DE102010029510A1 - Cleaning device and method for cleaning a cleaning product - Google Patents
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Abstract
Um eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen eines Reinigungsgutes, umfassend ein Bad einer Reinigungsflüssigkeit, in welchem das Reinigungsgut während eines Reinigungsvorgangs zumindest teilweise angeordnet ist, zu schaffen, welche eine zuverlässige und gründliche Partikelabreinigung insbesondere auch bei kleinen Partikelabmessungen ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass die Reinigungsvorrichtung eine Aufladungsvorrichtung zur elektrostatischen Aufladung des Reinigungsgutes umfasst.In order to create a cleaning device for cleaning items to be cleaned, comprising a bath of a cleaning liquid, in which the items to be cleaned are at least partially arranged during a cleaning process, which enables reliable and thorough particle cleaning, in particular even with small particle dimensions, it is proposed that the cleaning device have a charging device for the electrostatic charging of the items to be cleaned.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen eines Reinigungsgutes, welche ein Bad einer Reinigungsflüssigkeit, in welchem das Reinigungsgut während eines Reinigungsvorgangs zumindest teilweise angeordnet ist, umfasst.The present invention relates to a cleaning device for cleaning a cleaning product, which comprises a bath of a cleaning liquid, in which the cleaning material is at least partially disposed during a cleaning process.
Die in der industriellen Reinigungstechnik eingesetzte Reinigungsvorrichtungen dieser Art weisen eine Waschmechanik auf, mit welcher mehr oder weniger zielgerichtet mechanische Energie über die Reinigungsflüssigkeit auf das Reinigungsgut übertragen wird, um die Entfernung von Schmutzpartikeln vom Reinigungsgut zu erzielen. Eine Rückverschmutzung durch die Reinigungsflüssigkeit (auch Waschflotte genannt) wird hierbei in aller Regel nicht wirkungsvoll unterdrückt.The cleaning devices of this type used in industrial cleaning technology have a washing mechanism, with which more or less targeted mechanical energy is transferred via the cleaning liquid to the items to be cleaned in order to achieve the removal of dirt particles from the items to be cleaned. A back contamination by the cleaning fluid (also called wash liquor) is not effectively suppressed here in most cases.
Hierbei ist von Nachteil, dass manche Verschmutzungen auf diese bekannte Art und Weise nicht ausreichend abgereinigt werden können, insbesondere wenn die Abmessungen der Schmutzpartikel sehr klein sind.It is disadvantageous that some contaminants in this known manner can not be adequately cleaned, especially if the dimensions of the dirt particles are very small.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reinigungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine zuverlässige und gründliche Partikelabreinigung insbesondere auch bei kleinen Partikelabmessungen ermöglicht.The present invention has for its object to provide a cleaning device of the type mentioned, which allows reliable and thorough particle cleaning, especially with small particle dimensions.
Diese Aufgabe wird bei einer Reinigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Reinigungsvorrichtung eine Aufladungsvorrichtung zur elektrostatischen Aufladung des Reinigungsgutes umfasst.This object is achieved in a cleaning device with the features of the preamble of claim 1 according to the invention in that the cleaning device comprises a charging device for electrostatic charging of the cleaning material.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Konzept zugrunde, eine gute Reinigungswirkung dadurch zu erzielen, dass das Reinigungsgut und die daran anhaftenden Schmutzpartikel gleichsinnig elektrostatisch aufgeladen werden. Durch diese gleichsinnige Ladung (beispielsweise ein Elektronenüberschuss am Reinigungsgut und an den Schmutzpartikeln oder aber ein Elektronenmangel am Reinigungsgut und an den Schmutzpartikeln) wird eine Coulombkraft erzeugt, die zu einer gegenseitigen Abstoßung aller geladenen Teilchen führt.The present invention is based on the concept of achieving a good cleaning effect in that the items to be cleaned and the dirt particles adhering thereto are charged electrostatically in the same direction. By this same-directional charge (for example, an excess of electrons on the items to be cleaned and on the dirt particles or an electron deficiency on the items to be cleaned and the dirt particles) a Coulomb force is generated, which leads to a mutual repulsion of all charged particles.
Da das Reinigungsgut eine deutlich höhere Masse aufweist als die Schmutzpartikel und außerdem üblicherweise auf oder in einem Reinigungsgut-Träger immobilisiert ist, führt diese elektrostatische Abstoßungskraft zu einer Entfernung der anhaftenden Schmutzpartikel von der Oberfläche des Reinigungsgutes.Since the cleaning material has a significantly higher mass than the dirt particles and also is usually immobilized on or in a cleaning material carrier, this electrostatic repulsive force leads to a removal of the adhering dirt particles from the surface of the cleaning material.
Eine Rückverschmutzung des Reinigungsgutes ist durch die gleichsinnige Ladung von Reinigungsgut und Schmutzpartikeln praktisch nicht mehr möglich oder zumindest sehr stark erschwert.A back contamination of the cleaning material is practically impossible or at least very difficult due to the same direction charge of cleaning material and dirt particles.
Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung mit Aufladungsvorrichtung eignet sich insbesondere zur Abreinigung von Schmutzpartikeln mit sehr kleinen Abmessungen, vorzugsweise von Schmutzpartikeln mit einer größten Abmessung von 20 μm oder weniger, insbesondere von 15 μm oder weniger, besonders bevorzugt von 5 μm oder weniger.The cleaning device with charging device according to the invention is particularly suitable for the cleaning of dirt particles with very small dimensions, preferably of dirt particles with a largest dimension of 20 microns or less, in particular of 15 microns or less, more preferably of 5 microns or less.
Bei solch kleinen Schmutzpartikeln spielt die Rückverschmutzung aus der Reinigungsflüssigkeit eine immer größere Rolle, und die bisher eingesetzten Waschmechaniken greifen hier oft nicht mehr, da die Abmessungen solcher Schmutzpartikel zu klein sind.With such small dirt particles, the back-contamination from the cleaning fluid plays an increasingly important role, and the washing mechanics previously used often no longer apply here, since the dimensions of such dirt particles are too small.
Da die Restschmutzanforderungen immer höher und die betrachteten Schmutzpartikelgrößen immer kleiner werden, bietet die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung ganz erhebliche Vorteile, da bei dem elektrostatischen Reinigungsprinzip gerade mit abnehmender Partikelgröße bessere Reinigungsergebnisse zu erwarten sind.Since the residual dirt requirements are always higher and the considered dirt particle sizes are getting smaller and smaller, the cleaning device according to the invention offers very considerable advantages, since with the electrostatic cleaning principle better cleaning results are to be expected, especially with decreasing particle size.
Insbesondere ermöglicht es die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung mit elektrostatischer Aufladungsvorrichtung, eine Rückverschmutzung des Reinigungsguts aus der Reinigungsflüssigkeit insbesondere ohne Fließspülen zu verhindern, so dass ein aus umwelttechnischer Sicht problematisches Fließspülen vermieden werden kann.In particular, the cleaning device according to the invention with an electrostatic charging device makes it possible to prevent back contamination of the cleaning material from the cleaning liquid, in particular without flow rinsing, so that problematic flow rinsing that is problematic from an environmental point of view can be avoided.
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass mittels der Aufladungsvorrichtung ein Elektronenüberschuss oder, alternativ hierzu, ein Elektronenunterschuss oder Elektronenmangel an dem Reinigungsgut (und damit auch an den daran anhaftenden Schmutzpartikeln) erzeugbar ist.In principle, it can be provided that by means of the charging device, an excess of electrons or, alternatively, an electron deficiency or lack of electrons on the cleaning material (and thus also on the dirt particles adhering thereto) can be generated.
Um das Reinigungsgut elektrostatisch aufladen zu können, muss eine elektrisch nicht leitende Reinigungsflüssigkeit verwendet werden.In order to be able to charge the items to be cleaned electrostatically, an electrically non-conductive cleaning liquid must be used.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Reinigungsflüssigkeit ein Dielektrikum ist.It is preferably provided that the cleaning fluid is a dielectric.
Die Reinigungsflüssigkeit kann aus einem einzigen chemischen Stoff bestehen oder ein Gemisch verschiedener chemischer Stoffe darstellen.The cleaning liquid can consist of a single chemical substance or represent a mixture of different chemical substances.
Da die zwischen den Schmutzpartikeln und dem Reinigungsgut als Abstoßungskraft wirkende elektrische Coulombkraft reziprok zur elektrischen Permittivität der zwischen den Schmutzpartikeln und dem Reinigungsgut angeordneten Reinigungsflüssigkeit ist, ist es günstig, wenn die Reinigungsflüssigkeit eine niedrige Permittivität von 10 oder weniger, vorzugsweise von 5 oder weniger, insbesondere von 3 oder weniger, aufweist.Since the electric Coulomb force acting as a repulsive force between the dirt particles and the items to be cleaned is reciprocal to the electrical permittivity of the cleaning liquid arranged between the dirt particles and the items to be cleaned, it is favorable if the Cleaning liquid has a low permittivity of 10 or less, preferably 5 or less, in particular 3 or less.
Besonderes günstig ist es, wenn die elektrische Permittivität nur geringfügig über dem unteren Grenzwert von 1 (entsprechend der Permittivität des Vakuums) liegt.It is particularly favorable if the electrical permittivity is only slightly above the lower limit of 1 (corresponding to the permittivity of the vacuum).
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Reinigungsflüssigkeit ein organisches Lösemittel, insbesondere eine Kohlenwasserstoffverbindung.In a preferred embodiment of the invention, the cleaning liquid comprises an organic solvent, in particular a hydrocarbon compound.
Vorzugsweise ist die Reinigungsflüssigkeit ganz aus einem organischen Lösemittel, insbesondere aus einer Kohlenwasserstoffverbindung, oder aus einem Gemisch von organischen Lösemitteln, insbesondere von Kohlenwasserstoffverbindungen, gebildet.The cleaning liquid is preferably formed entirely from an organic solvent, in particular from a hydrocarbon compound, or from a mixture of organic solvents, in particular hydrocarbon compounds.
Die Reinigungsflüssigkeit umfasst vorzugsweise ein unpolares Lösemittel und ist besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig aus einem unpolaren Lösemittel oder aus einem Gemisch von unpolaren Lösemittel gebildet.The cleaning liquid preferably comprises a non-polar solvent and is particularly preferably substantially completely formed from a non-polar solvent or from a mixture of nonpolar solvents.
Die Bewegung der geladenen Schmutzpartikel von der Oberfläche des Reinigungsgutes weg wird durch die Reibung zwischen den Schmutzpartikeln und der Reinigungsflüssigkeit gebremst. Diese Bremswirkung ist umso stärker, je höher die Viskosität der Reinigungsflüssigkeit ist.The movement of the charged dirt particles away from the surface of the cleaning material is slowed down by the friction between the dirt particles and the cleaning fluid. This braking effect is stronger, the higher the viscosity of the cleaning liquid.
Besonders günstig ist es daher, wenn die Reinigungsflüssigkeit eine niedrige (dynamische) Viskosität η aufweist.It is therefore particularly favorable if the cleaning fluid has a low (dynamic) viscosity η.
Besonders günstig ist es, wenn die Reinigungsflüssigkeit bei der Reinigungstemperatur der Reinigungsflüssigkeit während des Reinigungsvorgangs eine niedrigere Viskosität (η) als Wasser bei einer Temperatur von 20°C aufweist.It is particularly favorable if the cleaning liquid has a lower viscosity (η) than water at a temperature of 20 ° C. at the cleaning temperature of the cleaning liquid during the cleaning process.
Die dynamische Viskosität von Wasser bei einer Temperatur von 20°C beträgt ungefähr 1 mPa·s.The dynamic viscosity of water at a temperature of 20 ° C is about 1 mPa · s.
Es kann auch eine Reinigungsflüssigkeit eingesetzt werden, deren Viskosität (η) bei 20°C höher ist als die Viskosität von Wasser bei derselben Temperatur, und durch Erhöhung der Reinigungstemperatur, welche die Reinigungsflüssigkeit während des Reinigungsvorgangs aufweist, die Viskosität der Reinigungsflüssigkeit bei der Reinigungstemperatur niedriger als die Viskosität von Wasser bei 20°C gemacht werden.Also, a cleaning liquid whose viscosity (η) is higher than the viscosity of water at the same temperature at 20 ° C. and by increasing the cleaning temperature which the cleaning liquid has during the cleaning operation may lower the viscosity of the cleaning liquid at the cleaning temperature as the viscosity of water are made at 20 ° C.
Vorzugsweise weist die Reinigungsflüssigkeit bei der Reinigungstemperatur der Reinigungsflüssigkeit während des Reinigungsvorgangs also eine niedrigere Viskosität als 1 mPa·s auf.The cleaning liquid therefore preferably has a lower viscosity than 1 mPa · s at the cleaning temperature of the cleaning liquid during the cleaning process.
Die Reinigungstemperatur der Reinigungsflüssigkeit während des Reinigungsvorgangs beträgt vorzugsweise mehr als 20°C und vorzugsweise weniger als 80°C.The cleaning temperature of the cleaning liquid during the cleaning operation is preferably more than 20 ° C, and preferably less than 80 ° C.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Reinigungsvorrichtung einen Reinigungsgut-Träger und einen Reinigungsbehälter zur Aufnahme des Bades der Reinigungsflüssigkeit umfasst, wobei der Reinigungsgut-Träger von dem Reinigungsbehälter elektrisch isoliert ist.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the cleaning device comprises a cleaning material carrier and a cleaning container for receiving the bath of cleaning liquid, wherein the cleaning material carrier is electrically isolated from the cleaning container.
Die mittels der Aufladungsvorrichtung zwischen dem Reinigungsgut und dem Reinigungsbehälter erzeugte elektrische Potentialdifferenz kann im Hochspannungsbereich liegen und vorzugsweise mehr als ungefähr 10 kV betragen.The electrical potential difference generated by means of the charging device between the items to be cleaned and the cleaning container can be in the high-voltage range and preferably amount to more than approximately 10 kV.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Reinigungsbehälter geerdet ist.In particular, it can be provided that the cleaning container is grounded.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Reinigungsvorrichtung eine Drehvorrichtung zum Drehen des Reinigungsgutes und/oder zum Drehen eines Reinigungsgut-Trägers, an dem das Reinigungsgut angeordnet ist, umfasst.Further, it is preferably provided that the cleaning device comprises a rotating device for rotating the cleaning material and / or for rotating a cleaning material carrier, on which the cleaning material is arranged.
Durch eine Drehung des Reinigungsgutes und/oder des Reinigungsgut-Trägers, welche insbesondere eine fortlaufende Drehbewegung oder aber eine Schwenkbewegung unter Änderung der Drehrichtung sein kann, kann das Ablösen der Schmutzpartikel durch Erzeugen einer Strömung in dem Bad der Reinigungsflüssigkeit unterstützt werden, und/oder der Abtransport der vom Reinigungsgut gelösten Schmutzpartikel von dem Reinigungsgut weg kann gefördert werden.By a rotation of the cleaning material and / or the material to be cleaned, which may be in particular a continuous rotary movement or a pivoting movement while changing the direction of rotation, the detachment of the dirt particles by generating a flow in the bath of the cleaning liquid can be supported, and / or the Removal of the dissolved from the cleaning material dirt particles away from the cleaning can be promoted.
Um eine Drehbewegung des Reinigungsgutes und/oder des Reinigungsgut-Trägers um beliebige Drehwinkel zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass die Aufladungsvorrichtung eine elektrische Anschlussleitung umfasst, die durch eine Drehwelle der Drehvorrichtung hindurch geführt ist.In order to enable a rotational movement of the cleaning material and / or the cleaning material carrier by any angle of rotation, it can be provided that the charging device comprises an electrical connection line which is guided through a rotary shaft of the rotating device.
Das Reinigungsgut kann ein einzelnes Reinigungsgut-Teil oder mehrere, separat voneinander ausgebildete Reinigungsgut-Teile umfassen.The item to be cleaned may comprise a single piece of cleaning material or a plurality of items to be cleaned, which are formed separately from one another.
Um eine Rückverschmutzung des Reinigungsgutes auch bei mehreren aufeinander folgenden Reinigungsvorgängen zu vermeiden, ist es von Vorteil, wenn die Reinigungsvorrichtung einen Partikelabscheider zum Abscheiden von Schmutzpartikeln aus der Reinigungsflüssigkeit umfasst.In order to avoid re-contamination of the items to be cleaned even with several successive cleaning operations, it is advantageous if the cleaning device comprises a particle separator for separating dirt particles from the cleaning liquid.
Ein solcher Partikelabscheider kann grundsätzlich ein beliebiges Filterelement umfassen. Such a particle separator may in principle comprise any filter element.
Um die den Schmutzpartikeln aufgeprägte elektrische Ladung auch zu deren Abscheidung aus der Reinigungsflüssigkeit nutzen zu können, ist es jedoch besonders günstig, wenn der Partikelabscheider ein entgegengesetzt zum Reinigungsgut (und damit auch entgegengesetzt zu den Schmutzpartikeln) aufgeladenes Abscheideelement umfasst.However, in order to be able to use the electrical charge applied to the dirt particles for their separation from the cleaning fluid, it is particularly advantageous if the particle separator comprises a separating element charged opposite the cleaning material (and thus also opposite to the dirt particles).
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Partikelabscheider durch einen entgegengesetzt zum Reinigungsgut (und damit auch zu den Schmutzpartikeln) aufgeladenen Bereich eines Reinigungsbehälters, welcher das Bad der Reinigungsflüssigkeit enthält, gebildet ist.Furthermore, it can be provided that the particle separator is formed by an area of a cleaning container, which contains the bath of the cleaning liquid and is charged opposite to the item to be cleaned (and thus also to the dirt particles).
Der entgegengesetzt zum Reinigungsgut geladene Bereich des Reinigungsbehälters umfasst vorzugsweise einen Bodenbereich des Reinigungsbehälters. Geladene Schmutzpartikel bewegen sich auf den Boden zu, werden dort entladen und verbleiben dort aufgrund der Schwerkraft.The region of the cleaning container charged in the opposite direction to the object to be cleaned preferably comprises a bottom region of the cleaning container. Charged particles of dirt move towards the ground, where they are discharged and remain there due to gravity.
Der als Partikelabscheider dienende Bereich des Reinigungsbehälters kann auch den gesamten Reinigungsbehälter umfassen.The portion of the cleaning container serving as a particle separator may also comprise the entire cleaning container.
Zur Unterstützung des elektrostatischen Reinigungsprozesses können an sich bekannte mechanische Reinigungsprozesse unterstützend eingesetzt werden.To support the electrostatic cleaning process known per se mechanical cleaning processes can be used to support.
So kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Reinigungsvorrichtung eine Strömungserzeugungsvorrichtung zum Erzeugen einer Strömung der Reinigungsflüssigkeit in dem Bad der Reinigungsflüssigkeit umfasst.For example, it may be provided that the cleaning device comprises a flow-generating device for generating a flow of the cleaning liquid in the bath of the cleaning liquid.
Eine solche Strömung der Reinigungsflüssigkeit kann insbesondere dazu dienen, die vom Reinigungsgut abgelösten Schmutzpartikel zu einem Partikelabscheider der Reinigungsvorrichtung hin zu bewegen.Such a flow of the cleaning liquid can serve in particular to move the dirt particles detached from the cleaning product to a particle separator of the cleaning device.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Strömung der Reinigungsflüssigkeit aber auch dazu verwendet werden, eine zusätzliche Ablösekraft auf die Schmutzpartikel, die an der Oberfläche des Reinigungsgutes anhaften, auszuüben.Alternatively or additionally, however, the flow of the cleaning fluid can also be used to exert an additional detachment force on the dirt particles which adhere to the surface of the cleaning material.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels der Strömungserzeugungsvorrichtung eine das Reinigungsgut umflutende Strömung der Reinigungsflüssigkeit erzeugt wird und/oder dass ein das Reinigungsgut beaufschlagender Strahl der Reinigungsflüssigkeit erzeugt wird.In particular, it can be provided that by means of the flow generating device, a flow of the cleaning liquid flooding the cleaning material is generated and / or that a jet of the cleaning liquid which acts on the cleaning product is generated.
Die Strömungserzeugungsvorrichtung kann insbesondere eine Pumpe zum Fördern der Reinigungsflüssigkeit umfassen.The flow-generating device may in particular comprise a pump for conveying the cleaning fluid.
Ferner kann die Strömungserzeugungsvorrichtung mindestens eine Düse zum Erzeugen eines, vorzugsweise auf das Reinigungsgut gerichteten, Reinigungsflüssigkeitsstrahls umfassen.Furthermore, the flow-generating device may comprise at least one nozzle for generating a, preferably directed to the cleaning material, cleaning liquid jet.
Zur Unterstützung des elektrostatischen Reinigungsvorgangs kann die Reinigungsvorrichtung ferner einen Ultraschallerzeuger umfassen.To assist the electrostatic cleaning operation, the cleaning device may further comprise an ultrasonic generator.
Dadurch, dass ein solcher Ultraschallerzeuger das Reinigungsgut während der elektrostatischen Aufladung mit Ultraschall beaufschlagt, kann die Ablösung der Schmutzpartikel erleichtert werden.Due to the fact that such an ultrasound generator applies ultrasound to the items to be cleaned during the electrostatic charging, the detachment of the dirt particles can be facilitated.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass mindestens ein Ultraschallerzeuger innerhalb des Bades der Reinigungsflüssigkeit angeordnet ist.Preferably, it is provided that at least one ultrasonic generator is disposed within the bath of the cleaning liquid.
Die Reinigungsvorrichtung kann eine mit der Reinigungsflüssigkeit flutbare Reinigungskammer umfassen.The cleaning device may comprise a cleaning chamber flooded with the cleaning liquid.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Reinigungsvorrichtung eine Bewegungsvorrichtung zum Einbringendes Reinigungsgutes in das Bad der Reinigungsflüssigkeit (und zum Ausbringen des Reinigungsgutes aus dem Bad der Reinigungsflüssigkeit) umfassen.Alternatively or additionally, the cleaning device may comprise a movement device for introducing the cleaning material into the bath of the cleaning liquid (and for discharging the cleaning material from the bath of the cleaning liquid).
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Reinigen eines Reinigungsgutes.The present invention further relates to a method for cleaning a cleaning product.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zum Reinigen eines Reinigungsgutes zu schaffen, mittels welchem eine zuverlässige und gründliche Reinigung des Reinigungsgutes insbesondere auch im Falle einer Verschmutzung mit Schmutzpartikeln von kleinen Abmessungen möglich ist.The present invention has the further object of providing such a method for cleaning a cleaning product, by means of which a reliable and thorough cleaning of the cleaning material, in particular in the case of contamination with dirt particles of small dimensions is possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Reinigen eines Reinigungsguts gelöst, welches folgende Verfahrensschritte umfasst:
- – zumindest teilweises Einbringen des Reinigungsgutes in ein Bad einer Reinigungsflüssigkeit;
- – elektrostatisches Aufladen des Reinigungsgutes zur Erzeugung einer Ab stoßungskraft zwischen dem Reinigungsgut und an dem Reinigungsgut anhaftenden Schmutzpartikeln.
- - At least partially introducing the cleaning material in a bath of a cleaning liquid;
- - Electrostatic charging of the cleaning material to generate a Ab impact force between the cleaning material and adhering to the cleaning material dirt particles.
Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren und die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung basieren auf dem Prinzip, dass sich gleichsinnige elektrische Ladungen abstoßen.The cleaning method according to the invention and the cleaning device according to the invention are based on the principle that repel the same direction electrical charges.
Dabei wird eine elektrische Ladung auf ein Reinigungsgut aufgebracht, das unter dem Badspiegel einer Reinigungsflüssigkeit liegt. In this case, an electric charge is applied to a cleaning material, which is below the bath level of a cleaning liquid.
Bei der Reinigungsflüssigkeit kann es sich um eine brennbare Flüssigkeit handeln.The cleaning liquid may be a combustible liquid.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Reinigungsflüssigkeit während des elektrostatischen Reinigungsvorgangs eine Temperatur aufweist, die höher ist als der Flammpunkt der Reinigungsflüssigkeit.In particular, it can be provided that the cleaning liquid during the electrostatic cleaning process has a temperature which is higher than the flash point of the cleaning liquid.
Das elektrostatische Aufladen des Reinigungsgutes kann mit einem Flutwaschen, einem Ultraschallreinigen und/oder einem Vibrationsreinigen kombiniert werden.The electrostatic charging of the items to be cleaned can be combined with a flood washing, an ultrasonic cleaning and / or a vibration cleaning.
Die Reinigungsflüssigkeit wird vorzugsweise gefiltert, um eine Rückverschmutzung des Reinigungsguts aus der Reinigungsflüssigkeit zu verhindern.The cleaning liquid is preferably filtered to prevent back contamination of the cleaning material from the cleaning liquid.
Eine Rekontamination des Reinigungsguts aus der Reinigungsflüssigkeit wird durch die abstoßende Coulombkraft zwischen dem aufgeladenen Reinigungsgut und den gleichsinnig aufgeladenen Schmutzpartikeln verhindert.A recontamination of the cleaning material from the cleaning liquid is prevented by the repulsive Coulomb force between the charged cleaning material and the same direction charged dirt particles.
Ein Reinigungsbehälter oder eine Reinigungskammer, in welchem bzw. in welcher das Bad der Reinigungsflüssigkeit angeordnet ist, kann einen entgegengesetzt zum Reinigungsgut geladenen Gegenpol bilden.A cleaning container or a cleaning chamber, in which or in which the bath of the cleaning liquid is arranged, can form an opposite pole charged to the material to be cleaned.
Vorzugsweise wird das Reinigungsgut negativ und die Arbeitskammer positiv geladen.Preferably, the cleaning material is negative and the working chamber positively charged.
Aus Explosionsschutzgründen, insbesondere bei Verwendung einer brennbaren Reinigungsflüssigkeit, wird der Reinigungsbehälter oder die Reinigungskammer, welcher bzw. welche das Bad der Reinigungsflüssigkeit enthält, vorzugsweise geerdet.For explosion protection reasons, in particular when using a combustible cleaning liquid, the cleaning container or the cleaning chamber, which or which contains the bath of the cleaning liquid, preferably grounded.
Die Reinigungsflüssigkeit dient als Isolator zwischen dem Reinigungsgut einerseits und dem Gegenpol andererseits.The cleaning liquid serves as an insulator between the cleaning material on the one hand and the opposite pole on the other.
Vorzugsweise wird als Reinigungsflüssigkeit eine organische Reinigungsflüssigkeit, beispielsweise eine Kohlenwasserstoffverbindung, eingesetzt.Preferably, an organic cleaning liquid, for example a hydrocarbon compound, is used as the cleaning liquid.
Solche Kohlenwasserstoffverbindungen sind kostengünstig erhältlich.Such hydrocarbon compounds are available at low cost.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.Further features and advantages of the invention are the subject of the following description and the drawings of exemplary embodiments.
In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.Identical or functionally equivalent elements are denoted by the same reference numerals in all figures.
Eine in
Zur Aufnahme eines Reinigungsgutes
Ferner umfasst die Reinigungsvorrichtung
Die Drehvorrichtung
Ein reinigungsgutträgerseitiger Abschnitt
Der reinigungsgutträgerseitige Abschnitt
Der Isolationsabschnitt
Die Drehbewegung, zu welcher der Reinigungsgut-Träger
Ferner umfasst die Reinigungsvorrichtung
Um eine vollständige Drehung des Reinigungsgut-Trägers
Dabei kann die elektrische Anschlussleitung
Der jeweils nicht mit dem Reinigungsgut-Träger
Die Elektrode
Die Elektrode
Der Reinigungsgut-Träger
In diesem Fall ist die Reinigungsvorrichtung
Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass das Bad
In diesem Fall ist die Reinigungsvorrichtung
Es sind auch Mischformen zwischen Kammeranlage und Tauchanlage denkbar, bei welcher sich sowohl der Reinigungsgut-Träger
Als Reinigungsflüssigkeit wird vorzugsweise ein Dielektrikum, insbesondere in Form eines unpolaren organischen Lösemittels, verwendet.The cleaning liquid used is preferably a dielectric, in particular in the form of a non-polar organic solvent.
Vorzugsweise wird eine Reinigungsflüssigkeit verwendet, deren Permittivität ε geringer ist als die Permittivität von Wasser (ε = 80).Preferably, a cleaning liquid is used whose permittivity ε is lower than the permittivity of water (ε = 80).
Besonders günstig ist es, wenn die Permittivität der Reinigungsflüssigkeit
Wird beispielsweise Petroleum als Reinigungsflüssigkeit verwendet, so liegt die Permittivität ε ungefähr bei 2.If, for example, petroleum is used as the cleaning liquid, the permittivity ε is approximately 2.
Die geringste mögliche Permittivität ist die Permittivität des Vakuums (ε = 1).The lowest possible permittivity is the permittivity of the vacuum (ε = 1).
Ferner wird vorzugsweise eine Reinigungsflüssigkeit mit niedriger (dynamischer) Viskosität verwendet.Further, a cleaning liquid having a low (dynamic) viscosity is preferably used.
Insbesondere ist es günstig, eine Reinigungsflüssigkeit zu verwenden, deren Viskosität η bei der Reinigungstemperatur der Reinigungsflüssigkeit während des Reinigungsvorgangs kleiner ist als die Viskosität von Wasser bei einer Temperatur von 20°C (ηWasser (20°C) = 1 mPa·s).In particular, it is favorable to use a cleaning liquid whose viscosity η at the cleaning temperature of the cleaning liquid during the cleaning process is less than the viscosity of water at a temperature of 20 ° C (η water (20 ° C) = 1 mPa · s).
Die vorliegende beschriebene Reinigungsvorrichtung
Nachdem das Reinigungsgut
After the
Die Spannungsquelle stellt eine elektrische Spannung von vorzugsweise 1 kV oder mehr, insbesondere von 10 kV oder mehr, bereit.The voltage source provides an electrical voltage of preferably 1 kV or more, in particular 10 kV or more.
Vor dem elektrostatischen Aufladen des Reinigungsgutes
Die Adhäsionskraft A kann aus verschiedenen Komponenten zusammengesetzt sein.The adhesion force A may be composed of various components.
Mögliche Komponenten dieser Adhäsionskraft können beispielsweise Kapillarkräfte, magnetische Kräfte, elektrostatische Anziehungskräfte zwischen ungleichen Ladungen (bei elektrisch nicht leitenden Schmutzpartikeln
Das Reinigungsgut
Durch das Lösen von Ölen, Fetten und anderen in der dielektrischen Reinigungsflüssigkeit löslichen Substanzen wird bereits ein Teil der Adhäsionskräfte A zwischen den Schmutzpartikeln
Wird nun mittels der Aufladungsvorrichtung
Bei dem hier zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel wird an dem Reinigungsgut
Grundsätzlich könnte aber auch vorgesehen sein, dass (durch elektrisch leitendes Verbinden des Reinigungsguts
Der Betrag der Coulombkraft FC berechnet sich wie folgt:
Die Permittivität der Reinigungsflüssigkeit beträgt mindestens 1 (unterer Grenzwert, entsprechend der Permittivität des Vakuums). Für Wasser beträgt die Permittivität ε ungefähr 80. The permittivity of the cleaning fluid is at least 1 (lower limit, according to the permittivity of the vacuum). For water, the permittivity ε is about 80.
Für organische unpolare Lösemittel kommt die Permittivität ε dem unteren Grenzwert, entsprechend der Permittivität des Vakuums (ε = 1), recht nahe; beispielsweise beträgt sie für Petroleum ungefähr 2.For organic non-polar solvents, the permittivity ε comes very close to the lower limit, corresponding to the permittivity of the vacuum (ε = 1); for example, it is about 2 for petroleum.
Da die Coulombkraft zur Ladung des Reinigungsgutes
r bezeichnet den Abstand zwischen den geladenen Körpern (Reinigungsgut
Da die Coulombkraft umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes der geladenen Körper ansteigt, ergeben sich für r gegen null sehr hohe Coulombkräfte, die in diesem Fall den verbleibenden Adhäsionskräften A entgegenwirken.Since the Coulomb force increases inversely proportional to the square of the distance of the charged bodies, very high Coulomb forces for r against zero, which in this case counteract the remaining adhesion forces A, result.
Die von der Spannungsquelle
Nach der Ablösung der Schmutzpartikel
Aus der allein verbleibenden Coulombkraft, welche in
Mit zunehmendem Abstand vom Reinigungsgut
Wenn im Bad
Die aus der Coulombkraft C und der Fließkraft D resultierende, auf ein Schmutzpartikel
Diese resultierende Gesamtkraft E ist vorzugsweise in Richtung des Partikelabscheiders
Mit zunehmendem Abstand von dem Reinigungsgut
Durch die resultierende Gesamtkraft E und die durch diese verursachte Beschleunigung wird das Schmutzpartikel
Insbesondere bei komplexen Geometrien des Reinigungsguts
Dies wird am Beispiel einer Sacklochbohrung im Reinigungsgut
Die Coulombkräfte verhindern auch die Rekontamination des Reinigungsguts
Aus der abstoßenden Coulombkraft resultieren insbesondere bei Partikeln sehr kleiner Masse m hohe Beschleunigungswerte (a = FC/m), die vom Reinigungsgut
Aus dieser Beschleunigung aufgrund der Coulombkraft resultiert eine Bewegung des Schmutzpartikels
Die auf ein Schmutzpartikel
Mit zunehmendem Abstand von dem Reinigungsgut
Die durch die Coulombkraft zunächst beschleunigten Schmutzpartikel
Reinigungsflüssigkeiten, die bei der Temperatur der Reinigungsflüssigkeit während des Reinigungsvorgangs eine niedrige Viskosität aufweisen, sind daher besonders gut geeignet.Cleaning liquids which have a low viscosity at the temperature of the cleaning liquid during the cleaning process, are therefore particularly well suited.
Besonders günstig ist es, wenn die Viskosität η der Reinigungsflüssigkeit bei der Reinigungstemperatur der Reinigungsflüssigkeit während des Reinigungsvorgangs geringer ist als 1 mPa·s (was der Viskosität von Wasser bei einer Temperatur von 20°C entspricht).It is particularly favorable if the viscosity η of the cleaning liquid at the cleaning temperature of the cleaning liquid during the cleaning process is less than 1 mPa · s (which corresponds to the viscosity of water at a temperature of 20 ° C.).
So liegt beispielsweise die (dynamische) Viskosität von Petroleum bei 20°C bei ungefähr 0,65 mPa·s.For example, the (dynamic) viscosity of petroleum at 20 ° C is about 0.65 mPa · s.
Bei der in
Sobald die Schmutzpartikel
Durch Überlagerung einer Strömung in der Reinigungsflüssigkeit, welche vom Reinigungsgut
Während des gesamten Reinigungsvorgangs wird eine Rekontamination des Reinigungsgutes
Eine Wiederanlagerung von Schmutzpartikeln
Vorzugsweise wird als Reinigungsflüssigkeit ein unpolares organisches Lösemittel oder eine Mischung aus unpolaren organischen Lösemitteln eingesetzt.Preferably, a non-polar organic solvent or a mixture of non-polar organic solvents is used as the cleaning liquid.
Unter den Betriebsbedingungen der Reinigungsvorrichtung
Wesentlich für die Eignung einer Reinigungsflüssigkeit ist, dass dieselbe sich bei den Betriebsbedingungen der Reinigungsvorrichtung
Bei vielen der geeigneten Reinigungsflüssigkeiten handelt es sich um brennbare Flüssigkeiten und/oder um Flüssigkeiten, die mit Luftsauerstoff zündfähige Gemische bilden können.Many of the suitable cleaning fluids are flammable liquids and / or liquids which may form flammable mixtures with atmospheric oxygen.
Die Reinigungsvorrichtung
Insbesondere durch das Aufbringen höherer Ladungsdichten auf das Reinigungsgut
Nachdem die Schmutzpartikel
Nach Entnahme des Reinigungsguts aus dem Reinigungsgut-Träger
Eine in
Dabei liegt die Stelle
Diese Art der Kabeldurchführung durch die Wand
Im Übrigen stimmt die in
Eine in
Der Partikelabscheider
Der Partikelabscheider
Hierdurch werden die geladenen Schmutzpartikel
Statt eines elektrostatischen Abscheiders
Die durch Abtrennen der Schmutzpartikel
Grundsätzlich kann diese Rückführung der Reinigungsflüssigkeit in das Bad
Zugleich wird durch eine Umflutung oder ein Abspritzen des Reinigungsguts
Zugleich ermöglicht eine Umflutung oder ein Abspritzen des Reinigungsgutes
Nach Ablösung dieser großen Schmutzpartikel von der Oberfläche
In jedem Fall wird mittels der Strömungserzeugungsvorrichtung
Ferner ist die dritte Ausführungsform einer Reinigungsvorrichtung
Durch die mittels des Ultraschalls
Nach erfolgter Ablösung der Schmutzpartikel
Bei einer Variante der in
Umgekehrt kann bei einer Variante der in
Im Übrigen stimmt die in
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