СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК Российский патент 2021 года по МПК B08B3/02 

Область техники

Изобретение относится к способу и устройству для очистки металлических заготовок струей водяного пара и/или горячей воды.

Уровень техники

В массовом производстве металлические заготовки часто обрабатываются и изготавливаются на автоматических производственных линиях. Особенно важную роль такие способы играют в автомобильной промышленности. При этом часто применяются способы обработки резанием, при которых используются смазочные материалы, а также образуется стружка и заусенцы. В последнее время распространение получила так называемая минимальная смазка, при которой применяются только небольшие количества смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), например, менее 100 (смазка небольшим количеством СОЖ, нем.: Mindermengenkühlschmierung, MMKS) или даже менее 20 мл/ч (смазка минимальным количеством СОЖ, нем.: Minimalmengenschmierung, MMS).

Среди прочего, преимущество таких способов смазки состоит в том, что при этом возникает лишь минимальное количество жидких отходов, а получающаяся стружка не загрязняется и без труда может быть передана в повторное использование. Прежде чем такие заготовки подвергать дальнейшей обработке или собирать в узлы, необходимо удалить загрязнения, такие как остатки смазочно-охлаждающей жидкости. В этом отношении известно много способов, при которых применяются водные или неводные растворители, причем в настоящее время предпочтение отдается водным растворителям, поскольку они менее дорогостоящи и вызывают меньше экологических проблем.

Обычно заготовки погружаются в растворитель и/или обрабатываются струей растворителя. При этом удаляются не только остатки смазки и стружка, но и нежелательные заусенцы.

В DE 44 10 550 C1 описывается способ сушки заготовок, ранее подвергнутых очистке и промывке, в герметичной камере, причем сначала детали нагревают в камере при помощи подаваемого под избыточным давлением водяного пара, а затем промывают образовавшимся конденсатом. Если затем при необходимости давление снижают ниже атмосферного давления, то остатки конденсата на поверхности деталей испаряются, после чего они могут быть удалены из камеры сухими. При этом детали подвергаются резким перепадам температуры, например, от более 100 °C до приблизительно 0 °C.

В процессах промышленной очистки известно использование пониженного давления для сушки очищенных заготовок вовремя так называемой "вакуумной сушки". При этом сушка происходит в процессе отдельной технологической операции, осуществляемой после собственно очистки.

В DE 10 2007 027 944 A1 раскрывается способ и устройство для очистки в закрытой обрабатывающей камере под давлением ниже атмосферного давления предметов, загрязненных остатками обработки, содержащими масло и смазку, при помощи струи пара высокого давления, причем в струю пара высокого давления вводятся очищающие или абразивные средства. При этом способе заготовка также подвергается сильным колебаниям температуры.

Было обнаружено, что если детали после очистки и при необходимости сушки имеют температуру, отличающуюся от температуры окружающей среды, в которой должна производиться дальнейшая обработка или сборка, то это является недостатком. Например, заготовка из алюминия (температурный коэффициент линейного расширения 23 *10-6) диаметром 100 мм при нагревании на 10 K увеличивается на 23 мкм.

Если эта заготовка предназначена для установки в отверстие соответствующего размера, то из-за выравнивания температуры меняется характер посадки. С другой стороны, при дальнейшей обработке существует опасность удаления слишком большого количества материала.

Поэтому перед сборкой температура заготовки должна быть доведена до определенного значения, что в случае больших предметов требует значительного времени.

Раскрытие сущности изобретения

Задача изобретения состоит в том, чтобы предложить способ очистки и, при необходимости, сушки металлических заготовок, в частности, после обработки резанием с минимальным количеством смазочно-охлаждающей жидкости, причем температура заготовки остается в пределах, позволяющих проводить дальнейшую обработку или сборку без предварительного доведения до определенной температуры.

Еще одна задача заключается в том, чтобы предложить устройство, с помощью которого можно выполнить этот способ.

Эти задачи решаются посредством способа по ограничительной части п. 1 и устройству по ограничительной части п. 16 формулы изобретения.

Неожиданно было установлено, что при очистке струей пара и/или горячей воды, в частности водяного пара, имеющиеся загрязнения могут быть очищены с заготовки, если указанная струя направляется относительно поверхности заготовки со сканированием, и одновременно устанавливается давление, более низкое, чем атмосферное давление.

Посредством пониженного давления остающаяся на поверхности вода испаряется, и при этом тепло, подведенное к обрабатываемому месту посредством пара или, соответственно, горячей воды, снова по меньшей мере частично отводится, так что это место снова принимает температуру, существовавшую перед обработкой, прежде чем тепло сможет распространиться в заготовке. При этом загрязнения при известных условиях вместе с конденсированной водой как транспортируются по поверхности в направлении сканирования, и в конце траектории сканирования могут стекать в отстойник, так и удаляются с поверхности в результате разбрызгивания. В месте падения остается только чистая вода, при известных условиях в результате конденсации пара, которая благодаря пониженному давлению может испариться без остатка.

Перед прохождением через сопло горячая вода предпочтительно имеет температуру от 70 до 95 °C. Если применяется пар, то перед прохождением через сопло он имеет давление предпочтительно от 0,2 до 1 МПа, особенно предпочтительно от 0,2 до 0,4 МПа, в частности 0,3 Мпа (абс.) и температуру от 120 до 200 °C, особенно предпочтительно от 135 до 160 °C, в частности 140 °C.

Предпочтительным является применение водяного пара, в частности перегретого пара (ненасыщенный или сухой пар) или насыщенного пара.

Предпочтительно для производства пара применяется вода без добавок.

Предпочтительно для производства пара применяется электродный парогенератор. При этом предпочтительно используется не деминерализованная вода, а вода, имеющая достаточную проводимость, в частности содержащая минералы, например, водопроводная или колодезная вода. При этом в частности вода может циркулировать в циркуляционном контуре.

Что касается относительного движения струи, в этом контексте термин "со сканированием" означает, что место падения, т.е. место, где струя пара или, соответственно, горячей воды падает на поверхность заготовки, и где загрязнения снимаются с поверхности вместе с водой или, соответственно, конденсатом, направляется по непрерывному пути в направлении от одного конца заготовки к другому концу. Эта траектория сканирования может проходить непрерывно от одного конца к другому или состоять из множества участков. Если для создания струи имеется множество сопел, то может существовать множество траекторий сканирования, соответствующих отдельным соплам, либо отдельные или все сопла в каждом случае могут применяться только на одном участке траектории сканирования. В простейшем случае вокруг заготовки может быть расположено столько сопел, что соответствующие места сканирования перекрываются, и вся поверхность заготовки может быть очищена и высушена в результате простого прямолинейного движения.

Пониженное давление в закрытом резервуаре предпочтительно составляет от 850 до 20 гПа (абс.), особенно предпочтительно от 100 до 300 гПа (абс.).

В предпочтительном варианте осуществления предлагаемый изобретением способ могут выполнить так, что оставшиеся на поверхности заготовки остатки воды полностью испаряют, т.е. сушку поверхности заготовки производят на том же этапе, что и очистку. Так как после этого получают сухую и имеющую определенную температуру заготовку, ее могут сразу же подвергнуть дополнительной обработке или смонтировать.

Предпочтительно сканирование поверхности заготовки осуществляют так, что место сканирования перемещается по спиральной траектории, получающейся в результате наложения кругового движения и прямолинейного движения. При этом транспортировка загрязнений происходит непрерывно в направлении, противоположном прямолинейному движению, к концу заготовки. Для такого варианта осуществления достаточно одного сопла. Прямолинейное движение может быть непрерывным. Однако оно также может выполняться периодически, например, после одного или нескольких полных круговых движений.

Предпочтительно сканирование может выполняться благодаря тому, что перемещают заготовку, сопло или обе детали. Например, вращательного движения могут без труда достичь путем вращения заготовки вокруг оси, совпадающей с осью, по которой направлено прямолинейное движение. Однако вокруг заготовки также возможно перемещение по замкнутой траектории только сопла. При этом может быть целесообразным, по завершении круговой траектории снова возвращать сопло в исходную точку, чтобы способствовать подаче в сопло паром или, соответственно, горячей воды. Во время возвращения в исходное положение прямолинейное движение может быть остановлено.

Также является предпочтительным вариант осуществления, в котором заготовка прямолинейно перемещается мимо устройства, на котором имеется по меньшей мере одно сопло, вращающееся вокруг оси, параллельной его собственной оси.

В предпочтительном варианте осуществления имеется множество сопел, расположенных в направлении прямолинейного движения и/или в одной плоскости вокруг заготовки, предпочтительно в каждом случае через равные угловые промежутки. В последнем случае может быть предпочтительным, если сопла описывают не полные круговые движения, а только дуги окружности, длина которых, например, может соответствовать указанному угловому промежутку или кратному от него.

После перемещения по таким дугам окружности сопла возвращаются назад, в результате получается колебательное движение. Это способствует поступлению в сопла пара или горячей воды. Вместо этого или дополнительно заготовка может перемещаться с колебательными движениями вокруг оси. Предпочтительно этой осью является направление прямолинейного движения.

Кроме того, движение предпочтительно выполнять таким образом, чтобы оно было направлено вертикально, то есть, например, в вертикальном направлении перемещать заготовку снизу вверх и/или сопла сверху вниз. При этом сила тяжести поддерживает транспортировку загрязнений и промывочной воды в нижнюю часть резервуара и в отстойник.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления эта транспортировка поддерживается, если сопла расположены относительно заготовки так, что струя пара или горячей воды образует с направлением прямолинейного движения угол, например, от 90 до 135°, предпочтительно от 90 до 105°, то есть направлена под углом вниз. Чтобы очистить всю поверхность сложных заготовок, имеющих глухие отверстия, поднутрения и т.п., предпочтительно устанавливать дополнительные сопла, струя пара или горячей воды, из которых направлена перпендикулярно прямолинейному движению или под углом, например, от 45 до 90°, предпочтительно от 75 до 90°, т.е. под углом вверх.

В еще одном варианте осуществления одно или множество сопел расположены, например, на крестообразном или дискообразном носителе сопел, предпочтительно выполненном с возможностью вращения. При этом направления струи одного или множества сопел могут образовывать с перпендикуляром к обрабатываемой поверхности угол от 0 до 45°, предпочтительно от 0 до 15°, т.е. они могут быть ориентированы перпендикулярно или под углом к этой поверхности. Таким образом, при повороте носителя сопел при необходимости изменяется направление наклона. В частности, на носителе сопел также могут быть расположены сопла, ориентированные в названных пределах в разных направлениях.

Это дополнительно улучшает очищающий эффект в случае сложных деталей (с рельефными поверхностями). В частности, изобретение подходит для металлических заготовок, обрабатываемых путем снятия стружки.

Частота вращения носителя сопел предпочтительно составляет более 750 мин-1, особенно предпочтительно от 1250 до 1750 мин-1, в частности приблизительно 1500 мин-1. Если сопла расположены на носителе сопел, определенную область вокруг оси вращения можно оставить свободной. Эта область может быть оснащена роторно-лопастной конструкцией, при необходимости имеющей отверстия сзади, и в этом случае она вследствие вращения создает эффект всасывания в направлении от заготовки, что способствует удалению конденсата и водяного пара, а также сушке.

Вода, стекающая с заготовки вниз, и распыляемая вода, стекающая по стенке резервуара вниз, накапливается в отстойнике на дне резервуара, откуда она может откачиваться или сливаться.

Предлагаемый изобретением способ может быть дополнен тем, что перед установкой заготовки в закрытый резервуар для очистки и, при необходимости, сушки на ее поверхность наносят, предпочтительно разбрызгивают, водный раствор чистящего средства, например, как описано в находящейся на рассмотрении патентной заявке DE 10 2014 101123 A1. При этом на заготовку наносят концентрат чистящего средства, содержащий по меньшей мере 0,5 процентов по массе неионного или анионного поверхностно-активного вещества. Неионное поверхностно- активное вещество может представлять собой алкоксилат жирного спирта, имеющий в алкильном остатке от 6 до 22 атомов углерода. Анионное поверхностно-активное вещество может представлять собой сульфат, сульфонат или карбоновую кислоту, имеющие алифатический, ароматический или алифатически-ароматический углеводородный остаток. Нанесение очищающего раствора можно осуществить также путем временного погружения в ванну.

В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения температуру поверхности заготовки могут измерять бесконтактным способом за местом падения (если смотреть в направлении движения заготовки). После этого пониженное давление и массовый расход пара или горячей воды регулируют так, что получается требуемая температура поверхности, например, температура в заготовке перед очисткой или температура, существующая при последующей обработке или сборке.

Благодаря этому можно предотвратить изменение температуры заготовки и, следовательно, размера заготовки вследствие применения предлагаемого изобретением способа.

Предпочтительно способ осуществляют так, что по окончании очистки и, при необходимости, сушки температура заготовки отличается от температуры перед очисткой не более чем на 2 K. Тем не менее, разумеется, способ могут осуществить так, что происходит заданное изменение температуры.

Изобретение также включает в себя устройство для осуществления вышеописанного способа, содержащее:

- обрабатывающую камеру с отверстием, которое делает возможным прохождение очищаемой заготовки и может быть герметично закрыто,

- держатель для заготовки, при помощи которого заготовка может удерживаться и перемещаться в обрабатывающей камере,

- по меньшей мере один узел сопел, имеющий одно или множество сопел, причем держатель и узел (узлы) сопел могут перемещаться относительно друг друга,

- устройство для создания пониженного давления, соединенное с внутренней частью обрабатывающей камеры,

- блок приготовления горячей воды или водяного пара под повышенным давлением, соединенный с соплами,

- средства регулировки температуры горячей воды или водяного пара и/или регулировки массового расхода, текущего через сопла.

Эти средства регулировки массового расхода, например, могут регулировать как давление воды или пара, или гидравлическое сопротивление трубопроводов и сопел, так и оба указанных параметра.

Гидравлическое сопротивление можно регулировать, например, при помощи дроссельных заслонок, регулируемых дроссельных мембран и т.п.

Предлагаемое изобретением устройство предпочтительно содержит узел сопел, множество сопел которого расположены на окружающей заготовку замкнутой кривой. Эта замкнутая кривая, например, может представлять собой круг, расположенный в одной плоскости, или зигзагообразную замкнутую линию. Также возможны замкнутые кривые, специально согласованные с формой заготовки. Благодаря этому заготовка может быть полностью очищена при помощи простого прямолинейного движения, при необходимости скомбинированного с возможным колебательным вращением.

Альтернативно или дополнительно по меньшей мере один узел сопел предлагаемого по изобретению устройства может содержать по меньшей мере одно сопло, могущее вращаться вокруг оси, параллельной и/или расположенной на расстоянии от его собственной оси. При этом на одной вращающейся головке также может быть установлено множество сопел. В этом случае траектория сканирования, создаваемая таким узлом сопел, возникает в результате наложения кругового движения и прямолинейного движения заготовки и/или узла сопел. Сопла также могут быть ориентированы относительно оси вращения под углом, например, от 0 до 45°, предпочтительно от 0 до 15°.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления сопла установлены на многоплечем носителе сопел так, что центральная область вокруг оси вращения остается свободной от сопел. Этот носитель сопел может быть оснащен роторно-лопастной конструкцией, при необходимости имеющей отверстия сзади, так что при вращении возникает эффект всасывания в направлении от сопельной части к задней части.

В еще одном варианте осуществления держатель для заготовки одновременно используется в качестве крышки отверстия обрабатывающей камеры. Это легко реализуемо, если держатель может перемещаться в обрабатывающую камеру и из обрабатывающей камеры.

Кроме того, устройство предпочтительно содержит средства, с помощью которых можно измерять температуру поверхности заготовки по меньшей мере в одной определенной точке. Чтобы избежать нарушения процесса очистки и, при необходимости, сушки, предпочтительны средства бесконтактного измерения. Эти средства могут представлять собой, например, инфракрасные термометры, в случае которых при помощи инфракрасной оптики на соответствующем индикаторе отображается измеряемая область заготовки, причем эта измерительная линия, кроме того, может быть настроена в соответствии с излучающими свойствами поверхности заготовки.

Если температура поверхности заготовки может измеряться за местом падения, то поток пара или, соответственно, горячей воды, а также пониженное давление можно отрегулировать вручную так, что получается необходимая температура поверхности.

Однако предлагаемое изобретением устройство предпочтительно содержит регулирующее устройство, автоматически регулирующее либо поток пара или, соответственно, горячей воды, или пониженное давление, либо оба указанных параметра на основании измеренной температуры поверхности и ее отклонения от установленного необходимого значения.

Так как внутренняя стенка резервуара из-за разбрызгивания промывочной воды, содержащей удаленные загрязнения, также может загрязняться, предпочтительно она покрыта веществом, отталкивающим грязь и воду, например, политетрафторэтиленом или силиконовой смолой.

Предлагаемый изобретением способ может быть интегрирован в автоматические производственные процессы, причем он может иметь место между обработкой резанием или формованием и сборкой. Так как это делает возможным, осуществлять очистку и сушку в процессе одной технологической операции, упрощается весь производственный процесс.

В частности, этот способ подходит для автоматизированной очистки и, смотря по обстоятельствам, сушки деталей в автомобильной промышленности, в частности компонентов двигателей внутреннего сгорания, например, блоков цилиндров, головок блоков цилиндров, картеров двигателей, картеров коробок передач и т.д.

Предлагаемый изобретением способ может быть легко интегрирован в цикл соответствующих производственных линий. Например, обычное время цикла процесса производства головок блоков цилиндров или блоков цилиндров для двигателей легковых автомобилей можно разделить на три примерно одинаковые части: процесс самой очистки и сушки, вентиляция и открытие камеры пониженного давления и замена заготовки с закрытием камеры и созданием пониженного давления, например, примерно 10 секунд каждая часть при общем времени цикла приблизительно 30 секунд. Этот способ подходит для заготовок из различных материалов, таких как железо, серый чугун, сталь, латунь, бронза, цинк и его сплавы. Особенно предпочтителен он для материалов из легких металлов, обычно имеющих более высокие температурные коэффициенты линейного расширения. Примерами являются алюминий, алюминиевые сплавы, содержащие кремний, магний, медь, особенно алюминиевые литейные сплавы, магний, магниевые сплавы, титан и его сплавы.

Посредством предлагаемого изобретением способа по сравнению с известным уровнем техники значительно снижается количество загрязненных сточных вод, что приводит к снижению затрат.

Потребление энергии при предлагаемом изобретением способе может быть сравнимо или даже быть ниже, чем при обычной очистке сжатым воздухом. Тем не менее, при этом с поверхности полностью удаляется влага, остатки смазки и другие загрязнения, что невозможно при использовании сжатого воздуха.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение в качестве примера и без ограничения объема охраны описывается более подробно и со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 показан схематичный продольный разрез устройства, выполненного в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения.

На фиг. 2 показан схематичный вид сбоку заготовки с обозначенной на ней траекторией сканирования, производимого устройством согласно фиг. 1.

На фиг. 3 показан схематичный поперечный разрез устройства, выполненного в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения.

На фиг. 4 показан схематичный вид сбоку заготовки с обозначенными на ней траекториями сканирования, производимого устройством согласно фиг. 3.

На фиг. 5 в виде упрощенной схемы технологического процесса показан альтернативный вариант осуществления рециркуляции промывочной жидкости.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 в виде схематичного продольного разреза показано устройство, предназначенное для осуществления предлагаемого изобретением способа. Указанное устройство содержит резервуар 1, открытый сверху и герметично закрываемый крышкой 2 при помощи уплотнения 3. Снизу резервуар 1 переходит в соединительную трубу 13, идущую к отстойнику 10. В резервуаре 1 расположена очищаемая заготовка 4, удерживаемая держателем. Для наглядности здесь этот держатель, а также отверстие в стенке резервуара, при известных условиях необходимое для выполнения прямолинейного и вращательного движения заготовки 4, не показаны, но они могут быть без труда дополнены специалистом. Указанный держатель вместе с заготовкой 4 может совершать вокруг оси 5 вращательное движение, обозначенное замкнутой стрелкой 7, и одновременно прямолинейное движение в направлении стрелки 6, расположенной здесь по оси 5. Здесь ось 5 вращения заготовки ориентирована вертикально.

Во время работы устройства в отстойнике 10 из-за стекающей, смотря по обстоятельствам, загрязненной воды может образоваться отстой 11, который через дренажный клапан 12 может быть слит или откачан.

Если насос 20 посредством вакуум-провода 21 откачивает воздух изнутри резервуара 1, в резервуаре 1 может создаваться пониженное давление. Вакуум-провод 21 может быть соединен с отстойником 10 или прямо с резервуаром 1.

В стенку резервуара 1 встроено сопло 27, посредством трубопровода 26 соединенное с генерирующим устройством для выработки пара или горячей воды. Это устройство может регулироваться в отношении давления и температуры пара или, соответственно, горячей воды.

Благодаря этому также возможно регулирование массового расхода соответствующей среды. Сопло 27 образует с вертикалью или, соответственно, с осью 5 заготовки тупой угол α, в данном случае составляющий, например, приблизительно 110°. Струя 28 среды (пара или, соответственно, горячей воды) падает на поверхность заготовки 4 в месте падения почти под тем же углом.

Кроме того, в стенку резервуара 1 встроен инфракрасный температурный датчик 31, в котором благодаря инфракрасной оптике место 36 измерения на поверхности заготовки 4 отображается на индикаторе, выдающем по измерительной линии 32 сигнал, соответствующий температуре поверхности. Кроме того, для измерения пониженного давления в стенку резервуара 1 встроен датчик 30 пониженного давления, по измерительной линии 33 выдающий сигнал, соответствующий пониженному давлению в резервуаре 1.

Регулирующее устройство 35 принимает сигналы по измерительным линиям 32 и 33 и посредством управляющих линий 40 и 41 регулирует массовый расход соответствующей среды, выдаваемый генерирующим устройством 25, так, чтобы температура, измеренная температурным датчиком 31 при помощи измерительной линии 32, приняла заданное необходимое значение.

Для очистки и сушки заготовки 4 сначала путем снятия крышки 2 открывается резервуар 1, и заготовка 4 приводится в рабочее положение, в котором она удерживается (не показанным) держателем с возможностью вращения и перемещения. При этом вначале заготовка находится в нижнем исходном положении, обозначенном пунктиром. Резервуар 1 при помощи уплотнения 3 герметично закрывается путем укладки крышки 2.

Затем при помощи регулирующего устройства 35 включается генерирующее устройство 25 и вакуумный насос 20, и начинается прямолинейное и вращательное движение заготовки 4. При этом при помощи струи 28 пара или, соответственно, горячей воды сначала очищается торец заготовки 4, затем - боковая поверхность. После измерения при помощи температурного датчика 31 температуры в месте 36 измерения, перемещающемся по поверхности, посредством регулирующего устройства 35 массовый расход и пониженное давление регулируется относительно вначале установленных начальных значений так, что в месте 36 измерения получается предварительно установленная необходимая температура.

Если для очистки используется пар, то загрязнения на поверхности заготовки 4 удаляются с поверхности частично механически, благодаря переданному импульсу паровой струи, а частично в результате дисперсии в возникающей вследствие конденсации воде, и увлекаются водой.

Аналогично действует струя горячей воды. Эта вода частично стекает по поверхности заготовки 4 вниз, а частично распыляется и доходит до внутренней стенки контейнера резервуара 1, где она также может стекать вниз. Наконец, часть воды остается на поверхности, также увлажняя ее, и испаряется, отбирая тепло с поверхности. Стекающая вода по соединительной трубе 13 попадает в отстойник 10 и образует отстой 11, который может сливаться через клапан 12, например, во время открытия резервуара 1 для замены заготовки, или также, например, непрерывно откачиваться.

Фиг. 2 наглядно показывает ход очистки в соответствии с примером осуществления изобретения, показанном на фиг. 1. В результате прямолинейного движения заготовки 4 струя пара или, соответственно, горячей воды вначале попадает на торец заготовки 4 в месте 51 падения, а затем перемещается вдоль воображаемой траектории 50 сканирования по спирали вокруг заготовки 4 до тех пор, пока не будет сканирована вся поверхность. Прямолинейное движение и вращательное движение согласованы таким образом, что в течение одного оборота заготовки 4 последняя линейно перемещается на шаг h. Место 51, 52 падения имеет не точечную форму, а вследствие установки сопла 27 под углом приблизительно эллиптическую форму с вертикально направленной большей осью. Как показывают последовательно достигаемые места 52 падения, на соседних участках траектории 50 сканирования возникает определенное перекрытие мест падения. Благодаря этому повторяется процесс очистки и улучшается очищающее действие. Степень указанного перекрытия может изменяться благодаря регулировке шага h.

На фиг. 3 схематично показан в поперечном разрезе второй вариант осуществления устройства в соответствии с изобретением, причем изображены только измененные детали. В этом варианте осуществления сопла 68 установлены в одной плоскости на периметре резервуара 1, на равных угловых расстояниях друг от друга. На поверхность заготовки 4 они действуют одновременно.

Фиг. 4 наглядно показывает прохождение на поверхности заготовки 4 четырех траекторий 60 сканирования, получающихся посредством сопел 68, выполненным в соответствии с вариантом осуществления, изображенным на фиг. 3. При этом за время 1 оборота заготовка 4 линейно перемещается на шаг. Опять же, места 61 падения соседних траекторий 60 сканирования перекрываются, а степень этого перекрытия при необходимости можно отрегулировать посредством регулировки шага.

Для демонстрации эффекта очистки и сушки в соответствии с изобретением была обработана головка блока цилиндров легкового автомобиля. На ровную очищенную и высушенную поверхность была уложена имеющаяся в продаже клейкая пленка, которая прилипла к поверхности прочно и по всей площади. При сравнительном испытании с головкой блока цилиндров, очищенной сжатым воздухом обычным способом, прикрепить клейкую пленку к той же гладкой поверхности не удалось.

На фиг. 5 конструктивно или функционально идентичные компоненты обозначены теми же ссылочными знаками, что и на фиг. 1-4.

Этот вариант осуществления отличается, прежде всего, усовершенствованием циркуляционного контура, при помощи которого из обрабатывающей камеры 1 извлекается промывочная жидкость. Выпар, созданный посредством пониженного давления и температуры, через первое фильтрующее устройство 71 откачивается из обрабатывающей камеры 1 вакуумным насосом 20, а затем подается в расположенный ниже по потоку второй фильтрующий и сепарирующий блок 72, имеющий маслоотделитель 74. Выпуск фильтрующего устройства 71 ведет в маслоотделитель 74. Со стороны выхода вакуумный насос 20 соединен с конденсатором 73, обратный трубопровод которого также ведет в маслоотделитель 74. Из бака 75 с очищенной жидкостью во втором фильтрующем и сепарирующем блоке 72 при помощи водяного насоса 76, установленного в подводящем трубопроводе 77, питается парогенератор 25. Благодаря давлению на выходе парогенератора 25 и всасывающему действию вакуумного насоса 20 обеспечивается впрыск пара с высоким динамическим давлением струи. Кроме того, благодаря циркуляционному контуру согласно фиг. 5 используется остаточное тепло извлеченной промывочной жидкости, так что достигается дополнительная экономия энергии. Свежая вода подается только при необходимости, из-за потерь во втором фильтрующем и сепарирующем блоке 72.

Кроме того, на фиг. 5 схематично показан держатель 78 для заготовки 4, выполненный с возможностью автоматического перемещения вдоль двух осей H, V в обрабатывающую камеру и из обрабатывающей камеры. Одновременно в рабочем положении держатель 78 образует герметичную крышку для отверстия обрабатывающей камеры 1. 18

Список ссылочных обозначений

1 резервуар

2 съемная крышка

3 уплотнение

4 заготовка

5 ось заготовки

6 направление прямолинейного движения

7 направление вращательного движения

10 отстойник

11 отстой

12 дренажный клапан

13 соединительная труба

20 вакуумный насос

21 вакуум-провод

25 генерирующее устройство для выработки пара или горячей воды

26 трубопровод для пара или горячей воды

27 сопло

28 струя пара или горячей воды

30 датчик пониженного давления

31 инфракрасный температурный датчик

32 измерительная линия

33 измерительная линия

35 регулирующее устройство

36 место инфракрасного измерения

40 управляющая линия

41 управляющая линия

50, 60 траектория сканирования

51, 52, 61 место падения

67 направление вращательного движения

68 сопла h, h4 шаг за время одного оборота заготовки

71 фильтрующее устройство

72 фильтрующий и сепарирующий блок

73 конденсатор

74 маслоотделитель

75 бак с очищенной жидкостью

76 насос

77 подводящий трубопровод

78 держатель

При обычных способах очистки поверхности заготовок при помощи пара или горячей воды при автоматизированном производстве температура заготовок может изменяться таким образом, что из-за теплового расширения размеры выходят за пределы допусков, и последующая сборка или обработка возможна только после этапа доведения до определенной температуры. В соответствии с изобретением предлагается для очистки перемещать струю пара или горячей воды со сканированием по поверхности заготовки и осуществлять этот способ под пониженным давлением, чтобы остатки конденсированного пара или воды, имеющиеся на поверхности, испарялись, по меньшей мере частично, и при этом снова отбирали у заготовки тепло, подведенное посредством пара или горячей воды. Предпочтительно при этом одновременно сушат очищенную поверхность. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ очистки поверхности металлической заготовки при помощи по меньшей мере одной струи водяного пара и/или горячей воды, создаваемой по меньшей мере одним соплом и падающей на поверхность в месте падения, причем во время очистки место падения указанной струи перемещают со сканированием в направлении сканирования относительно поверхности, при этом заготовку перемещают, а загрязнения поверхности транспортируют в направлении сканирования к концу заготовки, причем способ выполняют в закрытом резервуаре в атмосфере пониженного давления, так что остатки конденсированного пара или воды, имеющиеся на поверхности за местом падения в направлении сканирования, по меньшей мере частично испаряются, и при этом по меньшей мере частично снова отводят от заготовки тепло, подведенное посредством указанной струи.

2. Способ по п. 1, при котором в процессе одной и той же технологической операции сушат поверхность заготовки за местом падения.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что по окончании очистки или очистки и сушки температура заготовки отличается от температуры заготовки до начала очистки не более чем на 5 K.

4. Способ по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что сканирование осуществляют путем перемещения заготовки и указанного по меньшей мере одного сопла.

5. Способ по одному из пп. 1-4, отличающийся тем, что сканирование выполняют на траектории сканирования, образующейся в результате наложения кругового движения и прямолинейного движения.

6. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что предусмотрено множество сопел.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что сопла расположены вокруг заготовки в одной или множестве плоскостей.

8. Способ по п. 5, отличающийся тем, что заготовку прямолинейно перемещают мимо устройства, имеющего по меньшей мере одно сопло, вращающееся вокруг оси, параллельной и расположенной на расстоянии от его собственной оси.

9. Способ по одному из пп. 4-8, отличающийся тем, что сопла и/или заготовку перемещают с колебательным движением.

10. Способ по одному из пп. 3-9, отличающийся тем, что прямолинейное движение направлено вертикально.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что струя образует с направлением прямолинейного движения угол от 90 до 135°.

12. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что стекающую или распыляемую воду собирают в отстойнике на дне резервуара и откачивают.

13. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что перед очисткой или очисткой и сушкой на заготовку наносят, предпочтительно разбрызгивают, водный раствор чистящего средства.

14. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что температуру поверхности заготовки измеряют бесконтактным способом за местом падения, при рассмотрении в направлении движения заготовки, а затем регулируют пониженное давление и массовый расход пара или горячей воды.

15. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что по окончании очистки или очистки и сушки температура заготовки отличается от температуры перед очисткой не более чем на 2 K.

16. Устройство для очистки поверхности заготовки, в частности для осуществления способа по одному из предыдущих пунктов, содержащее

- обрабатывающую камеру с отверстием, которое обеспечивает прохождение очищаемой заготовки и выполнено с возможностью герметичного закрытия,

- держатель для заготовки, при помощи которого обеспечено удерживание и перемещение заготовки в обрабатывающей камере,

- по меньшей мере один узел сопел, имеющий одно или множество сопел, причем обеспечена возможность перемещения заготовки относительно узла сопел посредством держателя, а узел (узлы) сопел содержат носитель сопел, выполненный с возможностью вращения относительно держателя,

- генератор пониженного давления для генерирования пониженного давления, соединенный с внутренней частью обрабатывающей камеры,

- блок для приготовления горячей воды или водяного пара под повышенным давлением, соединенный с соплами, и

- средства регулировки температуры горячей воды или водяного пара и/или средства регулировки массового расхода, протекающего через сопла.

17. Устройство по п. 16, в котором генератор пониженного давления представляет собой вакуумный насос, а указанный блок представляет собой парогенератор.

18. Устройство по п. 16 или 17, в котором предусмотрено фильтрующее устройство, через которое обеспечено откачивание генератором пониженного давления или, соответственно, вакуумным насосом из обрабатывающей камеры водяного пара с остатками загрязнений.

19. Устройство по п. 18, в котором к фильтрующему устройству подключен еще один фильтрующий и/или сепарирующий блок, из которого обеспечен подвод извлеченной промывочной жидкости в замкнутом циркуляционном контуре к блоку для приготовления горячей воды или водяного пара.

20. Устройство по п. 16, в котором средства регулировки массового расхода выполнены с возможностью регулирования давления воды или пара, и/или гидравлического сопротивления трубопроводов.

21. Устройство по п. 16, в котором узел сопел содержит по меньшей мере одно сопло, вращающееся вокруг оси, параллельной и/или расположенной на расстоянии от его собственной оси.

22. Устройство по п. 16, в котором сопла узла сопел установлены на носителе сопел, выполненном с возможностью вращения вокруг направленной к заготовке оси вращения, и образуют с осью вращения угол от 0 до 45°, предпочтительно от 0 до 15°, причем этот угол для всех сопел указанного узла сопел может быть одинаковым или различным.

23. Устройство по п. 21, в котором носитель сопел имеет роторно-лопастную конструкцию.

24. Устройство по одному из предыдущих пп. 16-22, также содержащее средства измерения температуры поверхности заготовки.

25. Устройство по п. 23, также содержащее регулирующее устройство для регулировки пониженного давления и массового расхода, протекающего через сопла, на основании измеренной температуры поверхности.

26. Устройство по одному из предыдущих пп. 16-24, в котором держатель выполнен с возможностью перемещения в обрабатывающую камеру и из обрабатывающей камеры и имеет герметичную крышку для отверстия обрабатывающей камеры.