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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von
mechanischen Bauteilen nach dem Anspruch 1.
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Stand der Technik
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Es
ist bekannt, mechanische Bauteile, insbesondere Düsen und
andere Komponenten von Einspritzsystemen mittels wässrigen
Medien unter hohem Druck zu reinigen. Die Reinigungswirkung wird hierbei
interstationären
Strömungseffekten
im Reinigungsmedium zugeschrieben. Hierbei werden zeitlich und örtlich ändernde
Wandschubspannungen genutzt. An den Wänden der zu reinigenden Bauteile abgelagerte
Verschmutzungen können
jedoch oft nur durch massive Erhöhung
des Wasserdrucks beseitigt werden. Die Druckerhöhung im Reinigungsmittel führt aber
zu weiteren Prozesskosten und ist aufgrund der sich einstellenden
Strömungszustände, wie
z.B. Todwasserzonen, nicht immer zielführend.
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Aufgabe und Vorteile der Erfindung
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs
dargelegten Möglichkeiten
zur Reinigung mechanischer Bauteile, insbesondere von Düsen und
anderen Komponenten von Einspritzsystemen, zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch
die Unteransprüche
werden vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der
Erfindung angegeben.
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Demgemäß betrifft
die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Reinigen von mechanischen Bauelementen,
insbesondere zum Reinigen von Komponenten von Kraftstoff-Einspritzsystemen,
umfassend eine zur Abgabe von unter Hochdruck stehendem Fluid vorgesehene
Düse. Sie
zeichnet sich dadurch aus, dass ein Stosswellen erzeugendes Mittel
vorgesehen ist. Die Erzeugung von Stoßwellen im Reinigungsmedium
bewirkt lokal hohe Strömungsgeschwindigkeiten
und damit starke Gradianten an den Wänden, welche auch hartnäckig an
der Wand haftenden Schmutz an dieser lockern bzw. von dieser entfernen,
was ansonsten, wenn überhaupt,
nur mit massiver Erhöhung
des Vordrucks im Reinigungsmedium möglich ist.
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In
einer ersten Ausführungsform
kann das Stosswellen erzeugende Mittel ein Mittel zur stoß- oder
impulsartigen Verdampfung des Reinigungsfluides umfassen. Beispielsweise
könnte
dies ein ohmscher Widerstand oder ein impulsartig arbeitendes Heizelement
sein, z.B. in der Form eines Zündelementes
zur Erzeugung eines elektrischen Zündfunkens. Mit einem solchen
elektrischen Zündfunken kann
das Reinigungsmedium mit soviel Energie beaufschlagt werden, dass
sich in diesem kleine Blasen oder Wolken von Blasen ausbilden, die
sowohl bei ihrer Entstehung als auch bei ihrem gegebenenfalls späteren Zusammenbruch
Stoßwellen
im Reinigungsmedium erzeugen. Diese Stoßwellen unterstützen das
Ablösen
von Verunreinigungen an den Oberflächen der zu reinigenden Komponenten.
Unter anderem wird dies auf die durch diese Kavitationseffekte bedingten,
lokal sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten
des Reinigungsmediums zurückgeführt, bzw.
auf die damit einhergehenden Strömungsänderungen.
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Für den Aufbau
einer derartigen Vorrichtung sind mehrere Ansätze denkbar. In einem ersten
Ansatz kann es vorgesehen sein, dass ein erstes elektrisches Kontaktelement
des Zündelementes
an der Düse
angeordnet ist. Dieses erste Zündelement
kann z.B. eine in einem elektrischen Schaltkreis angeordnete Anode
(plus) oder eine Kathode (minus) sein. Das zweite elektrische Kontaktelement
des Zündelementes
kann dabei in einer Ausführungsform
entweder ebenfalls an der Düse
angeordnet sein, oder in einer demgegenüber abgewandelten Ausführungsform,
z.B. am zu reinigenden Bauelement. Im zweiten Fall wäre das Bauelement
entsprechend mit dem elektrischen Stromkreis zu kontaktieren, um
einen durch ein entsprechendes Schaltelement zu schließenden Stromkreis
auszubilden.
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Als
besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn ein elektrisches Kontaktelement
als eine in ihrer Position nachschiebbare Elektrode ausgebildet ist.
Dies hat den Vorteil, dass entsprechend der Abnutzung der Elektrode
im Laufe der Betriebszeit diese immer soweit nachgeführt werden
kann, dass eine einwandfreie Erzeugung der den Reinigungseffekt unterstützenden
Stoßwellen
gewährleistet
werden kann. Zusätzlich
besteht darin auch der Vorteil, dass diese Elektroden nach Verbrauch
einfach durch neue ersetzt werden können. Das Verbrauchsmaterial
dieser Vorrichtung beschränkt
sich somit im Wesentlichen auf diese sich gegebenenfalls im Lauf
der Benutzung verbrauchenden Elektroden.
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In
einer demgegenüber
abgewandelten Ausführungsform
kann es auch vorgesehen sein, dass ein elektrisches Kontaktelement
netzförmig
ausgebildet ist. Eine solche netzförmige Ausbildung kann z.B. den
Vorteil haben, dass solche Funkenbildungen über eine großflächig verteilte
Oberfläche
gleichmäßig verteilt
möglich
sind, was auch eine gleichmäßige Ablösung von
an der Oberfläche
des zu reinigenden Elementes befindlichen Schmutz bewirkt.
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Als
weiterhin vorteilhaft wird es angesehen, wenn eine Versorgungseinheit
zur Zufuhr eines Flüssigkeits-Gasgemisches an die
Düse vorgesehen
ist. Dadurch kann gewährleistet
werden, dass an der Düse
bzw. der Reinigungslanze ein besonders günstige Reinigungseigenschaften
besitzendes Fluidgemisch zur Verfügung gestellt werden kann,
in welchem die erfindungsgemäße Aufprägung von
Stoßwellen
noch besser zum Tragen kommt.
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Als
zusätzlich
vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Vorrichtung auch eine Pulsationseinheit umfasst,
mittels welcher das Reinigungsfluid der Düse bzw. der Reinigungslanze
pulsierend zugeführt werden
kann. Diese Pulsationseffekte im Reinigungfluid unterstützen zusätzlich die
bereits oben dargelegten Reinigungseffekte, im Wesentlichen ebenfalls
durch starke Variierung lokaler Strömungsverhältnisse und Wandschubspannungen.
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Bezüglich der
Düse oder
der Reinigungslanze wird es weiterhin als vorteilhaft angesehen,
wenn eine Auslassöffnung
mit in Bezug auf eine Längsachse
der Düse
bzw. der Reinigungslanze schräger
Auslassrichtung vorgesehen ist. D.h., dass eine durch diese Auslassöffnung verlaufende
Achse einen Winkel zu einer durch die Längsachse der Düse bzw.
der Reinigungslanze verlaufenden Achse beschreibt. Dadurch kann
das aus dieser Düse
austretende Reinigungsmedium durch Verdrehen der Düse bzw.
der Reinigungslanze um deren Längsachse
auch einem ansonsten gegebenenfalls sehr schlecht zugänglicher
Bereich des zu reinigenden Bauelementes, z.B. seitliche Vertiefungen
an der Spitze einer Einspritzdüse,
direkt die Oberfläche
beaufschlagend zugeführt
werden.
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Neben
den bereits oben angeführten
Ausführungsformen
verschiedener Elektroden sind z.B. auch Ausführungsformen denkbar, bei denen
ein Innenrohr mit Isolierlack und außen über den Lack gelegtem metallischem
Leiter aufgebaut sind. Vorstellbar sind aber auch mehrfach ineinander
geschichtete und voneinander isolierte Rohre.
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Ausführungsbeispiel
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Die
Erfindung wird anhand der Zeichnungen und der nachfolgend darauf
bezugnehmenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen
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1 die
Darstellung eines Längsschnittes durch
ein zu reinigendes Einspritzdüsenelement
und eine in diesem eingefügte
Reinigungslanze mit daran ausgebildeten Mitteln zur Erzeugung einer
Stoßwelle und
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2 eine
gegenüber
der in der Darstellung 1 abgewandelte Ausführungsform.
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Im
Detail zeigt die 1 eine Vorrichtung 1 zum
Reinigen von mechanischen Bauelementen 2, insbesondere
zum Reinigen von Komponenten von Kraftstoff-Einspritzsystemen. Sie
umfasst eine Düse 3,
die zur Abgabe von unter Hochdruck stehendem Fluid vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß umfasst
sie im Weiteren ein stoßwellenerzeugendes
Mittel 4. Dieses stoßwellenerzeugende
Mittel 4 ist zur Erzeugung eines stoß- oder impulsartigen Verdampfungseffektes
vorgesehen. Es umfasst ein Zündelement 5 zur Erzeugung
eines elektrischen Zündfunkens
und ein an der Düse 3 angeordnetes,
erstes elektrisches Kontaktelement 6. Dieses ist über die
Leitung 10 mit dem elektrischen Zündelement 5 verbunden. Über die
zweite Leitung 11 ist in dieser Ausführungsform das zu reinigende
Bauelement 2 selbst kontaktiert, so dass es hierdurch das
zweite elektrische Kontaktelement 7 des Zündelementes 5 ausbildet.
Symbolisch ist ein Pfeil 12 zwischen diesen beiden Kontaktelementen 6 und 7 als
Zündfunken
dargestellt.
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Eine
mögliche
Ausführungsform
des hier dargestellten Kontaktelementes 6 wäre ein Rohr, welches
aber durchaus auch eine elektrisch leitfähige Oberfläche in der Form eines Netzes
aufweisen kann.
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Eine
Versorgungseinheit 13, die zur Zufuhr eines Flüssigkeitsgasgemisches
an die Düse 3 vorgesehen
ist, ist hier symbolisch über
die Leitung 14 an die Reinigungslanze 15 angeschlossen.
Auch eine Pulsationseinheit 16 zur Erzeugung von Energieimpulsen
im Wasser ist hier beispielhaft über
die Leitung 14 mit der Reinigungslanze 15 verbunden. Dadurch
kann das Reinigungsmedium pulsierend aus der Auslassöffnung 17 auf
die Oberfläche
des zu reinigenden Bauteils 2 gestrahlt werden. Eine durch die
Auslassöffnung 17 verlaufende
Längsachse 19 beschreibt
gegenüber
der Längsachse 18 der
Reinigungslanze 15 einen Winkel 20. Dadurch ist
gewährleistet,
dass das pulsierend aus der Auslassöffnung 17 der Düse 3 austretende
Reinigungsmedium auch in seitliche Vertiefungen einer zu reinigenden
Bohrung mit entsprechender Reinigungswirkung eingespritzt werden
kann.
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Die 2 zeigt
eine gegenüber
der 1 abgewandelte Ausführungsform einer Vorrichtung zum
Reinigen von mechanischen Bauelementen 2. Das Bauelement 2 ist
das Gleiche wie in der Darstellung in der 1. Der Aufbau
der Düse 3 entspricht mit
Ausnahme der daran angeordneten Kontaktelemente 8, 9 im
Wesentlichen der Ausführungsform
in der Darstellung der 1. Gleiches gilt für das die Stoßwellen
erzeugende Mittel 4, sein Zündelement 5 und die
Leitungen 10 und 11.
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Abweichend
zu der in der 1 dargestellten Ausführungsform
sind die Ausführungen
der beiden Kontaktelemente 8 und 9. Diese sind
hier als in ihrer Länge
verschiebbare Elektroden ausgebildet. Je nach Abnutzung der einen
und/oder anderen Elektrode kann bzw. können diese im Laufe des Betriebs der
Vorrichtung nach vorne geschoben werden bis sie, nach vollständiger Erschöpfung, gegen
eine neue ersetzt werden.
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Der
zur Erzeugung einer Stoßwelle
im Reinigungsmedium erfindungsgemäß vorgesehene Zündfunke
wird hier wieder beispielhaft durch den Pfeil 12 symbolisch
dargestellt.