodul 414 wie bei dem Düsen- modulen 1 14 aus Fig. 1 und 214 aus Fig. 2 wahlweise mit Fluidströmen 484, 485, 484', 485' aus mit Druck beaufschlagtem Gas, z.B. Druckluft, oder aus mit Druck beaufschlagter Flüssigkeit umgeben werden, die dann aus den Öffnungen 470, 470', 470" der Düsenkammer 424 austreten. Die Fluidströme 484, 485, 484', 485' verlaufen dann entlang dem Flüssigkeitsstrahl 448. Mit einem zunehmendem Abstand von den Düsenöffnungen 470, 470', 470" liegen die Fluidströme 484, 485, 484', 485' dann gleichmäßig verteilt an einem aus der Düsenöffnung 446 austretenden Hochdruck- Flüssigkeitsstrahl 448 abschnittsweise an. Aufgrund von Strahlaufweitung umgeben schließlich in einem von den Düsenöffnungen 470, 470', 470" und der Düsenöffnung 446 beabstandeten Abschnitt die Fluidströme 484, 485, 484', 485' den Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl 448.
Die Fig. 9 zeigt ein weiteres Düsenmodul 514 in einem Längsschnitt. In der Fig. 10 ist das Düsenmodul 515 in einem Querschnitt entlang der Linie IX - IX aus Fig. 9 gezeigt. Auch das Düsenmodul 514 hat einen rohrförmigen Düsenkörper 522. Der Aufbau des Düsenmoduls 514 entspricht weitgehend dem anhand von Fig. 7 und Fig. 8 erläuterten Aufbau des Düsenmoduls 414. Elemente in den Fig. 9 und Fig. 10, die den Elementen der Fig. 7 und Fig. 8 funktional entsprechen, sind deshalb dort mit um die Zahl 100 erhöhten Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht. Im Unterschied zu der Düsenkammer 422 des Düsenmoduls 414 hat der Düsenkörper 522 in dem Düsenmodul 514 ein Düsenmundstück 525 mit mehrere Düsenöffnungen 570, 570', 570", ... in Form von Löchern mit einem kreisförmigem Querschnitt. Die Düsenöffnungen 570, 570', 570" ... sind auf einer gedachten Kreislinie 571 angeordnet, die zu der Achse 544 des Düsenmunds 548 koaxial ist. Der Düsenkörper 518 ist in dem Düsenmundstück 525 des Düsenkörpers 522 line- arbeweglich geführt. In dem Düsenmodul 514 ist der Düsenkörper 518 damit an zwei Lagerstellen 523 und 525 abgestützt.
Die Fig. 1 1 zeigt ein weiteres Düsenmodul 614 in einem Längsschnitt. In der Fig. 12 ist das Düsenmodul 615 in einem Querschnitt entlang der Linie XI - XI aus Fig. 1 1 gezeigt. Auch das Düsenmodul 614 hat einen rohrförmigen Düsenkörper 622. Der Aufbau des Düsenmoduls 614 entspricht weitgehend dem anhand von Fig. 7 und Fig. 8 erläuterten Aufbau des Düsenmoduls 414. Elemente in den Fig. 9 und Fig. 10, die den Elementen der Fig. 7 und Fig. 8 funktional entsprechen, sind deshalb dort mit um die Zahl 200 erhöhten Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht. Im Unterschied zu der Düsenkammer 422 des Düsenmoduls 414 hat der Düsenkörper 622 in dem Düsenmodul 614 ein Düsenmundstück 625 mit mehrere Düsenöffnungen 670, 670', 670", ... in Form von Löchern mit einem kreisförmigem Querschnitt. Die Düsenöffnungen 670, 670', 670" ... sind auf einer gedachten Kreislinie 671 angeordnet, die zu der Achse 544 des Düsenmunds 548 koaxial ist. Das Düsenmundstück 625 hat die Außenkontur 627 eines Pyramidenstumpfs. Damit wird erreicht, dass ein aus den Düsenöffnungen 670, 670', 670", ... in ein Flüssigkeitsbad strömendes Medium Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbad entsprechend der mit den Pfeilen 691 angedeuteten Strömungsrichtung ansaugt, mitreißt und durch das Flüssigkeitsbad bewegt. Damit kann mit dem aus den Düsenöffnungen 670, 670', 670", ... ausströmenden Medium in der Umgebung des Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls 648 die Flüssigkeit in einem Flüssigkeitsbad beschleunigt werden. Das hat zur Folge, dass mit dem Dü- senmodul 614 ein besonders kräftiger Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl 648 in ein Flüssigkeitsbad injiziert und in dem Flüssigkeitsbad zu einem Werkstück geführt werden kann.
Die Fig. 13 zeigt ein Düsenmodul 714 in einem Längsschnitt. In der Fig. 14 ist das Düsenmodul 714 in einem Querschnitt entlang der Linie XIII - XIII aus Fig. 13 gezeigt. Auch das Düsenmodul 714 hat einen rohrförmigen Düsenkörper 722. Der Aufbau des Düsenmoduls 714 entspricht weitgehend dem anhand von Fig. 7 und Fig. 8 erläuterten Aufbau des Düsenmoduls 414. Elemente in den Fig. 13 und Fig. 14, die den Elementen der Fig. 7 und Fig. 8 funktional entsprechen, sind deshalb dort mit um die Zahl 300 erhöhten Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht. Im Unterschied zu der Düsen- kammer 420 des Düsenmoduls 414 hat der Düsenkörper 718 in dem Düsenmodul 714 ein Düsenmundstück 719 mit mehrere Düsenöffnungen 746, 746', 746" in Form von Löchern mit einem kreisförmigem Querschnitt. Die Düsenöffnungen 746, 746', 746" ... sind auf einer gedachten Kreislinie 771 angeordnet, die zu der Achse 747 des Düsenkörpers 718 und der Achse 749 des Düsenkörpers 722 koaxial ist. Das Düsenmodul ermöglicht es damit, eine vergleichsweise große Werkstückfläche mit einem Hochdruckflüssigkeitsstrahl bzw. mit mehreren Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlen zu beaufschlagen.
Die Fig. 15 zeigt ein Düsenmodul 814 in einem Längsschnitt. In der Fig. 16 ist das Düsenmodul 814 in einem Querschnitt entlang der Linie XV - XV aus Fig. 15 gezeigt. Auch das Düsenmodul 714 hat einen rohrförmigen Düsenkörper 722. Der Aufbau des Düsenmoduls 714 entspricht weitgehend dem anhand von Fig. 7 und Fig. 8 erläuterten Aufbau des Düsenmoduls 414. Elemente in den Fig. 13 und Fig. 14, die den Elementen der Fig. 7 und Fig. 8 funktional entsprechen, sind deshalb dort mit um die Zahl 400 erhöhten Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht. Im Unterschied zu der Düsenkammer 420 des Düsenmoduls 414 hat der Düsenkörper 818 mit dem Düsenmundstück 819 in dem Düsenmodul 814 eine Achse 847, die zu der Achse 849 des rohrförmigen Düsenkörpers 822 versetzt angeordnet ist. Mit dem Düsenmodul 814 kann ein Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl 848 erzeugt werden, der in einem Flüssigkeitsbad weit in das Fluidbad hinein von einem Luftpolster umgeben ist, das mit Pressluft erzeugt wird, die in die Düsenkammer 824 eingeblasen wird. Die Fig. 17 zeigt unterschiedliche Düsenmundstücke für das Erzeugen eines Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls in einem vorstehend beschriebenen Düsenmodul. Das Düsenmundstück 919 hat einen als Bohrloch ausgebildeten Düsenmund mit einer kreisförmigen Düsenöffnung 921 . Durch das Düsenmundstück 919 kann in einem Düsenmodul ein Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl mit einem kreis- förmigen Strahlquerschnitt erzeugt werden.
Das Düsenmundstück 929 hat einen Düsenmund 931 mit einem linsenförmigen Querschnitt. Mit dem Düsenmundstück 931 kann ein Hochdruck- Flüssigkeitsstrahl mit einem abgeflachten Querschnitt erzeugt werden. Ein solcher Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl ermöglicht das Bearbeiten eines Werkstücks mit einer breiten Bearbeitungsspur, wenn das Werkstück bei der Bearbeitung quer zu dem Hoch-Druckflüssigkeitsstrahl bewegt wird.
Das Düsenmundstück 939 hat einen Düsenmund 941 mit einem viereckigen Querschnitt. Mit dem Düsenmundstück 939 kann ein Hochdruck- Flüssigkeitsstrahl mit einem viereckigen Querschnitt erzeugt werden.
Das Düsenmundstück 949 hat einen Düsenmund 951 mit einem sechseckigen Querschnitt. Mit dem Düsenmundstück 949 kann ein Hochdruck- Flüssigkeitsstrahl mit einem Kanten-Querschnitt erzeugt werden.
Das Düsenmundstück 959 hat einen Düsenmund 961 mit einem sternförmigen Querschnitt. Mit dem Düsenmundstück 959 kann ein Hochdruck- Flüssigkeitsstrahl mit einem asternförmigen Querschnitt erzeugt werden.
Zusammenfassend sind insbesondere folgende bevorzugte Merkmale festzuhalten: Eine Vorrichtung 100, 200 zum Behandeln, insbesondere zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken 102, 202 enthält ein Düsenmodul 1 14, 214, das einen Modulkörper 1 16, 216 mit einer Düsenkammer 120, 220 hat. Die Düsenkammer 120, 220 weist wenigstes eine Düsenöffnung 146, 246 für das Erzeugen wenigstens eines auf ein Werkstück 102, 202 gerichteten Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls 148, 248 auf. Der Modulkörper 1 16, 216 enthält eine weitere Düsenkammer 124, 224, die mindestens eine Düsenöffnung 172, 272 für das Erzeugen mindestens eines, wenigstens abschnittsweise entlang dem Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl 148, 248 verlaufenden und an diesem anliegenden Niederdruck-Fluidstrahls 184, 184', 284, 284' hat. In der Vorrichtung gibt es eine Einrichtung 128, 228 für das Zuführen von mit Hochdruck beaufschlagter Flüssigkeit 130, 230 in die eine Düsenkammer 120, 220 für das Erzeugen des wenigstens einen auf das Werkstück 102, 202 gerichteten Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls 148, 248. Die Vorrichtung enthält eine Einrichtung 154, 254 für das wahlweise Zuführen von mit Nie- derdruck beaufschlagter Flüssigkeit 157 oder von gasförmigem Fluid 155 in die weitere Düsenkammer 124, 224.

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung (100, 200) zum Behandeln, insbesondere zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken (102, 202), mit einem Düsenmodul (1 14, 214), das einen Modulkörper (1 16, 216) mit einer Düsenkammer (120, 220) hat, die wenigstens eine Düsenöffnung (146, 246) für das Er- zeugen wenigstens eines auf ein Werkstück (102, 202) gerichteten
Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls (148, 248) aufweist, wobei der Modulkörper (1 16, 216) eine weitere Düsenkammer (124, 224) enthält, die mindestens eine Düsenöffnung (172, 272) für das Erzeugen mindestens eines, wenigstens abschnittsweise entlang dem Hoch- druck-Flüssigkeitsstrahl (148, 248) verlaufenden und an diesem anliegenden Niederdruck-Fluidstrahls (184, 184', 284, 284') hat, und mit einer Einrichtung (128, 228) für das Zuführen von mit Hochdruck beaufschlagter Flüssigkeit (130, 230) in die Düsenkammer (120, 220), um den wenigstens einen Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl (148,
248) zu erzeugen, gekennzeichnet durch eine weitere Einrichtung (154, 254) für das wahlweise Zuführen von mit Niederdruck beaufschlagter Flüssigkeit (157) oder von gasförmigem Fluid (155) in die weitere Düsenkammer (124).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederdruck-Fluidstrahl (184, 184', 284, 284') den wenigstens einen Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl (148, 248) zumindest abschnittsweise umgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine für das Erzeugen eines Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls (148, 248) dienende Düsenöffnung (146, 246) in dem Modulkörper (1 16, 226) verlagerbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine für das Erzeugen eines Hochdruck- Flüssigkeitsstrahls (148, 248) dienende Düsenöffnung (146, 246) in einem drehbeweglich angeordneten Düsenmund (244) ausgebildet ist, der um eine zu der Strahlachse (245) des Düsenmunds (244) vorzugsweise parallele Drehachse (271 ) rotiert werden kann.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine für das Erzeugen eines Hochdruck- Flüssigkeitsstrahls (148, 248) dienende Düsenöffnung (146, 246) in einem linearbeweglich angeordneten Düsenmund (144, 244) ausgebildet ist, der entlang einer zu der Strahlachse (145, 245) des Düsenmunds (144, 244) parallelen Achse (171 , 271 ) bewegt werden kann. 6. Vorrichtung (100, 200) zum Behandeln, insbesondere zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken (102, 202) mit einem Düsenmodul (1 14, 214), das einen Modulkörper (1 16, 216) mit einer Düsenkammer (120, 220) hat, die wenigstens eine Düsenöff- nung (146, 246) für das Erzeugen wenigstens eines auf das Werkstück
(102, 202) gerichteten Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls (148, 248) aufweist, wobei der Modulkörper (1 16, 216) eine weitere Düsenkammer (124, 224) enthält, die mindestens eine Düsenöffnung (172, 272) für das Erzeugen mindestens eines, wenigstens abschnittsweise entlang dem Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl (148, 248) verlaufenden und an diesem anliegenden Niederdruck-Fluidstroms (184, 184', 284, 284') hat, und mit einer Einrichtung (128, 228) für das Zuführen von mit Hochdruck beaufschlagter Flüssigkeit (130, 230) in die Düsenkammer (120, 220), um den wenigstes einen Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl (148, 248) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass dass die wenigstens eine für das Erzeugen eines Hochdruck- Flüssigkeitsstrahls (148, 248) dienende Düsenöffnung (146, 246) in einem linearbeweglich angeordneten Düsenmund (144, 244) ausgebildet ist, der entlang einer zu der Strahlachse (145, 245) des Düsenmunds (144, 244) parallelen Achse (171 , 271 ) bewegt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenmund (144) in dem Modulkörper (1 16) derart positioniert werden kann, dass die zu der Strahlachse (171 ) des Düsenmunds (144) senkrechte Ebene (147) mit der Düsenöffnung (146) in der Orientierung der Strömungsrichtung eines aus der Düsenöffnung (146) austretenden Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls (148) vor und/oder in und/oder hinter einer zu der Strahlachse (171 ) des Düsenmunds (144) senkrechten Ebene (173) mit der mindestens einen Düsenöffnung (172) der weiteren Düsenkammer (124) liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine für das Erzeugen eines Hochdruck- Flüssigkeitsstrahls (148) dienende Düsenöffnung (146) eine Kreisform oder eine Linsenform oder eine Viereckform oder eine Sechseckform oder eine Sternform hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenkammer (720) mehrere Düsenöffnungen (746, 746', 746") für das Erzeugen von mehreren auf das Werkstück gerichteten Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlen hat.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Düsenkammer (120, 220) mit einer wenigstens teilweise durch die weitere Düsenkammer (124, 224) erstreckten Wandung (121 , 221 ) ausgebildet ist.
1 1 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn- zeichnet, dass die mindestens eine Düsenöffnung (370, 470) für das
Erzeugen des mindestens einen, wenigstens abschnittsweise entlang dem Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl (148, 248) verlaufenden und an diesem anliegenden Niederdruck-Fluidstrahls (184, 184', 284, 284') die Form eines Rings oder eines Ringsegments hat.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine weitere Düsenkammer (524, 624) mehrere Düsenöffnungen (470, 470', 470", 570, 570', 570", 670, 670', 670") für das Erzeugen von mehreren entlang dem ersten Fluidstrahl (448, 548, 648) verlaufenden weiteren Niederdruck-Fluidströmen (484,
485) hat.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine weitere Düsenkammer (624) in einem Düsenkörper (622) angeordnet ist, der ein Düsenmundstück (625) mit einer sich verjüngenden Außenkontur hat, in dem die mehreren Düsenöffnungen (570, 570', 570") ausgebildet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Düsenöffnungen für das Erzeugen von mehreren an dem Hochdruck-Fluidstrahl (484) wenigstens abschnittsweise anliegenden weiteren Niederdruck-Fluidstrahlen (484, 485) als um ein gemein- sames Zentrum (444, 544) angeordnete Ringsegmente (470, 470', 470") oder Kreisflächen (570, 570', 570") ausgebildet sind.
15. Verfahren für das Entgraten eines Werkstücks (102, 202) mit einer Vor- richtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem wenigstens ein auf das Werkstück (102, 103) gerichteter Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl (148, 248) erzeugt wird und bei dem mindestens ein aus einem gasförmigen Fluid, insbesondere aus Druckluft bestehender Niederdruck- Fluidstrahl (184, 184', 284, 284') generiert wird, der wenigstens entlang dem Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl (148, 248) verläuft und an diesem anliegt und/oder diesen zumindest abschnittsweise umgibt.
16. Verfahren für das Reinigen eines Werkstücks (102, 202) mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem ein auf das Werkstück (102, 103) gerichteter Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl (148,
248) erzeugt wird und bei dem der mindestens eine Niederdruck- Fluidstrahl (184, 184', 284, 284') aus einer Reinigungsflüssigkeit, insbesondere aus mit einem Reinigungszusatz vermischten Wasser besteht.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl (148, 248) pulsierend erzeugt wird und/oder der Niederdruck-Fluidstrahl (184, 184', 284, 284') pulsierend erzeugt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl (184, 248) auf einen in ein Reinigungsfluid (104) eingetauchten Abschnitt des Werkstücks (102) gerichtet wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruck-Fluidstrahl (184, 184') durch eine Düsenöffnung (370) bereitgestellt wird, die gegenüber der Düsenöffnung für den Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl (148, 248) zurückgesetzt angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der an einer Düsenöffnung bereitgestellte Niederdruck- Fluidstrahl (184, 184') an der Düsenöffnung eine Strömungsgeschwindigkeit hat, die geringer ist als die Strömungsgeschwindigkeit an der Düsenöffnung für den Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl (148, 248).
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