WO2021099487A1 - Reinigungsanlage mit einer wärmepumpe - Google Patents

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WO2021099487A1
WO2021099487A1 PCT/EP2020/082724 EP2020082724W WO2021099487A1 WO 2021099487 A1 WO2021099487 A1 WO 2021099487A1 EP 2020082724 W EP2020082724 W EP 2020082724W WO 2021099487 A1 WO2021099487 A1 WO 2021099487A1
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WO
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heat
cleaning system
cleaning
accumulator
medium
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PCT/EP2020/082724
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English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Meissner
Original Assignee
Werner Meissner
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Application filed by Werner Meissner filed Critical Werner Meissner
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Priority to PL20811557.6T priority patent/PL4061548T3/pl
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam

Definitions

  • the invention relates to a cleaning system with a heat pump, with which heat is extracted from a relatively warmer source with the help of a working medium and fed to a colder medium, and the supplied heat can be used for heating the cleaning medium.
  • Heat pumps for use in cleaning systems are not known.
  • To heat the cleaning medium, for example washing liquid or rinsing liquid heating systems are required that are operated with fossil fuels or electrically.
  • a cleaning system is described, the un ferent cleaning steps in closed treatment chambers it is possible.
  • Hoods are slidably mounted in the direction of a turntable arranged in the center, on which workpieces are transported, and on the cover for closing the hoods.
  • Tables By turning the Tables up to a position aligned with the cover and hood and sliding or pivoting the hood in the direction of the cover, the workpieces are included in the treatment chambers and the working positions of the treatment chambers are established.
  • Workpieces contaminated with oil or grease are positioned in a loading station on the turntable and transported to a first treatment chamber.
  • a wash cycle takes place in this treatment chamber, whereby the named soiling is washed off with a warm, washing-active cleaning liquid.
  • a prewash cycle can be carried out in a treatment chamber and a main wash cycle in a subsequent treatment chamber.
  • the wash cycle can be done in the shower process by blasting the workpiece with a pressurized cleaning fluid or in the immersion bath by moving the workpiece in the cleaning fluid.
  • a workpiece that has gone through this process is transported to the next treatment chamber by opening the treatment chamber and rotating the table.
  • rinsing can be done by spraying or in an immersion bath.
  • DE 102009010932 A1 describes a cleaning system which has a housing which has a housing opening for a workpiece that separate treatment chambers are installed in the housing, the treatment chambers being arranged one behind the other in an open chain and activated in the work cycle of the system with facilities for Executing different treatment steps are equipped that a cyclically controllable transport device for the workpiece is provided for transporting the workpiece from one treatment chamber to the next. Waste heat is not used.
  • a cleaning system for a workpiece is to be understood as such a device which works with a heated cleaning and rinsing liquid.
  • a dry cleaning medium is used for.
  • This can be compressed air with which the workpiece is blasted without a wet treatment having been carried out beforehand.
  • Treatment chambers can be designed to blast the workpiece surface with steam, for drying with warm air or in a vacuum. In practice, a combination of wet treatment with preceding or following dry treatment is also used.
  • the cleaning system but at least the housing enclosing the treatment chambers, is made pressure-tight in such a way that with the help of an air-conditioning system, for example a blower or fan, its air flow creates a slight overpressure in the cleaning system or the area where the treatment came mern includes, is maintained.
  • the pressure inside the housing is accordingly slightly higher than the outside air pressure surrounding the cleaning system. This prevents dirt particles from entering the housing from outside.
  • the invention is based on the knowledge that cleaning systems for industrial purposes require a high use of thermal or electrical energy, with a modern cleaning system being operated essentially electrically.
  • the thermal energy is generated by electrical heaters with which the aqueous treatment media are heated in storage tanks, e.g. detergent tanks or detergent tanks.
  • storage tanks e.g. detergent tanks or detergent tanks.
  • air is heated by electric air heaters.
  • Electrical components such as motors, pumps and compressors also generate heat and are cooled if necessary.
  • waste heat from steam mist or steam or water plumes in the wet cleaning process waste heat from drying processes with warm air or by emitting heat radiation from electrical components such as motors, pumps and compressors is stored.
  • the object is achieved according to the invention with a heat accumulator that absorbs waste heat from the cleaning system and forms a relatively warmer source from which heat is extracted with a working medium and fed to a colder medium, the supplied heat to a cleaning medium such as washing or rinsing liquid is delivered.
  • the heat accumulator advantageously stores waste heat from heat sources in the cleaning system and forms a central heat source for the heat pump, with which heat is extracted from the central heat source, and a heat exchanger is provided in the cleaning medium of the cleaning system, which transfers the extracted heat to the cleaning medium.
  • the heat accumulator is for absorbing steam mist or steam or water plumes, or for absorbing waste heat from drying devices, such as warm air or thermal radiation formed by components of the cleaning system that are at operating temperature, such as motors, pumps or compressors.
  • the heat pump generates waste heat during operation.
  • the shell of the heat pump is insulated against losses through radiation, which leads to a build-up of heat in the housing of the heat pump.
  • the heat pump and the heat accumulator advantageously form a structural unit in the form of a column arranged one above the other. Provision is made for the accumulated heat in the heat pump to be conducted through pipes, in particular finned pipes, into the heat accumulator.
  • the heat accumulator is, for example, a container filled with water in a round or rectangular shape with a capacity of 200 liters to 500 liters, depending on the size and performance of the cleaning system.
  • between 8 and 16 pipes are installed vertically and are washed around by the water.
  • the free ends of the tubes or finned tubes protrude from the heat accumulator so that residual heat can escape freely.
  • the structural unit consisting of the heat pump and heat accumulator is advantageously designed as a separate device and is provided as a module for the cleaning system and provided with connections for the cleaning system.
  • the cleaning system advantageously has a housing in which the treatment chambers are installed, with the aid of an air-conditioning system, for example a fan, an air stream with a slight overpressure being passed through the housing, the heat, primarily thermal radiation from the treatment chambers and possibly from devices such as motors, pumps and compressors. It is advantageous if there is a continuous supply of fresh air or filtered air and a throttled discharge of the air flow.
  • An exhaust air opening in the housing serves to throttle the air flow and is connected to a heat exchanger in the heat storage unit via an exhaust air line.
  • a drying process often takes place after a workpiece has been wet treated. This can be done in a stream of warm air, steam or in a vacuum. These processes are known, so that the mode of action does not need to be discussed in detail here. What all processes have in common is that residual heat is given off.
  • the residual heat from the treatment chamber is advantageously passed through a residual heat conduction into the heat accumulator, where residual heat is given off to the heat accumulator with a heat exchanger. Waste heat from steam or water mist or steam or water plumes from treatment chambers is advantageously conducted into a heat storage unit with a wet line.
  • the invention can be used advantageously for such cleaning systems with several treatment chambers in which various treatment processes take place, the treatment chambers being controllable in cycles.
  • waste heat can be withdrawn from several treatment chambers at the same time and fed to the heat accumulator.
  • the invention can also be used for such a cleaning system with only one treatment chamber in which several treatment steps are carried out one after the other. In this case, waste heat is generated one after the other.
  • waste heat sources referred to here as residual heat, water vapor or radiant heat are continuously available during a cleaning phase in cyclical operation of the cleaning system, i.e. when washing, rinsing or drying is carried out or the waste heat sources are available one after the other.
  • FIG. 1 the schematic representation of a cleaning system with heat pump and heat storage.
  • FIG. 2 the schematic representation of a heat pump / heat storage combination.
  • FIG. 2 of the drawing shows the schematic structure of a heat pump 1, which is connected to a heat accumulator 2 and forms with it a structural unit 1, 2 with a columnar structure.
  • the connection between the heat pump 1 and the heat accumulator 2 has no gap and can be dismantled for maintenance and repair work.
  • the heat accumulator 2 is out as a tank 3 and filled with liquid, preferably water.
  • a cover 4 is provided on the top.
  • the capacity of the tank 3 is approx. 200 liters for a cleaning system with an average capacity. Of course, the tank can also be designed for a larger capacity, depending on the size of the cleaning system.
  • the heat pump 1 can have a structure known per se and have a device with a compressor that extracts heat from the relatively warm storage medium by means of a thermodynamic cycle, for example gas or liquid, and supplies cleaning liquid to the colder medium.
  • a thermodynamic cycle for example gas or liquid
  • An electric motor 7 serves as the drive.
  • the built-in expansion valve 8 causes the working fluid to relax, which cools down in the process.
  • the evaporator 5 causes the working fluid to evaporate while absorbing heat from the heat accumulator 2.
  • the working fluid is liquefied in the condenser 6, releasing heat, which is released with the help of a heat exchanger 9, 10 in the washing fluid tank and rinsing fluid tank 11, 12.
  • a washing liquid and rinsing liquid temperature of 65 to 70 ° C can be achieved.
  • the heat pump 1 is insulated around the outer circumference with an insulation 13.
  • the heat accumulator 2 has six or eight riser pipes 14 inside the tank 3, which protrude into the housing 15 of the heat pump on the side facing the heat pump 1 and protrude from the heat accumulator 2 on the opposite side.
  • the risers can be finned tubes that dissipate heat well. During operation of the heat pump 1, the heat rises from the housing 15 through the riser pipes and gives off heat to the heat accumulator 2, which contributes to a temperature increase in the tank 3.
  • the line connection 16 On a side wall of the tank 3 there are three line connections 16, 17, 18, of which the line connection 16 is connected to a heat exchanger 19 in the tank 3, the outlet 20 of which leads out of the tank 3.
  • the line connection 17 leads to the heat exchanger 21, the outlet 22 of which also leads out of the tank 3.
  • the line connection 18 opens into the tank 3 and can serve for the direct introduction of steam or water mist or steam or water plumes from treatment chambers 23, 24 into the tank 3.
  • a hot air line 25 leads from the line connection 16 to exhaust air openings 26 in the pressure chamber 27 of the cleaning system 28, through which waste heat from the pressure chamber 27 is conducted via the heat exchanger 21 into tank 3, which leads to a further increase in temperature in tank 3. Waste heat from treatment chambers 29, 30 is conducted into the tank 3 via the warm air line 31 and the line connection 17. From the treatment chambers 23, 24 wet lines 32 lead, during operation, steam or water mist or steam or water plumes to the line connection 18.
  • the primary line 33 which carries water at a temperature of approx. 68 ° C., serves to transfer the heat from the condenser 6 to the heat exchanger 9, 10.
  • the secondary line 34 leads approx. 40 ° C warm water back into the condenser 6.
  • a feed line 35 with approx. 40 ° C warm water leads into the evaporator 5, which is heated to approx. 70 ° C during operation of the heat pump 1 and through the return line 36 of the evaporator 5 into the lower area of the tank 3 flows back.
  • the in FIG. 1 cleaning system 28 shown schematically is designed for upper surface treatment, such as cleaning, rinsing and drying or for blasting with steam or compressed air or for blasting with a dry blasting agent in a carrier air stream.
  • the heat pump 1 and the heat storage 2 are combined with the cleaning system 28.
  • the cleaning system 28 In the cleaning system 28 industrial workpieces 3, for example motor vehicle parts, such as engine blocks, gearboxes, valve control housings, cylinder heads are cleaned or blasted.
  • the cleaning system 28 is equipped with six treatment chambers generally designated as 23, 24, 29, 30, 37, 38.
  • the cleaning system 28 is a one-column system with a central column (not shown) and a turntable 39 which is supported on the column and which forms a transport device for the workpieces 40.
  • the turntable 39 is moved cyclically with a drive and the workpieces 40 positioned thereon are transported from one treatment chamber 23, 24, 29, 30, 37, 38 to the next.
  • the treatment chambers 23, 24, 29, 30, 37, 38 of the cleaning system 28 are installed in a housing 41 which forms a pressure chamber 27.
  • An area is provided between the treatment chambers 23 and 38 which has a loading and unloading station 42 for the workpieces 40.
  • the turntable 39 is divided into six equally sized inner segments by boundary walls 43.
  • the boundary walls 43 have unspecified passages for the workpieces 40, which are ver closable with curtains or flaps, not shown.
  • the inner segments form the six treatment chambers 23, 24, 29, 30, 37, 38, which can be equipped with appropriate devices for cleaning, rinsing, drying or for liquid blasting or for blasting with a dry abrasive blasting agent that is guided in an air stream is.
  • the drying chamber 29, 30, treatment chambers 37, 38 for example as blasting chambers or blow-out chambers, can be set up.
  • the washing and rinsing chambers 23, 24 are fed from the washing liquid tank 11 and the washing liquid tank 12, in each of which a heat exchanger 9 and 10 is located. With the primary line 33, heated water is passed from the condenser 6 into the heat exchanger 9, 10, which gives off the heat to the washing or rinsing liquid.
  • the pressure chamber 27 has an internal pressure which is slightly higher than the surrounding atmospheric air pressure.
  • the pressure chamber 27 is connected to the air inlet duct 44 via inlet port 45 to a non-illustrated Heiltech African system such as a fan.
  • a non-illustrated Lufttech African system such as a fan.
  • exhaust air from the pressure chamber 27 is throttled through exhaust air openings 26 to which the exhaust air line 25, which leads to the heat exchanger 19 in the tank 3, is connected.
  • the hot air line 31 conducts waste heat from the treatment chamber 29, 30 into heat exchanger 21 in tank 3.

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  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)

Abstract

Reinigungsanlage (28) mit einer Wärmepumpe (1), mit der aus einer relativ wärmeren Quelle Wärme mit Hilfe eines Arbeitsmittels entzogen und einem relativ kälteren Medium zugeführt wird, wobei die zugeführte Wärme, an ein Reinigungsmediums abgegeben wird. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Effektivität der Reinigungsanlage (28) in Hinblick auf die Energiebilanz zu verbessern. Die Lösung der Aufgabe sieht vor, dass ein Wärmespeicher (2) vorgesehen ist, der aus Wärmequellen der Reinigungsanlage (28) Abwärme speichert und eine zentrale Wärmequelle für die Wärmepumpe (2) bildet, mit der Wärme aus der zentralen Wärmequelle entzogen wird, und dass ein Wärmetauscher (9, 10) im Reinigungsmedium der Reinigungsanlage (28) vorgesehen ist, der die entzogene Wärme an das Reinigungsmedium abgibt. Der Vorteil besteht darin, dass der externe Energieeinsatz verringert werden kann.

Description

Reinigungsanlage mit einer Wärmepumpe
Die Erfindung bezieht sich auf eine Reinigungsanlage mit einer Wärmepumpe, mit der aus einer relativ wärmeren Quelle Wärme mit Hilfe eines Arbeitsmittels entzogen und einem kälteren Medium zugeführt wird, und die zugeführte Wär me, zum Erwärmen des Reinigungsmediums nutzbar ist.
Wärmepumpen sind für viele Anwendungen bekannt. Im Fachbuch „Technische Wärmelehre“, von Dipl.- Ing. Dr. phil. Friedrich Wilhelm Winter, 5. Auflage 1964, Verlag W. Girardet, Essen, sind auf den Seiten 262 bis 265 Aufbau, Beispiele und Anwendungen für Wärmepumpen genannt. Es erübrigt sich deshalb diesen Sachverhalt zu wiederholen. Es sei auf Seite 265 hingewiesen, wo Wärme quellen beispielhaft genannt sind, Zitat:
„Praktisch unerschöpfliche Quellen von Umweltwärme sind: Fluss- und Seewasser; auch Grundwasser, warme Abluft aus Fertigungs räumen, Luft aus dem Erdinnern (z.B. aus tiefen Gruben), Schwaden oder warme Abluft aus Fertigungsprozessen. Eine wertvolle Wärme quelle bildet auch warmes Abwasser aus Maschinen, Apparaten, de ren Temperatur nicht mehr hoch genug ist, um die Wärme in Wärme tauschern direkt ausnützen zu können. Bedingung bleibt aber, dass das Abwasser in genügender Menge zur Verfügung steht. “
Wärmepumpen für den Einsatz in Reinigungsanlagen sind nicht bekannt. Zur Erwärmung des Reinigungsmediums, beispielsweise Waschflüssigkeit oder Spülflüssigkeit sind Heizanlagen erforderlich, die mit fossilen Brennstoffe oder elektrisch betrieben werden.
In der DE 102005031 515 A1 ist eine Reinigungsanlage beschrieben, die un terschiedliche Reinigungsschritte in geschlossenen Behandlungskammern er möglicht. Hauben sind verschiebbar in Richtung auf einem, im Zentrum ange ordneten Drehtisch angebracht, auf dem Werkstücke transportiert werden, und an dem Deckel zum Schließen der Hauben vorhanden sind. Durch Drehen des Tisches bis in eine von Deckel und Haube fluchtenden Lage und Schieben oder Schwenken der Haube in Richtung des Deckels werden die Werkstücke in den Behandlungskammern eingeschlossen und die Arbeitsstellungen der Behand lungskammern hergestellt. Mit Öl oder Fett belastete Werkstücke werden in ei ner Ladestation auf den Drehtisch positioniert und in eine erste Behandlungs kammer transportiert. Standardmäßig erfolgt in dieser Behandlungskammer ein Waschgang, wodurch die genannten Verschmutzungen mit einer warmen waschaktiven Reinigungsflüssigkeit abgewaschen werden. Wahlweise kann in einer Behandlungskammer ein Vorwaschgang und in einer nachfolgenden Be handlungskammer ein Hauptwaschgang erfolgen. Dabei kann der Waschgang im Duschverfahren durch Strahlen des Werkstückes mit einer unter Druck ste henden Reinigungsflüssigkeit oder im Tauchbad durch Bewegen des Werkstü ckes in der Reinigungsflüssigkeit erfolgen. Ein Werkstück, das diesen Prozess durchlaufen hat, wird durch Öffnen der Behandlungskammer und Drehen des Tisches in die nächstfolgende Behandlungskammer transportiert. Es erfolgt nach dem Überführen der Behandlungskammer in die Arbeitsstellung ein Spülgang, mit dem das Werkstück mit einer warmen Spülflüssigkeit, beispiels weise reinem Wasser behandelt und Reste der belasteten Reinigungsflüssigkeit abgespült werden. Das Spülen kann wie das Waschen durch Spritzen oder im Tauchbad erfolgen.
In den Ausführungen zum Aufbau der Reinigungsanlage sind keine Angaben darüber gemacht worden, wie Abwärme aus der Reinigungsanlage, insbeson dere aus den mit warmer Flüssigkeit betriebenen Behandlungskammern abge führt oder für einen anderen Zweck genutzt werden kann. In den beschriebenen Behandlungskammern bilden sich Verdampfungsnebel durch Verdunstung oder Wasserschwaden, die eine erhebliche Wärme speichern.
In der DE 102009010932 A1 ist eine Reinigungsanlage beschrieben, die ein Gehäuse aufweist, das eine Gehäuseöffnung für ein Werkstück aufweist, dass in dem Gehäuse voneinander getrennte Behandlungskammern eingebaut sind, wobei die Behandlungskammern in einer offenen Kette hintereinander ange ordnet und im Arbeitstakt der Anlage aktivierbar und mit Einrichtungen zum Ausführen unterschiedlicher Behandlungsschritte ausgerüstet sind, dass zum Transport des Werkstückes von einer Behandlungskammer in die nächste eine taktweise steuerbare Transporteinrichtung für das Werkstück vorgesehen ist. Eine Nutzung von Abwärme erfolgt nicht.
Im herkömmlichen Sinne ist unter einer Reinigungsanlage für ein Werkstück eine solche Einrichtung zu verstehen, die mit einer erwärmten Reinigungs- und Spülflüssigkeit arbeitet. Es fallen auch solche Reinigungsaufgaben für ein ver schmutztes Werkstück an, für die ein trockenes Reinigungsmedium eingesetzt wird. Es kann sich dabei um Druckluft handeln, mit der das Werkstück gestrahlt wird, ohne dass vorher eine Nassbehandlung durchgeführt wurde. Behand lungskammern können zum Strahlen der Werkstückoberfläche mit Dampf, zum Trocknen mit Warmluft oder im Vakuum ausgeführt sein. In der Praxis wird auch eine Kombination von Nassbehandlung mit vorangestellter oder nachfol gender Trockenbehandlung eingesetzt. Die Reinigungsanlage, wenigstens aber das die Behandlungskammern einschließende Gehäuse, ist in der Weise druckdicht ausgeführt, dass mit Hilfe einer lufttechnischen Anlage, beispielswei se einem Gebläse oder Ventilator, durch dessen Luftstrom ein geringer Über druck in der Reinigungsanlage bzw. dem Bereich, der die Behandlungskam mern einschließt, aufrecht erhalten wird. Der Gehäuseinnendruck ist dement sprechend geringfügig höher, als der die Reinigungsanlage umgebende Außen luftdruck. Es wird damit verhindert, dass Schmutzpartikel von außen in das Ge häuse eindringen.
Vorteilhaft ist, wenn eine kontinuierliche Zuführung von Frischluft oder gefilterter Luft und eine gedrosselte Ableitung der Abluft erfolgen. Zur Drosselung der Ab luft aus der Druckkammer dient eine Abluftöffnung in der Druckkammer, die ins Freie führt. Die Druckkammer nimmt Abwärme aus den Behandlungskammern auf, die aus dem Wasch- und Spülprozess und dem Trocknungsprozess ent steht, bei der es sich im Wesentlichen um Strahlungswärme handelt, die die Abluft erwärmt. Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, dass eine Nutzung der beschriebenen Wärmequellen nicht vorgesehen ist. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Effektivität der Reinigungsanlage in Hinblick auf die Energiebilanz zu verbessern.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass Reinigungsanlagen für in dustrielle Zwecke einen hohen Energieeinsatz von thermischer oder elek trischer Energie erforderlich machen, wobei der Betrieb einer modernen Reinigungsanlage im Wesentlichen elektrisch erfolgt. Hierbei wird die thermi sche Energie durch elektrische Heizungen erzeugt, mit denen die wässrigen Behandlungsmedien in Vorratstanks erwärmt werden, z.B. Waschmitteltanks oder Spülmitteltanks. Für Trockenprozesse wird Luft durch elektrische Luft erhitzer erwärmt. Auch elektrische Komponenten, wie Motoren, Pumpen und Kompressoren erzeugen Wärme und werden im Bedarfsfall gekühlt.
Daraus ist dann erfindungsgemäß abgeleitet worden, dass Abwärme aus Dampfnebel bzw. Dampf- oder Wasserschwaden im nassen Reinigungspro zess, Abwärme von Trocknungsprozessen mit Warmluft oder durch Abgabe von Wärmestrahlung von elektrischen Komponenten, wie Motoren, Pumpen und Kompressoren gespeichert wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit einem Wärmespeicher, der Abwärme der Reinigungsanlage aufnimmt und eine relativ wärmere Quelle bildet, aus der mit einem Arbeitsmittel Wärme entzogen und einem kälteren Medium zugeführt wird, wobei die zugeführte Wärme an ein Reinigungsme dium, wie Wasch- oder Spülflüssigkeit abgegeben wird. Vorteilhaft speichert der Wärmespeicher Abwärme aus Wärmequellen der Reinigungsanlage und bildet eine zentrale Wärmequelle für die Wärmepumpe, mit der Wärme aus der zen tralen Wärmequelle entzogen wird, und dass ein Wärmetauscher im Reini gungsmedium der Reinigungsanlage vorgesehen ist, der die entzogene Wärme an das Reinigungsmedium abgibt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Wärmespeicher zur Aufnahme von Dampfnebel oder Dampf- oder Wasserschwaden, oder zur Aufnahme von Abwärme von Trocknungseinrichtungen, wie Warmluft, oder Wärmestrahlung von betriebswarmen Komponenten der Reinigungsanlage, wie Motoren, Pumpen oder Verdichtern ausgebildet.
Im Betrieb erzeugt die Wärmepumpe Abwärme. Um die Abwärme zu nutzen ist die Hülle der Wärmepumpe gegen Verluste durch Abstrahlung gedämmt, was zu einem Wärmestau im Gehäuse der Wärmepumpe führt. Vorteilhaft bilden Wärmepumpe und Wärmespeicher eine Baueinheit in Form einer übereinander angeordneten Säule. Es ist vorgesehen, dass die gestaute Wärme in der Wärmepumpe durch Rohre, insbesondere Rippenrohre in den Wärmespeicher geleitet wird. Bei dem Wärmespeicher handelt es sich beispielsweise um einen mit Wasser gefüllten Behälter in runder oder rechteckiger Form mit einem Fassungsvermögen von 200 Liter bis 500 Liter, je nach Größe und Leistung der Reinigungsanlage. Vorteilhaft sind zwischen 8 und 16 Rohre vertikal angebracht und werden vom Wasser umspült. Die freien Enden der Rohre bzw. Rippenrohre ragen aus dem Wärmespeicher heraus, so dass Restwärme frei austreten kann. Die Baueinheit aus Wärmepumpe und Wärmespeicher ist vorteilhaft als ein separates Gerät ausgeführt und der Reinigungsanlage als Modul beigestellt und mit Anschlüssen für die Reinigungsanlage versehen.
Die Reinigungsanlage, weist vorteilhaft ein Gehäuse auf, in dem die Be handlungskammern eingebaut sind, wobei mit Hilfe einer lufttechnischen Anlage, beispielsweise einem Gebläse, ein Luftstrom mit geringem Überdruck durch das Gehäuse geleitet wird, der Wärme, vornehmlich Wärmestrahlung von den Behandlungskammern und ggf. von Geräten, wie Motoren, Pumpen und Kompressoren aufnimmt. Vorteilhaft ist, wenn eine kontinuierliche Zuführung von Frischluft oder gefilterter Luft und eine gedrosselte Ableitung des Luft stromes erfolgt. Zur Drosselung des Luftstromes dient eine Abluftöffnung im Gehäuse, die über eine Abluftleitung mit einem Wärmetauscher im Wärme speicher verbunden ist.
Die Reinigung mit einem wässrigen Reinigungsmedium erfolgt bei relativ hohen Temperaturen. Dabei kann durch Verdunstung Verdampfungsnebel oder Wasser- oder Dampfschwaden in den Behandlungskammern entstehen. Vorteilhaft wird diese Abwärme durch eine Leitung mit dem Wärmespeicher verbunden und die Abwärme mit einem Wärmetauscher im Wärmespeicher abgegeben oder die Abwärme strömt direkt in den Tank.
Häufig erfolgt nach einer Nassbehandlung eines Werkstückes ein Trocknungs prozess. Dieser kann im Warmluftstrom, mit Dampf oder im Vakuum erfolgen. Diese Prozesse sind bekannt, so dass hier nicht näher auf die Wirkungsweise eingegangen zu werden braucht. Allen Prozessen ist gemeinsam, dass Rest wärme abgegeben wird. Vorteilhaft wird die Restwärme aus der Behandlungs kammer durch eine Restwärmeleitung in den Wärmespeicher geführt, wo mit einem Wärmetauscher Restwärme an den Wärmespeicher abgegeben wird. Vorteilhaft wird mit einer Nassleitung Abwärme aus Dampf- oder Wassernebel oder Dampf- oder Wasserschwaden aus Behandlungskammern in einen Wärmespeicher geleitet.
Die Erfindung ist vorteilhaft für solche Reinigungsanlagen mit mehreren Behandlungskammern anwendbar in denen verschiedene Behandlungspro zesse ablaufen, wobei die Behandlungskammern taktweise steuerbar sind. In diesem Fall kann gleichzeitig aus mehreren Behandlungskammern Abwärme entnommen werden und dem Wärmespeicher zugeführt werden. Die Erfindung kann auch für eine solche Reinigungsanlage mit nur einer Behandlungskammer angewendet werden, in der mehrere Behandlungsschritte nacheinander durch geführt werden. In diesem Fall fällt Abwärme nacheinander an.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass die hier als Restwärme, Wasser schwaden oder Strahlungswärme bezeichneten Abwärmequellen während einer Reinigungsphase im Taktbetrieb der Reinigungsanlage kontinuierlich bereit stehen, also dann, wenn gewaschen, gespült oder getrocknet wird oder es stehen die Abwärmequellen nacheinander zur Verfügung.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnun gen näher beschrieben. Es zeigen:
FIG. 1 die schematische Darstellung einer Reinigungsanlage mit Wärmepumpe und Wärmespeicher.
FIG. 2 die schematische Darstellung einer Kombination Wärmepumpe/ Wärmespeicher.
Die FIG. 2 der Zeichnung zeigt den schematischen Aufbau einer Wärme pumpe 1 , die mit einem Wärmespeicher 2 verbunden ist und mit ihn eine Baueinheit 1 , 2 mit einem säulenartigen Aufbau bildet. Die Verbindung von Wärmepumpe 1 und Wärmespeicher 2 ist abstandslos und zu Wartungs- und Reparaturarbeiten demontierbar. Der Wärmespeicher 2 ist als Tank 3 ausge führt und mit Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser gefüllt. An der Oberseite ist ein Deckel 4 vorgesehen. Das Fassungsvermögen des Tanks 3 beträgt für eine Reinigungsanlage durchschnittlicher Kapazität ca. 200 Liter. Selbstverständlich kann der Tank auch für ein größeres Fassungsvermögen ausgelegt sein, je nach Größe der Reinigungsanlage.
Die Wärmepumpe 1 kann einen an sich bekannten Aufbau haben und eine Einrichtung mit Kompressor aufweisen, die durch einen thermodynamischen Kreisprozess aus dem relativ warmen Speichermedium, mit Hilfe eines Arbeits mittels, z.B. Gas oder Flüssigkeit Wärme entzieht und dem kälteren Medium, hier Reinigungsflüssigkeit zuführt. Es ist ein Verdampfer 5 und ein Verflüssiger 6 vorhanden. Als Antrieb dient ein Elektromotor 7. Das eingebaute Expansions ventil 8 bewirkt eine Entspannung des Arbeitsmittels das dabei abkühlt. Der Verdampfer 5 bewirkt, dass das Arbeitsmittel verdampft unter Wärmeaufnahme aus dem Wärmespeicher 2. Das Arbeitsmittel verflüssigt sich im Verflüssiger 6 unter Wärmeabgabe, die mit Hilfe eines Wärmetauschers 9, 10 im Waschflüs sigkeitstank und Spülflüssigkeitstank 11 , 12 abgegeben wird. Es ist eine der Waschflüssigkeits- und Spülflüssigkeitstemperatur von 65 bis 70 °C erreichbar. Um zu vermeiden, dass Wärme über das Gehäuse verloren geht, ist die Wärmepumpe 1 am Außenumfang herum mit einer Isolierung 13 gedämmt.
Der Wärmespeicher 2 besitzt im Inneren des Tanks 3 sechs bzw. acht Steigrohre 14, die an der der Wärmepumpe 1 zugewandten Seite in das Gehäuse 15 der Wärmepumpe hineinragen und an der gegenüberliegenden Seite aus dem Wärmespeicher 2 herausragen. Bei den Steigrohren kann es sich um Rippenrohre handeln, die Wärme gut ableiten. Im Betrieb der Wärmepumpe 1 steigt die Wärme aus dem Gehäuse 15 durch die Steigrohre hindurch und gibt Wärme an den Wärmespeicher 2 ab, was zu einer Tempe ratursteigerung im Tank 3 beiträgt.
An einer Seitenwand des Tanks 3 sind drei Leitungsanschlüsse 16, 17, 18 vorhanden, von denen der Leitungsanschluss 16 mit einem Wärmetauscher 19 im Tank 3 verbunden ist, dessen Ausgang 20 aus dem Tank 3 herausführt. Der Leitungsanschluss 17 führt an den Wärmetauscher 21 heran, dessen Ausgang 22 ebenfalls aus dem Tank 3 herausführt. Der Leitungsanschluss 18 mündet im Tank 3 und kann zur direkten Einleitung von Dampf- oder Wassernebel oder Dampf- oder Wasserschwaden aus Behandlungskammern 23, 24 in den Tank 3 dienen. Von dem Leitungsanschluss 16 führt eine Warmluftleitung 25 zu Abluftöffnungen 26 in Druckkammer 27 der Reinigungsanlage 28, durch die hindurch Abwärme aus der Druckkammer 27 über den Wärmetauscher 21 in Tank 3 geleitet wird, die zu einer weiteren Temperaturerhöhung im Tank 3 führt. Abwärme aus Behandlungskammern 29, 30 wird über die Warmluftleitung 31 und dem Leitungsanschluss 17 in den Tank 3 geleitet. Von den Behandlungs kammern 23, 24 führen Nassleitungen 32, die im Betrieb Dampf- oder Wasser nebel oder Dampf- oder Wasserschwaden führen an den Leitungsanschluss 18.
Bei einer taktgesteuerten Reinigungsanlage 28 in Einsäulen-Bauart können alle beschriebenen Abwärmequellen aus der Reinigungsanlage 28 gleichzeitig in Betrieb sein und ihre Abwärme in den Wärmespeicher 2 abgeben, was zu einer relativ hohen Temperatur im Tank 3 beiträgt. Bei nicht näher bezeichneten Behandlungskammern in denen mehrere Behandlungsprozesse nacheinander ablaufen, steht jeweils ein Zeitfenster für den Betrieb des Wärmespeichers 2 zur Verfügung.
Zur Übertragung der Wärme vom Verflüssiger 6 zum Wärmetauscher 9, 10 dient die Primärleitung 33, die ca. 68°C warmes Wasser führt. Die Sekundär leitung 34 führt ca. 40°C warmes Wasser in den Verflüssiger 6 zurück.
Vom oberen Bereich des Tanks 3 führt eine Speiseleitung 35, mit ca. 40°C warmes Wasser in den Verdampfer 5, das im Betrieb der Wärmepumpe 1 auf ca. 70°C erwärmt wird und durch die Rückführleitung 36 des Verdampfers 5 in den unteren Bereich des Tanks 3 zurückfließt.
Die in FIG. 1 schematisch dargestellte Reinigungsanlage 28 ist zur Ober flächenbehandlung, wie Reinigen, Spülen und Trocknen oder zum Strahlen mit Dampf oder Druckluft oder zum Strahlen mit einem trockenen Strahlmittel in einem Trägerluftstrom ausgebildet. Die Wärmepumpe 1 und der Wärme speicher 2 sind mit der Reinigungsanlage 28 kombiniert.
In der Reinigungsanlage 28 werden industrielle Werkstücke 3, beispielsweise KFZ- Teile, wie Motorblöcke, Getriebegehäuse, Ventilsteuergehäuse, Zylin derköpfe gereinigt oder gestrahlt. Die Reinigungsanlage 28 ist mit jeweils sechs generell mit 23, 24, 29, 30, 37, 38 bezeichnete Behandlungskammern ausge rüstet. Bei der Reinigungsanlage 28 handelt um eine Einsäulen-Anlage mit einer nicht näher bezeichneten zentralen Säule und einem an der Säule ge lagerten Drehtisch 39, der eine Transporteinrichtung für die Werkstücke 40 bildet. Mit einem Antriebe wird der Drehtisch 39 taktweise bewegt und die darauf positionierten Werkstücke 40 von einer Behandlungskammer 23, 24, 29, 30, 37, 38 in die nächste transportiert.
Die Behandlungskammern 23, 24, 29, 30, 37, 38 der Reinigungsanlage 28 sind in einem Gehäuse 41 eingebaut, das eine Druckkammer 27 bildet. Es ist ein Bereich zwischen den Behandlungskammern 23 und 38 vorgesehen, der eine Lade- und Entnahmestation 42 für die Werkstücke 40 aufweist. Der Drehtisch 39, ist durch Begrenzungswände 43 in sechs gleich große Innensegmente auf geteilt. Die Begrenzungswände 43 besitzen nicht näher bezeichnete Durchlässe für die Werkstücke 40, die mit nicht dargestellte Vorhängen oder Klappen ver schließbar sind. Die Innensegmente bilden die sechs Behandlungskammern 23, 24, 29, 30, 37, 38 , die mit entsprechenden Einrichtungen ausgerüstet werden können, zum Reinigen, Spülen, Trocknen oder zum Flüssigkeitsstrahlen oder zum Strahlen mit einem trockenen abrasiven Strahlmittel, das in einem Luft strom geführt ist. Dafür können neben der Reinigungskammer 23, der Spül kammer 24, der Trockenkammer 29, 30, noch Behandlungskammern 37, 38, beispielsweise als Strahlkammern oder Ausblaskammern eingerichtet werden. Die Wasch- und Spülkammern 23, 24 werden aus dem Waschflüssigkeitstank 11 und dem Spülflüssigkeitstank 12 gespeist, in denen sich jeweils ein Wärme tauscher 9 und 10 befindet. Mit der Primärleitung 33 wird erwärmtes Wasser aus dem Verflüssiger 6 in den Wärmetauscher 9, 10 geleitet, der die Wärme an die Wasch- oder Spülflüssigkeit abgibt.
Die Druckkammer 27 führt im Betrieb einen Innendruck, der geringfügig höher ist als der umgebende Atmosphärenluftdruckdruck. Die Druckkammer 27 ist mit dem Zuluftkanal 44 über Einlassstutzen 45 an eine nicht dargestellte lufttech nische Anlage wie Gebläse angeschlossen. Zur Aufrechterhaltung des Innen druckes und zur Aufnahme von Wärme erfolgt eine Drosselung von Abluft aus der Druckkammer 27 durch Abluftöffnungen 26 an die die Abluftleitung 25 angeschlossen ist, die zum Wärmetauscher 19 im Tank 3 führt. Die Warmluft leitung 31 leitet Abwärme aus den Behandlungskammer 29, 30 in Wärme tauscher 21 in Tank 3.

Claims

Patentansprüche
1. Reinigungsanlage (28) mit einer Wärmepumpe (1 ), mit der aus einer relativ wärmeren Quelle Wärme mit Hilfe eines Arbeitsmittels entzogen und einem kälteren Medium zugeführt wird, und die zugeführte Wärme, zum Erwärmen des Reinigungsmediums nutzbar ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmespeicher (2) vorgesehen ist, der aus Wärmequellen der Reinigungsanlage (28) Abwärme speichert und eine zentrale Wärmequelle für die Wärmepumpe (1 ) bildet, mit der Wärme aus dem Wärmespeicher (2) entzogen wird, und dass ein Wärmetauscher (9, 10) im Reinigungsmedium der Reinigungsanlage (28) vorgesehen ist, der die Wärme in das Reinigungsmedium leitet.
2. Reinigungsanlage (28) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (2) zur Aufnahme von Abwärme aus Dampf- oder Wassernebel oder Dampf- oder Wasserschwaden einer Nassreinigung vorgesehen ist.
3. Reinigungsanlage (28) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (2) zur Aufnahme von Abwärme aus Trocknungseinrichtungen, wie Warmluft, oder Wärmestrahlung oder zur Aufnahme von Strahlungswärme von betriebswarmen Komponenten der Reinigungsanlage (28), wie Motoren, Pumpen oder Verdichtern vorgesehen ist.
4. Reinigungsanlage (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Abwärme einer Druckkammer (27) durch eine Abluftöffnung (26) mit einer Warmluftleitung (25) an den Wärmetauscher (19) des Wärmespeichers (2) geführt ist.
5. Reinigungsanlage (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Abwärme aus einer Trocknungskammer (29), (30) mit einer Warmluftleitung (31 ) an einen Wärmetauscher (21 ) des Wärmespeichers (2) geführt ist.
6. Reinigungsanlage (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, dass mit einer Nassleitung (32) Abwärme aus Dampf- oder Wassernebel oder Dampf- oder Wasserschwaden aus der Behandlungs kammer (23), (24) in den Wärmespeicher (2) geleitet wird.
7. Reinigungsanlage (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass Wärmepumpe (1) und Wärmespeicher (2) eine Bauein- heit in einer übereinander angeordneten Lage bilden.
8. Reinigungsanlage (28) nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe (1) gegen Wärmeverluste gedämmt ist.
9. Reinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 , 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, dass der Wärmespeicher (2) gegen Wärmeverluste gedämmt ist.
10. Reinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 , 7 oder 9, dadurch gekenn zeichnet, dass zur Kühlung der Wärmepumpe (1) Rohre (14), beispielswei- se Rippenrohre von der Wärmepumpe (1 ) in den Wärmespeicher (2) vorge sehen sind.
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