DE4324432C2

DE4324432C2 - Verfahren zur Reinigung verschmutzter Teile

Info

Publication number: DE4324432C2
Application number: DE19934324432
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Jaeger
Original assignee: Multimatic Oberflachentechnik GmbH and Co
Current assignee: Multimatic Oberflachentechnik GmbH and Co
Priority date: 1993-07-21
Filing date: 1993-07-21
Publication date: 1996-04-25
Anticipated expiration: 2013-07-22
Also published as: DE4324432A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung ver schmutzter, in einer Behandlungskammer befindlicher Teile (Waschgut), insbesondere zur Entfettung von Metallteilen.

Der DE 41 25 891 A1 läßt sich ein derartiges Verfahren ent nehmen, das mit Lösemittelkaltreiniger auf Basis aliphatischer Kohlenwasserstoffe arbeitet, wobei das in einer Behandlungskammer befindliche Waschgut während des Reini gungsvorganges gegenüber der Außenatmosphäre hermetisch abge schlossen, mit dem Lösemittel beaufschlagt und nach Beendi gung der Waschphase unter Aufrechterhaltung des hermetischen Abschlusses durch Aufblasen erwärmter Luft getrocknet wird (Trocknungsphase), die in einem geschlossenen Kreislauf ge führt, zum Auskondensieren des Lösemittels abgekühlt und an schließend wieder erwärmt wird. Der Waschvorgang erfolgt nacheinander in mehreren Waschstufen, wobei für jede Wasch stufe eine separate Lösemittelmenge verwendet und in jeweils einem geschlossenen Kreislauf geführt wird. Verwendet wird ein Lösemittel mit einem Flammpunkt < 40°C. Der Reinigungs vorgang erfolgt durch Fluten der Behandlungskammer mit dem Lösemittel aus einem Tank, wobei die Reinigung durch Ultra schall und/oder Schwall- oder Sprühdüsen für das Lösemittel unterstützt werden kann. In einer Kältefalle wird die mit Lösemitteln beladene Luft auf etwa -20°C abgekühlt; das Lö semittel wird dadurch auskondensiert und kann wieder in den Kreislauf zurückgeführt werden.

Zur Vermeidung eines explosionsfähigen Gemisches wird bei dem vorstehend zum Stand der Technik beschriebenen Verfahren eine Tiefkühlung der Trocknungsluft vorgenommen. Um eine möglichst hohe Erwärmungstemperatur der Trocknungsluft wählen zu kön nen, wurde ferner vorgeschlagen, die Lösemittelkonzentration ständig meßtechnisch zu überwachen und bei Erreichen eines einen Bruchteil der unteren Explosionsgrenze entsprechenden Meßwertes die Anlage abzuschalten.

Die DE 41 36 990 A1 offenbart ein Verfahren zur Entfettung und Reinigung von mit fett- und/oder ölhaltigen Stoffen be haftetem Gut, das unter Vakuumbedingungen in einer Prozeßkam mer derart erwärmt wird, daß die Fette und/oder Öle in Abhän gigkeit ihres Aggregatszustandes vom Gut abtrennbar sind. Nach einem speziellen Verfahren wird das zu reinigende Gut in eine Vakuumkammer eingesetzt. In einem ersten Reinigungs schritt werden die dem zu reinigenden Gut anhaftenden Fette und/oder Öle mit einem ihrer Konsistenz ähnlichen Lösungsmit tel beaufschlagt, und das sich bildende Gemisch aus Lösungs mittel und abgelösten Fetten bzw. Ölen wird einem Verdampfer zugeführt. In einem zweiten Reinigungsschritt wird der sich am Verdampfer bildende Dampf dem Gut zugeleitet, an dessen Oberfläche der Dampf kondensiert und unter Kondensatbildung die Restverschmutzung beseitigt. In einem dritten Reinigungs schritt wird der Dampf einem Kondensator zugeführt, dessen gewonnenes Kondensat dem Reinigungsprozeß als Lösungsmittel erneut zugeführt wird. In einem vierten Reinigungsschritt wird die Vakuumkammer derart weiter evakuiert, daß restliche Lösungsmitteldämpfe vollständig entfernt werden.

Das vorstehend beschriebene Verfahren dient zu einer weitge hend vollständigen Rückgewinnung der Schmiermittel, die den zu reinigenden Gegenständen anhaften, wobei ein Minimum an zu entsorgendem Restabfall erreicht werden soll. Hierzu müssen die dem zu reinigenden Gut anhaftenden Fette und/oder Öle mit einem ihrer Konsistenz ähnlichen Lösungsmittel beaufschlagt werden. Dabei bildet sich dann ein Gemisch aus Lösungsmittel und abgelösten Fetten bzw. Ölen, das dann einem Verdampfer zugeführt wird. Das jeweils einzusetzende Reinigungsmedium muß somit in seiner chemischen Zusammensetzung und seinen physikalischen Daten den abzulösenden Verschmutzungen ange paßt werden. Dabei erfolgt die Reinigung ausschließlich durch zurückgewonnenes Lösemittel. Bei Durchführen des Verfahrens wird die Vakuumkammer nach Abschalten der Dampfzufuhr weiter evakuiert; die restlichen Lösungsmitteldämpfe werden abge pumpt und somit die zu reinigenden Bauteile getrocknet. Da nach wird die Vakuumkammer belüftet. Nicht vorgesehen ist somit ein Umluftkreislauf zur Trocknung, so daß bei Öffnung der Vakuumkammer zur Entnahme der gereinigten Teile noch mit Lösemittel belastete Luft aus der Vakuumkammer entweichen kann.

Allgemein zum Stand der Technik kann noch verwiesen werden auf die US 5,203,927 A1, die DE 31 45 815 A1, die DE 34 12 007 A1, die DE 38 23 322 A1 und die DE 92 17 047 U1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs be schriebene Verfahren insbesondere in wirtschaftlicher Hin sicht zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Verfahrens schritte gelöst:

a) Verwendet werden Lösemittelkaltreiniger auf Basis alipha tischer Kohlenwasserstoffe der Klasse AIII;
b) in einem ersten Abschnitt einer Waschphase wird das Waschgut bei Umgebungsdruck von flüssigem Lösemittel um spült;
c) während des ersten Abschnitts der Waschphase wird das Lösemittel im Kreislauf geführt und jeweils zum Ende des ersten Abschnitts in einen Lösemittel-Tank zurückgepumpt;
d) ein zweiter Abschnitt der Waschphase wird unter Vakuum durchgeführt;
e) während dieser zweiten Waschphase wird das Waschgut mit Lösemittel-Dampf beaufschlagt;
f) während der unter Vakuum durchgeführten Waschphase be trägt der Druck in der Behandlungskammer etwa 200 mbar;
g) bei Erreichen des für die Waschphase vorgegebenen Unter drucks wird die Behandlungskammer automatisch mit der Lösemittel-Destillation verbunden;
h) der letzten Waschphase schließt sich eine Trocknungsphase an, die in einem ersten Abschnitt ebenfalls unter Vakuum durchgeführt wird;
i) während der unter Vakuum durchgeführten Trocknungsphase beträgt der Druck in der Behandlungskammer etwa 60 bis 70 mbar;
k) der sich anschließende zweite Abschnitt der Trocknungs phase wird unter Umgebungsdruck durchgeführt, wobei die Restkonzentration des Lösemittels in der Luft durch den Umluftkreislauf weiter reduziert wird.

Gegenüber dem durch die DE 41 25 891 A1 verkörperten Stand der Technik führt die erfindungsgemäße Dampfentfettung ins besondere zu zwei Vorteilen: Der Lösemittel-Dampf erreicht auch solche Stellen des Waschgutes, die bei dem an sich be kannten reinen Tauchprozeß von dem Lösemittel nicht erreicht würden. So werden von dem Lösemittel-Dampf auch feinste Teile und Bohrungen des Waschgutes gereinigt. Der zweite Vorteil ist darin zu sehen, daß durch die Dampfentfettung bereits eine Aufheizung des Waschgutes erfolgt, wodurch die nachge schaltete Trocknungsphase verkürzt werden kann. Während bei dem bekannten Verfahren dem Waschgut lediglich im Rahmen der Umlufttrocknung Wärme zugeführt wird, weist das Waschgut bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bereits nach Abschluß der Waschphase eine für die Trocknung günstige Temperatur auf.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich unter sicherheitstechnischen Aspekten: Durch die Bear beitung des Waschgutes unter Vakuum erhält man einen ausrei chenden Explosionsschutz. Insbesondere im Zusammenhang hier mit ist es ferner von Vorteil, daß die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigte Lösemittelmenge kleiner ist als bei den herkömmlichen Verfahren.

Schließlich läßt sich noch feststellen, daß die Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine kompaktere Bauform aufweist und einen geringeren Energiebedarf im Ver gleich zu bekannten Anlagen hat.

Aus Sicherheitsgründen wird ein Kohlenwasserstoff-Lösemittel der Klasse AIII (Flammpunkt < 55°C) verwendet. Jedoch läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch mit Lösemitteln der Klasse AII noch mit ausreichender Sicherheit durchführen. Zusätzliche Sicherheit läßt sich dadurch erzielen, daß die Bearbeitungsphasen bei Umgebungsdruck unter Inertgas, insbe sondere Stickstoff durchgeführt werden.

Der erste Abschnitt der Waschphase kann in Form eines Tauch prozesses durchgeführt werden. Dabei wird das Lösemittel nach dem Einbringen des Waschgutes in die Behandlungskammer aus einem Lösemittel-Tank in die Behandlungskammer zum Fluten abgelassen. Während einer einstellbaren Zeit kann eine Durch flutung der Behandlungskammer vorgesehen werden; anschließend wird das Lösemittel in den Lösemittel-Tank zurückgepumpt. Während dieses ersten Waschphasenabschnitts kann erfindungs gemäß bereits Lösemittel destilliert werden. Dies erfolgt vorzugsweise in einer Destillier-Anlage bei etwa 130°C und etwa 300 mbar.

Während der unter Vakuum durchgeführten Waschphase beträgt der Druck in der Behandlungskammer etwa 200 mbar. Ist dieser Unterdruck in der Behandlungskammer erreicht, wird erfin dungsgemäß die Behandlungskammer automatisch mit der vorste hend genannten Lösemittel-Destillation verbunden werden. Hierzu öffnet ein in einer Verbindungsleitung vorgesehenes Ventil. Dadurch wird zusätzlicher Dampf in der Destillation produziert und direkt auf das Waschgut in der Behandlungskam mer gegeben.

Nach Abschluß dieser Vakuum-Waschphase wird nach dem Schlie ßen des vorstehend genannten Ventils in der Verbindungslei tung zur Destillation der Druck in der Behandlungskammer er findungsgemäß auf etwa 60 bis 70 mbar reduziert, um dadurch das Waschgut durch die herbeigeführte Verdampfung des Löse mittels vollständig von Lösemittel trocknen zu können. Dieser Vakuumtrocknung schließt sich eine Trocknungsphase bei Umge bungsdruck an, um mögliche Restkonzentrationen abzubauen. Nachdem die Behandlungskammer auf Umgebungsdruck gebracht wurde, wird das Waschgut in einem Umluftkreislauf weiterge trocknet und dabei abgekühlt. Somit wird ausgeschlossen, daß beim Öffnen der Behandlungskammer eine zündfähige Atmosphäre vorhanden ist. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Abkühlung der im Kreislauf geführten Luft zum Auskondensieren von Rest lösemittel zunächst mit einer Wasserkühlung und anschließend mit einer Kälteanlage erfolgt.

Von dem durch die DE 41 36 990 A1 verkörperten Stand der Technik unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren u. a. dadurch, daß es mit einem Lösemittel arbeitet, in dem die Öle und Fette löslich sind. Es wird also eine Lösung, nicht aber ein Gemisch in eine Destillation gegeben, um die in Lösung gegangenen Komponenten wieder vom Lösemittel abzu trennen.

AIII-Lösemittel zeichnen sich dadurch aus, daß der Dampfdruck bei Umgebungstemperatur < 1 mbar ist. Durch Anhebung der Tem peratur wird der Dampfdruck erheblich erhöht und somit der Trocknungsprozeß erleichtert. Wegen des hohen Siedebereiches der AIII-Flüssigkeiten erfolgt die Destillation im Vakuum, so daß auch die Behandlungskammer einen gleichen oder ähnlichen Druck wie die Destillation aufweisen muß, um eine Dampfent fettung realisieren zu können. Wichtig für die Dampfentfet tung im Vakuum ist dabei, daß die Temperaturen in praktikable Höhen gebracht werden (etwa 100-120°C), da bei einer Siede temperatur von 200°C bereits mit thermisch verursachten Ver änderungen des Reinigungsgutes und der abzureinigenden Öle und Fette gerechnet werden muß.

Der in der Behandlungskammer während der unter Vakuum durch geführten Waschphase gewählte Druck von etwa 200 mbar stellt sicher, daß die Sauerstoffmenge für eine Explosion nicht mehr ausreicht bzw. daß bei einer rein theoretischen Annahme einer Zündung sich die Flammenfront so langsam ausbreitet, daß es nicht mehr - wie bei Atmosphärendruck - zu einer achtfachen Druckzunahme kommt. Während der Trocknung wird der Druck noch weiter abgesenkt, um das an der Oberfläche der zu reinigenden Güter befindliche Lösemittel zu verdampfen. Für "normale" Teile reicht hierbei ein Druck von etwa 60-70 mbar aus, während bei Teilen, bei denen das Verhältnis von Oberfläche zur Masse ungünstig liegt, so daß die gespeicherte Wärme für die Verdampfung des Lösemittels nicht ausreicht, eine weitere Druckabsenkung durchgeführt werden müßte, um mit der gespei cherten Wärme eine vollständige Verdampfung zu erzielen.

Im Gegensatz zu dem Verfahren gemäß DE 41 36 990 A1 wird nach der unter Vakuum durchgeführten Trocknungsphase mit Hilfe eines Umluftkreislaufes eine zweite Trocknungsphase durchge führt, um die Restkonzentration des Lösemittels in der Luft weiter zu reduzieren und bei nicht vollständig erfolgter Trocknung (bei z. B. komplizierten Geometrien) die Bildung einer zündfähigen Konzentration auszuschließen.

Oberhalb von der Behandlungskammer kann ein Lösemittel-Vor ratstank angeordnet sein, der erfindungsgemäß über eine Warm wasserversorgung auf einer konstanten Temperatur gehalten wird. Das hierzu eingesetzte Wasser kann anschließend in der Destillation zur Kühlung genutzt werden.

Aus sicherheitstechnischen Gesichtspunkten wird der Lösemit tel-Dampf erfindungsgemäß vorzugsweise durch Dampfbeheizung erzeugt.

Zur Erzeugung des Vakuum kann eine an sich übliche Flüssig keits-Ringpumpe eingesetzt werden.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung verschmutzter, in einer Behand lungskammer befindlicher Teile (Waschgut), insbesondere zur Entfettung von Metallteilen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Verwendet werden Lösemittelkaltreiniger auf Basis aliphatischer Kohlenwasserstoffe der Klasse AIII;
b) in einem ersten Abschnitt einer Waschphase wird das Waschgut bei Umgebungsdruck von flüssigem Lö semittel umspült;
c) während des ersten Abschnitts der Waschphase wird das Lösemittel im Kreislauf geführt und jeweils zum Ende des ersten Abschnitts in einen Lösemit tel-Tank zurückgepumpt;
d) ein zweiter Abschnitt der Waschphase wird unter Vakuum durchgeführt;
e) während dieser zweiten Waschphase wird das Wasch gut mit Lösemittel-Dampf beaufschlagt;
f) Während der unter Vakuum durchgeführten Waschphase beträgt der Druck in der Behandlungskammer etwa 200 mbar;
g) bei Erreichen des für die Waschphase vorgegebenen Unterdrucks wird die Behandlungskammer automatisch mit der Lösemittel-Destillation verbunden;
h) der letzten Waschphase schließt sich eine Trock nungsphase an, die in einem ersten Abschnitt eben falls unter Vakuum durchgeführt wird;
i) während der unter Vakuum durchgeführten Trock nungsphase beträgt der Druck in der Behandlungs kammer etwa 60 bis 70 mbar;
k) der sich anschließende zweite Abschnitt der Trock nungsphase wird unter Umgebungsdruck durchgeführt, wobei die Restkonzentration des Lösemittels in der Luft durch den Umluftkreislauf weiter reduziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des ersten Abschnitts der Waschphase bereits Lö semittel destilliert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Destillation bei etwa 130°C und etwa 300 mbar er folgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Abkühlung der im Kreislauf geführten Luft zum Auskondensieren des Lösemittels zu nächst mit einer Wasserkühlung und anschließend mit einer Kälteanlage erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsphasen bei Um gebungsdruck unter Inertgas, insbesondere Stickstoff durchgeführt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Lösemittel-Tank über eine Warmwasserversorgung auf einer konstanten Temperatur ge halten und dieses Wasser anschließend in der Lösemittel-Destillation verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Lösemittel-Dampf durch Dampfbeheizung erzeugt wird.