BE1007224A3

BE1007224A3 - Werkwijze en inrichting voor het thermisch reinigen van voorwerpen.

Info

Publication number: BE1007224A3
Application number: BE9300611A
Authority: BE
Inventors: Andre Geeroms
Original assignee: Dinamec Nv
Priority date: 1993-06-16
Filing date: 1993-06-16
Publication date: 1995-04-25
Also published as: KR950001256A; DE69416726D1; ES2130344T3; US5550352A; EP0629818A1; KR100313843B1; TW249774B; DE69416726T2; EP0629818B1; JPH0716551A

Abstract

Werkwijze voor het thermisch reinigen van voorwerpen, meer speciaal voor het verwijderen van materialen zoals kunststoffen en dergelijke van metalen voorwerpen (4), waarbij de te reinigen voorwerpen (4) in een kamer (3) worden gebracht en worden verwarmd tot een temperatuur waarbij pyrolyse van de te verwijderen materialen plaatsvindt, daardoor gekenmerkt dat de temperatuur van de te reinigen voorwerpen (4) wordt gestuurd door middel van een temperatuurvoeler (6) die zich bevindt in een meetruimte (7) meer bepaald een onder de werkstukken geplaatste recipiënt (9) welke tevens dienst doet voor het opvangen van de gesmolten kunststof.

Description

Werkwijze en inrichting voor het thermisch reinigen van voonverpen.

Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het thermisch reinigen van voorwerpen, meer speciaal voor het verwijderen van materialen zoals kunststoffen en dergelijke van metalen voorwerpen.

Het is bekend dat bij het verwijderen van kunststoffen van metalen voorwerpen door middel van een thermisch procédé, het een probleem is om de temperatuur van de metalen voorwerpen onder strikte kontrole te houden.

Daar het dikwijls dure voorwerpen zoals gereedschappen of machineonderdelen betreft, bijvoorbeeld uit de kunststofverwerkende nijverheid, zoals matrijzen waaraan kunststof is vastgestold, is een strikte temperatuurkontrole bij een thermische reiniging nochtans zeer belangrijk, aangezien bij te hoge temperaturen het metaal zijn goede mechanische eigenschappen kan verliezen, waardoor de voornoemde voorwerpen beschadigd worden of veel van hun kwaliteit verliezen.

Bij een niet-homogene temperatuurverdeling over het metalen voorwerp kunnen bovendien beschadigingen optreden omwille van de spanningen die hierdoor in het metaal ontstaan.

Er zijn reeds reinigingsovens bekend waarbij de temperatuur wordt geregeld. Nochtans vertonen de bekende uitvoeringen meerdere nadelen en onvolkomenheden.

In bepaalde pyrolyse-ovens wordt het pyrolyseproces onder kontrole gehouden door water in de ovenruimte te injekteren als de temperatuur in de oven te hoog wordt. Een groot

nadeel hierbij is dat de hierin aanwezige stukken onderworpen worden aan sterk wisselende temperaturen en vaak gaan korroderen. Bij grote voorwerpen ontstaat bovendien het nadeel dat, door het periodisch injekteren van water op bepaalde plaatsen, de temperatuur in de te behandelen voorwerpen niet homogeen is, waardoor beschadigingen kunnen optreden.

In andere ovens, zogenaamde vacuümovens, wordt gedurende het eerste gedeelte van de reinigingscyklus een vacuüm in de oven gekreëerd. Tijdens dit eerste gedeelte van de reinigingscyklus wordt de ovenruimte langzaam opgewarmd zodat vooreerst het grootste gedeelte van de zich op het te reinigen voorwerp bevindende kunststof wordt afgesmolten.

Deze afgesmolten kunststof wordt afgevoerd naar een zich buiten de verwarmde ovenruimte bevindende recipiënt, waar de kunststof terug stolt.

Hierna wordt de oventemperatuur verder opgevoerd tot een waarde waarbij pyrolyse van de nog op het te reinigen voorwerp achterblijvende kunststofresten kan plaatsvinden, bijvoorbeeld 400 C tot 450 C. Het vacuüm in de oven wordt dan nog gedurende een bepaalde tijd gehandhaafd, om zeker te stellen dat de zieh nog op het te reinigen voorwerp bevindende kunststofresten gepyrolyseerd of gecarboniseerd worden zonder dat ongekontroleerde ontbranding van de kunststofresten kan ontstaan.

Om de dan nog achterblijvende resten, bijvoorbeeld koolstofresten, verder te verwijderen, kan dan een tweede gedeelte van de reinigingscyklus doorgevoerd worden, waarbij lucht in de ovenruimte wordt toegelaten om de organische residu's verder te oxideren.

De voornoemde vacuümovens hebben echter als nadeel dat de totale reinigingscyklus noodgedwongen lang duurt. De periode onder vacuüm moet lang genoeg gekozen worden om zeker te stellen dat de pyrolyse afgelopen is alvorens lucht in de oven toe te laten, zo niet zou de plotse ontbranding van de kunststof voor oververhitting van het stuk zorgen. Deze eerste periode duurt dan ook minstens 60 minuten, en is doorgaans zelfs langer. Indien men een behoorlijk reinigingsresultaat wenst te bereiken, dient nog in een tweede periode te worden voorzien waarbij lucht in de oven wordt toegelaten. Deze periode duurt minstens 45 minuten en is doorgaans zelfs langer.

Een tweede nadeel van dergelijke vacuümovens bestaat erin dat de afgesmolten kunststof afzonderlijk wordt opgevangen.

Deze is meestal niet herbruikbaar en moet dus als afval verwijderd worden.

De huidige uitvinding heeft als doel een werkwijze en inrichting te bieden voor het thermisch reinigen van voorwerpen waarbij een of meer van de voornoemde nadelen worden uitgesloten, en meer speciaal waarbij een strikte temperatuurkontrole van de werkstukken of voorwerpen mogelijk is en waarbij in een relatief korte reinigingscyklus, namelijk van 45 ä 90 minuten een zeer goed reinigingsresultaat kan worden verkregen.

Andere doelen van de uitvinding zijn het uitsluiten van een ongelijkmatige verhitting ; het volledig pyrolyseren van de kunststof, zodanig dat geen afval ontstaat ; het mogelijk maken dat de werkwijze kan worden gerealiseerd in een konstruktief eenvoudige en bijgevolg relatief goedkope inrichting ;

en het bieden van een milieuvriendelijk procédé.

Ten einde een of meer van voornoemde doelen te verwezenlijken, heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het thermisch reinigen van voorwerpen meer speciaal voor het verwijderen van materialen zoals kunststoffen en dergelijke van metalen voorwerpen, waarbij de te reinigen voorwerpen in een kamer worden gebracht en worden verwarmd tot een temperatuur waarbij pyrolyse van de te verwijderen materialen plaatsvindt, daardoor gekenmerkt dat de temperatuur van de te reinigen voorwerpen wordt gestuurd door middel van een temperatuurvoeler die zich bevindt in een meetruimte, meer bepaald een onder de werkstukken geplaatste recipiënt, welke tevens dienst doet voor het opvangen van de gesmolten kunststof.

Proeven hebben immers aangetoond dat de temperatuur van een te reinigen metalen voorwerp nooit hoger is dan de temperatuur die heerst in de voornoemde recipiënt. Het gebruik van een recipiënt in de ruimte waar de te behandelen voorwerpen zich bevinden, biedt tevens het voordeel dat ook de hierin opgevangen kunststof uiteindelijk door pyrolyse wordt ontbonden en er dus geen afval ontstaat.

Volgens een variante wordt als meetruimte een dummy werkstuk aangewend.

Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm wordt in een gekontroleerde verbranding van de pyrolysegassen voorzien door middel van een geregelde lucht-en/of zuurstoftoevoer, waarbij deze toevoer wordt gekontroleerd door middel van een temperatuursmeting in de kamer waarin de te behandelen voorwerpen zich bevinden.

Bij het waarnemen van de hieropvolgende ontbranding door middel van de temperatuursmeting wordt de lucht-en/of zuurstoftoevoer onmiddellijk afgesloten. Door het beperken van de toevoer en het onmiddellijk afsluiten bij ontsteking, houdt de verbranding zeer snel op, zodat de bij

de verbranding vrijgekomen warmtehoeveelheid te gering is om de temperatuur van het te behandelen voorwerp te doen stijgen. Proeven hebben dit aangetoond.

Volgens de uitvinding kan, naast de spontane ontbranding door het toevoeren van lucht en/of zuurstof, ook nog in een naverbranding van de gassen worden voorzien.

Deze naverbranding op hoge temperatuur vormt een ideale gasreiniging voor de meeste toepassingen. Eventueel kan ook een natte gaswassing worden nageschakeld.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het verwezenlijken van de voornoemde werkwijze, bestaande uit een oven met een kamer waarin de te behandelen voorwerpen kunnen worden aangebracht en verwarmingsmiddelen voor de voornoemde kamer die toelaten dat een pyrolyse in de kamer kan worden verwezenlijkt, daardoor gekenmerkt dat zij is voorzien van een temperatuurvoeler die zich bevindt in een onder de te behandelen voorwerpen geplaatst recipiënt welke tevens dienst doet voor het opvangen van de gesmolten kunststof en een sturing die erin voorziet dat de verwarmingsmiddelen bevolen worden in funktie van de waarde die gemeten wordt door de voornoemde temperatuurvoeler.

Met het inzicht de kenmerken volgens de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna als voorbeelden zonder enig beperkend karakter enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschre-ven met verwijzing naar de bijgaande tekening.

In de bijgaande figuur is een inrichting 1 volgens de uitvinding weergegeven.

De inrichting 1 bestaat uit een oven 2 met een kamer 3 waarin de te behandelen voorwerpen 4 kunnen worden aangebracht en verwarmingsmiddelen 5 voor de voornoemde kamer 3 die toelaten dat een pyrolyse in de kamer 3 kan worden verwezenlijkt.

Het bijzondere van de uitvinding bestaat erin dat de inrichting 1 is voorzien van een temperatuurvoeler 6 die zieh bevindt in een meetruimte 7 de te verwarmen en te reinigen voorwerpen 4, en een sturing 8 die erin voorziet dat de verwarmingsmiddelen 5 bevolen worden in funktie van de waarde die gemeten wordt door de voornoemde temperatuurvoeler 6.

De sturing 8 is bij voorkeur zodanig opgevat dat naar een konstante temperatuur wordt geregeld.

In het weergegeven voorbeeld bestaan de verwarmingsmiddelen 5 uit elektrische verwarmingselementen. De sturing 8 voorziet dan ook in de regeling van de energietoevoer aan deze verwarmingselementen.

Volgens de meest voorkeurdragende uitvoeringsvorm wordt, zoals weergegeven in de bijgaande figuur, voor de meetruimte 7 gebruik gemaakt van een onderaan in de kamer 3 geplaatste recipiënt 9, meer speciaal de recipiënt 9 die bedoeld is voor het opvangen van gesmolten kunststof. Het is duidelijk dat deze recipiënt 9 aan zijn bovenzijde open is of is voorzien van perforaties 10 of dergelijke die doorgangen bieden voor de gesmolten kunststof.

De konstruktie van de oven 2 kan verschillende vormen vertonen. Bij voorkeur, doch niet noodzakelijk, wordt gebruik gemaakt van een oven 2 met een verbrandingskamer 11 die van de voornoemde kamer 3 is gescheiden door middel van

een wand 12 met een opening 13. Het is duidelijk dat de oven 2 is voorzien van een uitlaat 14.

Ten einde de voornoemde gekontroleerde verbranding te kunnen verwezenlijken, is de inrichting 1 in haar voorkeurdragende uitvoeringsvorm voorzien van lucht-en/of zuurstoftoevoermiddelen 15, een temperatuurvoeler 16 voor het meten van de temperatuur in de voornoemde kamer 3 en stuurmiddelen, die deel kunnen uitmaken van de voornoemde sturing 8, om de lucht-en/of zuurstoftoevoer in funktie van de temperatuur in de oven 2 en meer speciaal in de kamer 3 te regelen.

Bij voorkeur zijn de stuurmiddelen hierbij zodanig opgevat dat op bepaalde ogenblikken lucht en/of zuurstof wordt toegevoerd en dat bij het waarnemen van een ontbranding aan de temperatuurvoeler 16, de lucht-en/of zuurstoftoevoer onmiddellijk terug wordt afgesloten.

De lucht-en/of zuurstoftoevoermiddelen 15 kunnen bestaan uit een inlaat 17 die uitmondt in de oven 2, bij voorkeur in de kamer 3, en die via een leiding 18 met een klep 19 die door de stuurmiddelen wordt aangestuurd, is aangesloten op een lucht-en/of zuurstofbron 20 onder druk.

Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm kan de inrichting 1 nog worden uitgerust met een naverbranding, waartoe een brander 21 kan worden aangewend. Deze kan ook door middel van sturing 22 worden in- en uitgeschakeld en kan voorzien zijn van een eigen lucht-en/of zuurstoftoevoer 23 met temperatuurmeting 24. De toevoer 23 vertoont een inlaat 25 die via een leiding 26 éet ee klep 27 op een bron 28 is aangesloten.

De uitlaatgassen kunnen eventueel verder worden gezuiverd door middel van een op de uitlaat 14 aangesloten element 29 dat voorziet in een natte of droge gaswassing.

De oven 2 is bij voorkeur tweedelig en bestaat bij voorbeeld uit een onderste gedeelte 30 dat rond een vertikale as verdraaibaar is door middel van scharnieren 31 en een bovenste vast gedeelte 32, een en ander zodanig dat bij het wegdraaien van het onderste gedeelte 30 de bovenzijde van de kamer 3 vrijkomt, wat toelaat te behandelen voorwerpen 4 hierin aan te brengen en gereinigde voorwerpen hieruit weg te nemen. De voornoemde wand 12 vormt dan de onderzijde van het bovenste gedeelte 32.

De werking is hoofdzakelijk als volgt. Nadat het te behandelen voorwerp 4 in de kamer 3 is gebracht, wordt dit verwarmd door middel van de verwarmingsmiddelen 5. Hierbij loopt reeds een gedeelte van de kunststof in de recipiënt 9. De verwarmingsmiddelen 5 worden gestuurd in funktie van de waarde die wordt waargenomen door de temperatuurvoeler 6. Hierdoor wordt oververhitting vermeden en is een zeer precieze temperatuurinstelling mogelijk.

De temperatuurinstelling is zodanig dat pyrolyse van de kunststof die aan het voorwerp 4 kleeft, alsmede van de kunststof in de recipiënt 9, optreedt.

Wanneer voldoende pyrolysegassen gevormd zijn, wordt lucht en/of zuurstof via de inlaat 17 in de oven 2 gebracht, waardoor een spontane ontbranding ontstaat. Dit veroorzaakt vrijwel ogenblikkelijk een temperatuursverhoging van de lucht die door de temperatuurvoeler 16 wordt waargenomen. De sturing 8 levert dan een signaal af waardoor de luchttoevoer onmiddellijk wordt onderbroken zodat de verbranding snel ophoudt en de bij de verbranding

vrijgekomen warmtehoeveelheid te gering is om de temperatuur van het te behandelen voorwerp te doen stijgen.

Hierna kunnen de ontstane verbrandingsgassen aan een naverbranding, door inschakeling van de brander 21, worden onderworpen.

De voornoemde cyklus kan herhaaldelijk worden uitgevoerd.

Volgens een belangrijke variante van de uitvinding wordt in plaats van de temperatuurvoeler 6 in de recipiënt 9 te plaatsen, gebruik gemaakt van een temperatuurvoeler die in een dummy werkstuk is geplaatst. Bij voorkeur wordt een dummy werkstuk aangewend dat de karakteristieken van het te reinigen metalen voorwerp 4 benadert.

Het is duidelijk dat de verwarmingsmiddelen 5 van verschillende aard kunnen zijn. In het in de figuur weergegeven voorbeeld wordt gebruik gemaakt van uitwendig geplaatste elektrische weerstanden. Vanzelfsprekend kan ook in een inwendige verwarming worden voorzien. Bovendien kunnen andere verwarmingsbronnen worden aangewend, zoals een heet medium, hetzij een verwarmd gas of een verwarmde vloeistof.

De huidige uitvinding- is geenszins beperkt tot de als voorbeelden beschreven en in de bijgaande figuur weergegeven uitvoeringsvormen, doch dergelijke werkwijze en inrichting voor het thermisch reinigen van voorwerpen kunnen in verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims

Konklusies.

1.- Werkwijze voor het thermisch reinigen van voorwerpen, meer speciaal voor het verwijderen van materialen zoals kunststoffen en dergelijke van metalen voorwerpen (4), waarbij de te reinigen voorwerpen (4) in een kamer (3) worden gebracht en worden verwarmd tot een temperatuur waarbij pyrolyse van de te verwijderen materialen plaatsvindt, daardoor gekenmerkt dat de temperatuur van de te reinigen voorwerpen (4) wordt gestuurd door middel van een temperatuurvoeler (6) die zich bevindt in een meetruimte (7) meer bepaald een onder de werkstukken geplaatste recipiënt (9) welke tevens dienst doet voor het opvangen van de gesmolten kunststof. EMI10.1

2.- volgens konklusie 1, daardoor gekenmerkt dat als meetruimte, in de plaats van het recipiënt (9), een dummy werkstuk wordt aangewend waarin de temperatuurvoeler (6) is aangebracht.

3.-Werkwijze volgens een der voorgaande konklusies, daardoor gekenmerkt dat in een gekontroleerde verbranding wordt voorzien door middel van een geregelde luchttoevoer en dat deze luchttoevoer wordt gekontroleerd door middel van een temperatuursmeting in de kamer (3) waarin de te behandelen voorwerpen (4) zich bevinden.

4.-Werkwijze volgens konklusie 3, daardoor gekenmerkt dat lucht wordt toegevoerd en dat bij het waarnemen van een ontbranding door middel van de temperatuursmeting de luchttoevoer onmiddellijk terug wordt afgesloten. EMI10.2

5.-Inrichting voor het verwezenlijken van de werkwijze van konklusie 1, bestaande uit een oven (2) met een kamer (3) <Desc/Clms Page number 11> waarin de te behandelen voorwerpen (4) kunnen worden aangebracht en verwarmingsmiddelen (5) voor de voornoemde kamer (3) die toelaten dat de te behandelen voorwerpen (4) kunnen worden verwarmd tot op een temperatuur dat de hiervan te verwijderen materialen door pyrolyse ontbinden, daardoor gekenmerkt dat zij is voorzien van een temperatuurvoeler (6) die zieh bevindt in een meetruimte (7) meer bepaald een onder de te verwarmen en te reinigen voorwerpen geplaatst recipiënt (9) die tevens bedoeld is om gesmolten kunststof op te vangen, en een sturing (8) die erin voorziet dat de verwarmingsmiddelen (5) bevolen worden in funktie van de waarde die gemeten wordt door de voornoemde temperatuurvoeler (6).

EMI11.1

6.-Inrichting volgens konklusie 5, daardoor gekenmerkt dat zij is voorzien van lucht-en/of zuurstoftoevoermiddelen (15), een temperatuurvoeler (16) voor het meten van de temperatuur in de voornoemde kamer (3) en stuurmiddelen om de lucht-en/of zuurstoftoevoer in funktie van de temperatuur in de oven (2) en meer speciaal in de kamer (3) te regelen, waarbij de stuurmiddelen zodanig zijn opgevat dat op een gegeven ogenblik lucht en/of zuurstof wordt toegevoerd en dat bij het waarnemen van een ontbranding door middel van de temperatuurmeting aan de laatstgenoemde temperatuurvoeler (16). de luchttoevoer onmiddellijk terug wordt afgesloten.

7.-Inrichting volgens konklusie 5 of 6, daardoor gekenmerkt dat zij is voorzien van een brander (21) die voorziet in een naverbranding.

8.-Inrichting volgens een der konklusies 5 tot 7, daardoor gekenmerkt dat de oven (2) is voorzien van een uitlaat (14) en dat deze uitlaat (14) is aangesloten op een element (29) dat in een natte of droge gaswassing voorziet. <Desc/Clms Page number 12> 9.-Inrichting volgens een der konklusies 5 tot 8, daardoor gekenmerkt dat de verwarmingsmiddelen (5) bestaan uit elektrische verwarmingselementen.

10.-Inrichting volgens een der konklusies 5 tot 8, daardoor gekenmerkt dat de verwarmingsmiddelen (5) bestaan uit een verwarmingsbron die gebruik maakt van een heet medium, hetzij een verwarmd gas of een verwarmde vloeistof.

11.-Inrichting volgens een der konklusies 6 tot 10, daardoor gekenmerkt dat de oven (2) bestaat uit een onderste gedeelte (30) dat rond een vertikale as verdraaibaar is, waarin de voornoemde kamer (3) is aangebracht, en een vast bovenste gedeelte (32), een en ander zodanig dat bij het wegdraaien van het onderste gedeelte (30) de bovenzijde van de voornoemde kamer (3) vrijkomt ; dat het bovenste gedeelte (32) een verbrandingskamer (11) vormt waarvan de onderzijde gevormd is door een wand (12) met een opening (13) die in de gesloten toestand van de oven (2) in de voornoemde kamer (3) uitgeeft ; en dat de oven (2) minstens is voorzien van een uitlaat (14), een inlaat (17) voor de gekontroleerde toevoer van lucht-en/of zuurstof en een brander (21) voor de naverbranding.

12.-Inrichting volgens een der konklusies 6 tot 11, daardoor gekenmerkt dat de meetruimte (7) in de plaats van het voornoemde recipiënt (9), bestaat uit een dummy werkstuk.