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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Flüssigkeitsstrahl-Reinigen von
Werkstücken
mit einer Reinigungsflüssigkeit,
insbesondere von Motorkomponenten, umfassend einen Flüssigkeits-Druckspeicher
für Reinigungsflüssigkeit,
einen Druckerzeuger zum Erzeugen von Druck in dem mit Reinigungsflüssigkeit
befüllten
Flüssigkeits-Druckspeicher,
eine Düse
zum Versprühen
von Reinigungsflüssigkeit
aus dem Flüssigkeits-Druckspeicher
auf das Werkstück,
eine Rohrleitung zum Verbinden des Flüssigkeits-Druckspeichers mit
der Düse
und ein erstes Ventil zum Steuern des Flüssigkeitsaustritts aus dem
Flüssigkeits-Druckspeicher
in die Rohrleitung, die als Beschleunigungsrohr ausgelegt ist und in
Folge des Auftreffens der Flüssigkeitssäule auf
die Düse
kurzfristig hohe Massenträgheitskräfte bewirken
und so einen Geschwindigkeit verstärkenden Effekt an der Düse induzieren.
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Die
Anwendung von Hochdruck-Wasserstrahlen zum Reinigen oder auch zum
Schneiden ist im Stand der Technik bekannt. Diese bekannten Wasserstrahler
erzeugen einen Wasserstrahl, der mit hohem Druck und/oder hoher
Geschwindigkeit aus einer Düse
austritt und auf ein Werkstück
gerichtet wird.
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Eine
gattungsgemäße Vorrichtung
ist aus dem Dokument
EP
1 232 803 A2 bekannt. Dort wird die Reinigungsflüssigkeit
in einem Druckspeicher mit einem Druckgas unter Druck gesetzt und
beim Öffnen
eines Ventils durch ein Rohr zu einer Düse geleitet. Mit dem Rohr ist
ein Entlüftungskreislauf
verbunden, der Luft aus dem Rohr ableiten oder abpumpen kann.
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Nachteilig
bei den bekannten Flüssigkeitsstrahl-Reinigungsvorrichtungen
ist der Aufwand, der mit dem Trocknen des gereinigten Werkstücks nach dem
Reinigungsvorgang verbunden ist. Hierzu werden zusätzlich zu
der Reinigungsvorrichtung gesonderte Trocknungseinrichtungen vorgesehen,
die nach dem Reinigungsvorgang an das Werkstück positioniert werden müssen. Dabei
muss gleichzeitig dafür
Sorge getragen werden, dass aus der Reinigungsvorrichtung keine
weitere Reinigungsflüssigkeit
austritt. In Prozessanlagen, in denen nacheinander mehrere Werkstücke gereinigt
und getrocknet werden, ergibt sich damit ein relativ hoher Prozessaufwand
und eine unerwünschte
Verlängerung
der Prozessdauer.
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Ebenso
Nachteilig sind die langen Prozesszeiten bekannter Reinigungseinrichtungen
wenn alternierend mehrfach gestrahlt und anschließend das Bauteil
wieder frei geblasen werden soll so wie die geringe Reinigungs-Effizienz
beim Strahlen bei Verzicht auf den Einsatz von Hochdruckpumpen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Flüssigkeitsstrahl-Reinigen
zu schaffen, mit der eine kurze, intensive und effektive Reinigung
ermöglicht
wird.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den abhängigen
Ansprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung mit zugehörigen Zeichnungen.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Flüssigkeitsstrahl-Reinigen von Werkstücken mit
einer Reinigungsflüssigkeit,
insbesondere von Motorkomponenten, umfasst also einen Flüssigkeits-Druckspeicher
für Reinigungsflüssigkeit,
einen Druckerzeuger zum Erzeugen von Druck in dem mit Reinigungsflüssigkeit
befüllten
Flüssigkeits-Druckspeicher,
eine Düse
zum Versprühen
von Reinigungsflüssigkeit
aus dem Flüssigkeits-Druckspeicher auf
das Werkstück,
eine Rohrleitung zum Verbinden des Flüssigkeits-Druckspeichers mit
der Düse
so wie zum Beschleunigen der Wassersäule und ein erstes Ventil zum
Steuern des Flüssigkeitsaustritts
aus dem Flüssigkeits-Druckspeicher
in die Rohrleitung, und weist die Besonderheit auf, dass die Vorrichtung
einen Druckgasspeicher für
Spülgas
umfasst, der über ein
zweites steuerbares Ventil mit der Rohrleitung verbunden ist, wobei
das erste Ventil schließbar
ist, wenn das zweite Ventil geöffnet
ist, und das zweite Ventil schließbar ist, wenn das erste Ventil
geöffnet ist,
um alternierend Reinigungsflüssigkeit
und Spülgas
durch die Rohrleitung und die Düse
auf das Werkstück
zu sprühen.
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Ein
entsprechendes erfindungsgemäßes Verfahren
zum Flüssigkeitsstrahl-Reinigen
von Werkstücken
mit einer Reinigungsflüssigkeit,
insbesondere von Motorkomponenten, bei dem ein Flüssigkeits-Druckspeicher
mit Reinigungsflüssigkeit
befüllt
wird, mit einem Druckerzeuger Druck in dem mit Reinigungsflüssigkeit
befüllten
Flüssigkeits-Druckspeicher
erzeugt wird, aus eine Düse
Reinigungsflüssigkeit
aus dem Flüssigkeits-Druckspeicher
auf das Werkstück
versprüht
wird, wobei der Flüssigkeits-Druckspeicher
mit der Düse über eine
Rohrleitung und ein erstes Ventil zum Steuern des Flüssigkeitsaustritts
aus dem Flüssigkeits-Druckspeicher
in die Rohrleitung verbunden ist, weist die Besonderheit auf, dass
die Vorrichtung einen Druckgasspeicher für Spülgas umfasst, der über ein
zweites steuerbares Ventil mit der Rohrleitung verbunden wird, wobei
das erste Ventil geschlossen wird, wenn das zweite Ventil geöffnet wird,
und das zweite Ventil geschlossen wird, wenn das erste Ventil geöffnet wird,
um alternierend Reinigungsflüssigkeit
und Spülgas
durch die Rohrleitung und die Düse
auf das Werkstück
zu sprühen.
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Mittels
der Erfindung können
Werkstücke
mit kurzen intensiven Flüssigkeitsmengen
gereinigt und ausgeblasen werden. Sie ermöglicht ein effektives und prozesssicheres
Reinigen, wobei der apparative Aufwand und die Prozessdauer verringert
wird, da sowohl das Reinigen als auch das Trocknen bzw. Ausblasen
mit nur einer Vorrichtung ohne Umrüstzeiten durchgeführt werden
kann. Zudem kann eine Einsparung an verbrauchter Reinigungsflüssigkeit
erzielt werden. Eine bevorzugte Anwendung befindet sich auf dem
Gebiet des impulsartigen Reinigens von Motorkomponenten. Gemeint
sind hier Komponenten und Bauteile von Verbrennungsmotoren, deren
teilweise komplexen Strukturen, z.B. der Wassermantel und die Ölkanäle von Zylinderköpfen, im
Fertigungsprozess von Verunreinigungen wie Sand und Spänen befreit
werden müssen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Die
darin beschriebenen Besonderheiten können einzeln oder in Kombination miteinander
eingesetzt werden, um bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zu
schaffen.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung beim
Reinigen eines Werkstücks
mit Reinigungsflüssigkeit.
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2 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung beim
Spülen
eines Werkstücks
mit Spülgas.
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Die 1 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Flüssigkeits-Reinigen
eines Werkstücks 1,
beispielsweise einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors. Die
Vorrichtung umfasst einen Flüssigkeits-Druckspeicher 2,
der ganz oder teilweise mit Reinigungsflüssigkeit 3 befüllt ist.
Ferner ist ein Druckerzeuger 4 zum Erzeugen von Druck in
dem mit Reinigungsflüssigkeit 3 befüllten Flüssigkeits-Druckspeicher 2 vorgesehen.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Druckerzeuger 4 eine Flüssigkeitspumpe zum Pumpen von
Reinigungsflüssigkeit 3.
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Der
Auslass des Flüssigkeits-Druckspeichers 2 ist über eine
Rohrleitung 5 mit einer Düse 6 verbunden, aus
der beim öffnen
des ersten Ventils 7 Flüssigkeit
mit hohem Druck und/oder hoher Geschwindigkeit zum Reinigen auf
das Werkstück 1 austritt.
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Ferner
ist ein Druckgasspeicher 8 mit Spülgas 13 vorgesehen,
der über
ein zweites Ventil 9 ebenfalls mit der Rohrleitung 5 verbunden
ist. Die Ventile 7 und 9 können mittels einer nicht dargestellten
Steuereinrichtung alternierend geöffnet und geschlossen werden,
so dass abwechselnd Reinigungsflüssigkeit 3 aus
dem Flüssigkeits-Druckspeicher 2 und
Spülgas 13 aus
dem Druckgasspeicher 8 durch die Rohrleitung 5 transportiert
wird und aus der Düse 6 auf
das Werkstück 1 austritt.
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Vorteilhafterweise
sind das erste Ventil 7 und das zweite Ventil 9 zum
intervallartigen alternierenden öffnen
und Schließen
für intervallartiges
alternierendes Flüssigkeits-Reinigen des Werkstücks 1 mit Reinigungsflüssigkeit 3 und
Ausblasen mit Spülgas 13 ausgebildet
und die Steuereinrichtung ist zum entsprechenden Ansteuern der zwei
Ventile 7, 9 ausgebildet, wobei bevorzugt die
Steuereinrichtung selbsttätig,
d.h. automatisch und ohne manuellen Eingriff, die zwei Ventile 7, 8 öffnet und
schließt.
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In 1 ist
die Vorrichtung beim Reinigen des Werkstücks 1 dargestellt.
Dabei ist das erste Ventil 7 geöffnet, das zweite Ventil 9 geschlossen
und die Reinigungsflüssigkeit 3 wird
im Verbindungsrohr 5, das als Beschleunigungsrohr ausgebildet
ist durch die Düse 6 auf
beziehungsweise in das Werkstück 1 gesprüht. Die
wirkenden Massenträgheitskräfte beim Auftreffen
der Flüssigkeitssäule auf
die Düse
bewirken dabei eine kurz wirkende zusätzliche Beschleunigung der
Wassersäule,
die in einen Geschwindigkeitszuwachs münden. Diese erhöhte Geschwindigkeit
trägt in
hohem Maße
zu einer verbesserten Reinigungswirkung bei. In 2 ist
die Vorrichtung von 1 beim Ausblasen des Werkstücks 1 mit
Spülgas 13 dargestellt.
Dabei ist das erste Ventil 7 geschlossen und das zweite
Ventil 9 geöffnet,
so dass das Spülgas 13 die
restliche Flüssigkeitsmenge
aus der Rohrleitung 5 herausdrückt und anschließend das Werkstück 1 mittels
des Spülgases 13 ausgeblasen und
somit getrocknet wird.
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Beim
Reinigen fördert
der Druckerzeuger 4 bzw. die Flüssigkeitspumpe zunächst bei
geschlossenem ersten Ventil 7 Reinigungsflüssigkeit 3 aus dem
Vorratsbehälter 12 in
den Flüssigkeits-Druckspeicher 2,
um darin Druck aufzubauen. Danach öffnet das erste Ventil 7 und
die Reinigungsflüssigkeit 3 wird
durch die Rohrleitung 5 in Richtung zu der Düse 6 beschleunigt.
Die Flüssigkeitspumpe
fördert
dabei weitere Reinigungsflüssigkeit 3 nach.
Die Reinigungsflüssigkeit 3 durchströmt die Düse 6 und
trifft mit hoher Geschwindigkeit auf das Werkstück 1, durchströmt das Werkstück 1 und
spült Verunreinigungen
aus. Danach schließt
das Ventil 7. Beim Ausblasen des Werkstücks 1 gemäß 2 öffnet das zweite
Ventil 9 und die Flüssigkeit
in der Rohrleitung 5 wird durch das Spülgas 13, beispielsweise
Druckluft, ausgeblasen. Dabei läuft
die Reinigungsflüssigkeit
aus dem Werkstück 1 aus,
wird in der Bearbeitungskammer 10 aufgefangen und über die
Rückführleitung 11 in
den Vorratsbehälter 12 zurückgeführt. Nach
dem Ausblasen schließt
das zweite Ventil 9 wieder und der Reinigungsvorgang gemäß 1 kann
von neuem beginnen.
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Die
Reinigungsflüssigkeit 3 kann
eine in dem jeweiligen Prozess verwendbare Reinigungsflüssigkeit
sein, beispielsweise ein bestimmtes Lösungsmittel, Öl, Kühlschmierstoff
oder Wasser mit oder ohne einem Reinigungszusatz. Das Spülgas 13 kann ebenfalls
ein in dem jeweiligen Reinigungsprozess vorteilhaft verwendbares
Gas sein, beispielsweise Stickstoff, Kohlendioxid oder vorzugsweise
Luft.
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Bei
der in den 1 und 2 dargestellten Reinigungsvorrichtung
ist das Werkstück 1 in
einer Bearbeitungskammer 10 angeordnet, in der der Reinigungs-
und Spülvorgang
durchgeführt
werden. Dementsprechend ist auch die Düse 6 in der Bearbeitungskammer 10 angeordnet.
Zum Rückgewinnen der
auf das Werkstück 1 aufgesprühten Reinigungsflüssigkeit 3 ist
ferner eine Rückführleitung 11 zum Zurückführen von
auf das Werkstück 1 gesprühter Reinigungsflüssigkeit 3 aus
der Bearbeitungskammer 10 zum dem Flüssigkeits-Druckspeicher 2 vorgesehen.
Dabei kann in vorteilhafter Ausgestaltung in der Rückführleitung 11 ein
Vorratsbehälter 12 für rückzuführende Reinigungsflüssigkeit 3 angeordnet sein.
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- 1
- Werkstück
- 2
- Flüssigkeits-Druckspeicher
- 3
- Reinigungsflüssigkeit
- 4
- Druckerzeuger
- 5
- Rohrleitung,
Beschleunigungsrohr
- 6
- Düse
- 7
- Erstes
Ventil
- 8
- Druckgasspeicher
- 9
- Zweites
Ventil
- 10
- Bearbeitungskammer
- 11
- Rückführleitung
- 12
- Vorratsbehälter
- 13
- Spülgas