Промышленная очистительная установка с конденсацией пара и соответствующие способы - RU2692377C1

Чертежи

Описание

[001] ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[002] Настоящее изобретение в целом относится к области промышленной очистки изделий, а более конкретно, к очистительным установкам и способам для металлических деталей, подвергаемых механической обработке, в частности компонентов автомобильный двигателей, например блоков цилиндров, головок цилиндров, коленчатых валов или компонентов передачи, например коробок переключения передач.

[003] УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[004] В указанной области техники изделия обычно очищают посредством способов, включающих использование нагретой чистящей жидкости, например, посредством мойки проточной водой (на немецком: Flutwaschen), очистки под высоким давлением, снятия заусенцев под высоким давлением и т.п., как описано, например, в международной публикации WO 2006/077 037 А1 или в полезной модели Германии DE 20 2013100959 U1.

[005] Эти способы обычно образуют пар и туман вследствие вызванного высокой температурой парообразования и/или образующих капли струй, таким образом создающих содержащую пар атмосферу. Известно, что такая атмосфера является неблагоприятной с точки зрения продолжительности эксплуатации роботов, обычно используемых в автоматизированных очистительных установках. Негативное воздействие паров среди прочего усиливается чистящими веществами, содержащимися в чистящей жидкости и, следовательно, в паре. При этом понятно, что промышленные роботы, используемые в установках такого типа, являются дорогостоящим оборудованием и требуют особого внимания.

[006] Улучшение в этом аспекте предложено в патентах US 9,221,082 В2 или ЕР 2345483 В1, в которых описаны очистительные контейнеры в форме контейнеров для частичного сдерживания паров и уменьшения их распространения, например, по сравнению со способами, осуществляемыми в открытом пространстве, описанными в WO 2006/077037 А1.

[007] Более конкретно, в ЕР 2345483 В1 раскрыта установка с платформой и несколькими такими контейнерами обработки, содержащими отверстие, доступное со стороны рабочего пространства, и с промышленным роботом для манипуляций с изделием, установленным на платформе.

[008] В конструкции, изготовленной заявителем, корпус дополнительно установлен на платформу для ограничения атмосферы рабочего пространства и размещения промышленного робота в нем.

[009] Установки такого типа, как изготовленная заявителем, ранее оснащали устройством рециркуляции воздуха (на немецком: Umluftvorrichtung), содержащем конденсатор пара с целью «осушения», т.е. удаления влаги из технического воздуха рабочего пространства. Устройство рециркуляции воздуха содержит сеть вентиляционных труб с заборным отверстием для принятия воздуха, содержащего пар, из рабочего пространства в конденсатор пара и выпускное отверстие для возврата осушенного воздуха из конденсатора пара в рабочее пространство.

[0010] Конденсатор пара функционирует как устройство для кондиционирования воздуха и обеспечивает возможность поддержания благоприятных рабочих условий для промышленного робота, используемого для манипуляций с изделиями внутри рабочего пространства. Для повышения эффективности кондиционирования воздуха, конденсатор пара обычно содержит регенератор тепла, использующий тепло, регенерированное из конденсата для нагревания осушенного воздуха перед его возвращением в рабочее пространство.

[0011] Подобная установка известна из международной патентной публикации WO 2012/048921 А2.

[0012] Вышеуказанные способы с рециркуляцией воздуха в замкнутое рабочее пространство и из него поддерживают стабильную атмосферу с точки зрения температуры и влажности, благоприятную для робота, при этом уменьшая потерю тепла наружу. Однако они увеличивают сложность с точки зрения требуемого оборудования и процедур технического обслуживания.

[0013] ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА

[0014] Исходя из уровня техники, первая задача настоящего изобретения заключается в обеспечении установки и способов, которые дополнительно улучшают атмосферу внутри рабочего пространства, в частности, с точки зрения рабочих условий для промышленного робота.

[0015] Другая задача изобретения заключается в упрощении процедур технического обслуживания, в частности, относящихся к конденсатору пара устройства рециркуляции воздуха.

[0016] РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0017] Промышленная установка выполнена с возможностью очистки изделий промышленного производства, таких как металлические детали, подвергаемые механической обработке, в частности, для очистки компонентов двигателя внутреннего сгорания, компонентов передачи и т.п., используемых в автомобилестроении.

[0018] Установка обычно содержит корпус для ограничения рабочего пространства над платформой, удерживающий пары относительно окружающей среды. Она дополнительно содержит промышленного робота любого подходящего типа, например, шарнирного робота, установленного внутри корпуса, в частности, на платформе, для автоматического осуществления манипуляций с изделием в рабочем пространстве.

[0019] Для устранения пара, создаваемого на одном или более этапах очистки согласно способу, подлежащему осуществлению установкой, установка оснащена устройством рециркуляции воздуха (на немецком: Umluftvorrichtung), которое содержит блок конденсации пара (на немецком: Schwadenkondensator), далее в настоящем документе именуемый конденсатором пара. Установка оснащена сетью вентиляционных труб с одним или более заборными отверстиями для принятия воздуха, содержащего пар, из рабочего пространства в конденсатор пара, и одним или более выпускными отверстиями для возвращения осушенного воздуха от конденсатора пара непосредственно или опосредованно в рабочее пространство. Конденсатор пара предпочтительно содержит регенератор тепла, например, теплообменник или холодильную машину, или подобный элемент, выполненный с возможностью регенерации тепла из технического воздуха, содержащего пар, во время конденсации.

[0020] Исходя из вышеуказанных задач, согласно настоящему изобретению, предложено общее расположение конденсатора пара предпочтительно со всеми его функциональными компонентами, подлежащими техническому обслуживанию, ниже верхней части корпуса, а более предпочтительно ниже платформы. Кроме того, согласно изобретению, предложено расположение каждого из указанных одного или более заборных отверстий на уровне ниже верхней половины рабочего пространства, также предпочтительно на платформе или ниже нее.

[0021] В сочетании эти характерные особенности обеспечивают возможность улучшенного пути потока рециркуляции воздуха, содержащего пар, внутри корпуса, при этом уменьшая требуемую протяженность воздухопровода для сети вентиляционных труб и упрощая техническое обслуживание установки в целом и конденсатора пара, в частности. Так как заборные отверстия, ведущие к конденсатору пара, расположены в нижней половине рабочего пространства или точно ниже платформы, установка характеризуется улучшенной динамикой жидкостей и газов. Основные потоки воздуха, содержащего пар, могут быть направлены таким образом, чтобы по существу избегать областей рабочего пространства, в которых преимущественно работает робот.

[0022] Не ограничивая изобретение теорией, с точки зрения динамики жидкостей и газов вертикальное положение заборных отверстий, по-видимому, является фактором, в значительной мере влияющим на схему потока воздуха, содержащего пар.

[0023] В то же время, размещение конденсатора пара на более низком уровне по сравнению с известным уровнем техники (в соответствии с которым блок конденсации пара располагали на верху установки, как продемонстрировано, например, в WO 2012/048921 А2) уменьшает длину труб для соединения заборных отверстий и упрощает доступ в целях технического обслуживания.

[0024] В одном варианте реализации установка содержит опорную конструкцию, выполненную с возможностью установки на полу предприятия, которая поддерживает корпус и платформу на поднятом уровне относительно пола предприятия, например, поднятыми по меньшей мере на 1 м, предпочтительно поднятыми на высоту от приблизительно 1,8 м до 2,5 м над полом предприятия. В частности, без такой опорной конструкции конденсатор пара может быть расположен на платформе со стороны корпуса, т.е. в боковом направлении к боковым стенкам корпуса. Однако более предпочтительно, в частности при использовании более низкой опорной конструкции, конденсатор пара может быть расположен ниже платформы, в частности, в значительной степени внутри опорной конструкции, но таким образом, чтобы обеспечивать легкий доступ со стороны уровня пола предприятия.

[0025] В дополнительном варианте реализации установка содержит по меньшей мере один контейнер обработки с отверстием, доступным со стороны рабочего пространства. Контейнеры могут быть выполнены в форме бака или ванны, например, таким образом, чтобы содержать чистящую жидкость, и могут уменьшать освобождение паров в рабочее пространство. Для дополнительной оптимизации динамики жидкостей и газов, по меньшей мере одно заборное отверстие, предпочтительно каждое из указанных одного или более заборных отверстий, которые направляют пар к конденсатору, расположено по меньшей мере в одном контейнере обработки, таким образом обеспечивая возможность выведения паров непосредственно из него и/или нагнетания паров из смежных контейнеров в контейнер, оснащенный заборными отверстиями. Таким образом, уменьшаются выделения пара по направлению к критическим областям рабочего пространства и, следовательно, по направлению к роботу.

[0026] Для предотвращения потери тепла и чистящего вещества, известно предоставление задвижной дверцы в боковой стенке корпуса, через которую проходят изделия. В таких случаях предпочтительный вариант реализации обеспечивает устройство воздушной завесы, также именуемое тепловой завесой (на немецком: Luftschleier), которое связано с задвижной дверцей и сообщается по текучей среде с первым выпускным воздуховодом устройства рециркуляции воздуха, таким образом частично или исключительно функционируя как выпускные отверстия для осушенного воздуха. В этом варианте реализации, каждое заборное отверстие устройства рециркуляции воздуха может быть расположено на уровне под устройством воздушной завесы, в частности под эффективной областью выпуска устройства воздушной завесы, и по меньшей мере под верхним концом завесы. Следовательно, обеспечиваются основные пути потока, проходящие в основном по направлению вниз по направлению к заборным отверстиям, которые могут быть легко направлены таким образом, чтобы избегать статистически преобладающего расположения промышленного робота.

[0027] В другом варианте реализации устройство воздушной завесы относится к типу с горизонтальным выпуском, предпочтительно с двумя противоположными выпускными элементами на задвижной дверце внутри корпуса. Элементы горизонтального выпуска могут быть расположены в конфигурации наподобие колонны, например, располагаясь непосредственно на платформе.

[0028] Для того чтобы избегать путей потока пара, промышленный робот предпочтительно расположен на дальней стороне одного или более контейнеров обработки относительно задвижной дверцы. Аналогично, каждое из указанных одного или более заборных отверстий при рассмотрении на виде сверху предпочтительно расположено между роботом и задвижной дверцей. Выбор подходящих горизонтальных положений воздухозаборных отверстий позволяет избегать потоков, пересекающих центральную область вокруг установочной плиты робота. С подходящим расположением, все заборные отверстия могут быть образованы в одном из контейнеров обработки или распределены среди контейнеров обработки для забора пара непосредственно из места его возможного образования.

[0029] Для дополнительного упрощения технического обслуживания и уменьшения стоимости установки, конденсатор пара может быть выполнен в форме блока, помещенного в замкнутое пространство наподобие шкафа, корпуса, выполненного с возможностью установки на полу или т.п., расположенного на основании опорной конструкции, предпочтительно с дверцами, доступными со стороны пола предприятия. В этом варианте реализации блок конденсатора пара предпочтительно содержит холодильную машину в качестве регенератора тепла, с модулем испарительного охладителя и нагревательного модуля, выполненных в качестве отдельных заменяемых модулей. Они могут быть установлены как модуль наподобие лотка в замкнутом пространстве, выполненном наподобие шкафа, с возможностью извлечения, например, с крепежными элементами зажимного типа для соединения модулей с сетью вентиляционных труб по текучей среде.

[0030] Обычные установки содержат по меньшей мере два контейнера обработки, включая контейнер сушки обдувом для осушения изделия после процесса мытья с использованием чистящей жидкости. С такими установками сушильное сопло контейнера сушки обдувом, подходящее для осушения очищенных изделий, может быть соединено со вторым выпускным воздуховодом устройства рециркуляции воздуха. В сочетании с воздухозаборными отверстиями внутри сушильных контейнеров может быть улучшена эффективность регенерации и/или конденсации. Кроме того, отдельный выпускной воздуховод может обеспечивать возможность управления потоком тепла и/или объема от конденсатора пара к процессу осушения. Соответственно, в предпочтительном варианте реализации каждое заборное отверстие устройства рециркуляции воздуха, подающее пары к конденсатору пара, расположено в контейнере сушки обдувом.

[0031] В другом варианте реализации, в частности при заборе воздуха непосредственно из одного или более чистящих контейнеров, каждое из заборных отверстий содержит связанный с ним туманоотделитель. Конденсированная жидкость, захваченная туманоотделителем, может быть немедленно отведена в контейнер, из которого затем обеспечивается ее отведение в бак для отработанной воды или т.п. Уменьшение содержания влаги на воздухозаборных отверстиях увеличивает эффективность конденсатора пара.

[0032] В предпочтительной конфигурации устройства рециркуляции воздуха, оно содержит первый выпускной воздуховод, оснащенный первым нагнетателем воздуха для подачи осушенного нагретого воздуха от конденсатора пара с первым расходом, в частности с меньшим расходом, к устройству воздушной завесы, и отдельный второй выпускной воздуховод, оснащенный вторым нагнетателем воздуха для подачи осушенного нагретого воздуха от конденсатора пара со вторым расходом, в частности большим расходом, к сушильному контейнеру. Использование отдельных воздуховодов и нагнетателей, выполненных с возможностью работы в параллельном режиме, обеспечивает возможность уменьшения общего потребления энергии и/или в особенности контроль потока объема в соответствии с требованиями.

[0033] В частности, нагнетатель со вторым расходом может представлять собой управляемый нагнетатель с большим расходом, подходящий для работы при среднем и высоком давлениях, подавая воздух на устройство воздушной завесы при работе под средним давлением и подавая воздух на контейнер сушки обдувом при работе под высоким давлением.

[0034] В простой конфигурации для управления потоками объема от конденсатора пара, второй выпускной воздуховод содержит разветвление с первой ветвью, соединенной с контейнером сушки обдувом, и второй ветвью, соединенной с устройством воздушной завесы, и клапан в первой ветви для избирательного открывания и закрывания соединения с контейнером сушки обдувом. При такой конфигурации может быть обеспечена возможность избирательной подачи увеличенного потока с небольшими интервалами для управления воздушной завесой или устройством осушения в соответствии с требованиями. Нагнетатели воздуха выполнены с возможностью независимой подачи воздуха на выпускные воздуховоды с подходящими расходами для рециркуляции воздуха, предварительно осушенного и/или нагретого в конденсаторе пара.

[0035] В частности, при сочетании с замкнутым пространством наподобие шкафа, первый нагнетатель воздуха с малым расходом и второй нагнетатель воздуха с большим расходом могут быть расположены в замкнутом пространстве конденсатора пара, в частности в замкнутом пространстве наподобие шкафа.

[0036] Другой вариант реализации содержит по меньшей мере три контейнера обработки, включая первый моющий контейнер для предварительной мойки изделий чистящей жидкостью, второй моющий контейнер для очистки изделий и/или снятия заусенцев с них под высоким давлением, и контейнер сушки обдувом для осушения вымытой детали. Воздухозаборные отверстия, проходящие к конденсатору пара, могут быть расположены в некоторых или всех из этих контейнеров, соответственно, или все заборные отверстия могут быть расположены в одном из них, в частности в контейнере сушки обдувом.

[0037] Согласно другому независимому аспекту, каждый из контейнеров обработки содержит верхний установочный фланец, съемно присоединенный к платформе, обычно таким образом, чтобы его соответствующее верхнее отверстие совпадало с соответствующим сквозным отверстием в платформе. Контейнеры предпочтительно съемно присоединены посредством подходящих механических крепежных элементов, например, посредством резьбового соединения гайки и болта. В отличие от обычной сварки, подходящее съемное закрепление упрощает техническое обслуживание и/или операции модернизации.

[0038] Изобретение также относится к способам для промышленной очистки компонентов двигателей или компонентов передачи, которые пользуются преимуществами предлагаемой конфигурации конденсатора пара, расположения сети вентиляционных труб и/или заборных отверстий. В соответствии с изобретением способы предпочтительно реализуют с использованием установки с устройством рециркуляции воздуха, оснащенным конденсатором пара для конденсации паров, предпочтительно с регенератором тепла, с корпусом, расположенным на платформе для ограничения рабочего пространства промышленного робота, осуществляющего манипуляции с изделиями автомобилестроения, и с контейнерами обработки, которые включают моющий контейнер и контейнер сушки обдувом, например, расположенные рядом друг с другом, каждый контейнер обработки предпочтительно имеет верхнее отверстие, доступное со стороны рабочего пространства над платформой. Корпус предпочтительно содержит автоматическую задвижную дверцу, оснащенную устройством воздушной завесы.

[0039] Известным способом способы очистки обычно включают следующие друг за другом последовательности очистки по меньшей мере с этапами, при которых:

- изделие моют в моющем контейнере с использованием нагретой моющей жидкости; и

- очищенное изделие осушают в контейнере сушки обдувом.

[0040] По меньшей мере один из этих процессов приводит к образованию в значительном количестве пара или тумана.

[0041] В соответствии с изобретением способ может дополнительно включать непрерывную рециркуляцию технического воздуха из рабочего пространства путем принятия технического воздуха, содержащего пар, из одного или более заборных отверстий, расположенных на уровне платформы или ниже него, осушая воздух на заборных отверстиях путем конденсации паров в конденсаторе пара и возвращения осушенного воздуха в рабочее пространство, предпочтительно с подачей осушенного воздуха на устройство воздушной завесы.

[0042] Этот способ обеспечивает схему потока пара, исходящего от моющего контейнера и/или от контейнера сушки обдувом и протекающего по направлению к заборному отверстию (отверстиям), которая остается по существу в нижней половине рабочего пространства и не пересекает преобладающие положения промышленного робота. Среди прочего, поток пара через верхнюю половину рабочего пространства может быть по существу устранен.

[0043] Согласно другому независимому аспекту способа, рециркуляционный воздух осушают и затем нагревают до температуры (Tout) на выходе, при которой его возвращают в рабочее пространство, причем температура (Tout) на выходе выше средней наружной температуры (Tenv) и ниже или равняется температуре (Tin) на входе воздуха, содержащего пар, принятого из рабочего пространства в конденсатор пара. Предпочтительно температуру (Tout) на выходе регулируют для удовлетворения Tenv < Tout < 0,9 Tin. Более низкая температура (Tout) на выходе обеспечивает возможность нисходящего потока воздуха от основного рециркуляционного выпускного отверстия по направлению к заборным отверстиям. В свою очередь, воздух с более высокой температурой может подаваться на контейнер сушки обдувом, например.

[0044] Альтернативно, температуру на выходе на выпускном отверстии (отверстиях) сети вентиляционных труб могут регулировать таким образом, чтобы она по существу равнялась температуре на входе на заборных отверстиях. Однако это не является необходимым для надлежащей эксплуатации устройства воздушной завесы, так как достаточно только подавать воздух с температурой выше окружающей температура за пределами корпуса.

[0045] Согласно еще одному независимому аспекту способа нагнетатель воздуха с малым расходом непрерывно рециркулирует воздух изнутри контейнера обработки установки к устройству воздушной завесы и при этом конденсатор пара регенерирует тепло из конденсата для нагревания осушенного воздуха.

[0046] Согласно еще одному независимому аспекту способа нагнетатель воздуха с большим расходом подает осушенный и нагретый воздух для подачи воздуха попеременно на устройство воздушной завесы, которым оснащена дверца установки, и устройство сушки обдувом, в частности контейнер сушки обдувом. Нагнетатель воздуха с большим расходом может подавать воздух с разными расходами, например с меньшим расходном, для устройства воздушной завесы при открывании задвижной дверцы и с большим расходом для сушки обдувом.

[0047] В заключение, изобретение относится к промышленной установке для очистки компонентов двигателя или компонентов передачи. Она может содержать корпус для ограничения рабочего пространства над платформой; по меньшей мере один контейнер обработки с отверстием, доступным со стороны рабочего пространства; промышленного робота, установленного внутри корпуса, в частности на платформе, для осуществления манипуляций с изделием в рабочем пространстве; и может дополнительно быть оснащено устройством рециркуляции воздуха, содержащим конденсатор пара и сеть вентиляционных труб для перенаправления воздуха, содержащего пар, из рабочего пространства к конденсатору пара и для возвращения осушенного воздуха от конденсатора пара в рабочее пространство, причем конденсатор пара содержит регенератор тепла.

[0048] В целом, упрощенная сеть вентиляционных труб и улучшенные схемы потока могут быть обеспечены конфигурацией, в которой конденсатор пара расположен по существу ниже верхней части корпуса, в частности на платформе сбоку корпуса, или ниже платформы, предпочтительно, его основание расположено на уровне пола предприятия. Эта конфигурация также упрощает техническое обслуживание.

[0049] КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0050] Далее будет описано несколько предпочтительных и неограничивающих вариантов реализации изобретения в качестве примера и со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

[0051] На ФИГ. 1 показан вид сбоку первой промышленной очистительной установки в соответствии с изобретением;

[0052] На ФИГ. 2 показан частичный перспективный вид второй предпочтительной промышленной очистительной установки в соответствии с изобретением;

[0053] На ФИГ. 3A-3B на двух частичных перспективных видах изображено предпочтительное устройство рециркуляции воздуха, содержащее конденсатор пара и сеть вентиляционных труб в соответствии с изобретением;

[0054] На ФИГ. 4 показан вид спереди в вертикальном разрезе предпочтительной конфигурации конденсатора пара в замкнутом пространстве наподобие шкафа в соответствии с изобретением;

[0055] На ФИГ. 5 показана схематическая блок-схема конденсатора пара по ФИГ. 4, функционирующего как холодильная машина;

[0056] На ФИГ. 6 показан вид сбоку третей промышленной очистительной установки в соответствии с изобретением; и

[0057] На ФИГ. 7 показан схематический вид в поперечном сечении известной очистительной установки в соответствии с предыдущим уровнем техники.

[0058] ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0059] На ФИГ. 1 показан вид сбоку в вертикальном разрезе большой стороны промышленной очистительной установки 1. Очистительная установка 1 содержит корпус 4 для шарнирного промышленного робота 9, например, вертикального шарнирного робота с шестью степенями подвижности. Рабочее пространство 5 внутри корпуса 4 ограничено, например, четырьмя боковыми стенками, верхней стенкой и платформой 7 подходящим образом, причем простая конфигурация представляет собой прямоугольный параллелепипед. Боковые стенки корпуса 4 могут, например, быть выполнены в соответствии с полезной моделью Германии DE 20 2013101377 U1. В целом корпус 4 образует по существу герметичное закрытое пространство для размещения внутренней атмосферы рабочего пространства 5.

[0060] Очистительная установка 1 содержит несколько контейнеров 8A, 8B, 8C обработки для осуществления различных этапов процесса очистки для очистки металлических деталей, подлежащих механической обработке, таких как блок цилиндра, головка цилиндра или коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания (не показан). Специалисту в данной области техники известны подходящие способы очистки, и они обычно включают предварительную мойку или мойку проточной водой, мойку и/или снятие заусенцев под высоким давлением, за которым следует осушение горячим воздухом. Характеристики способов очистки не являются окончательными, за исключением того, что использование чистящей жидкости, нагретой, например, до температуры 50-70°С и/или струй чистящей жидкости под высоким давлением обеспечивает генерацию пара. Промышленный робот 9 удерживает изделие, подлежащее очистке, в контейнерах 8A, 8B, 8C для обработки и их перемещения между ними.

[0061] Дополнительно, на ФИГ. 1 изображен наружный робот 13, расположенный за пределами корпуса 4 для передачи изделий к внутреннему промышленному роботу 9, т.е. в рабочее пространство 5 и из него через автоматическую задвижную дверцу 20, расположенную на малой боковой стенке, противоположной промышленному роботу 9. Автоматическая задвижная дверца 20 расположена в нижней половине 15 В рабочего пространства 5. Промышленный робот 9, в зависимости от его положения, проходит в верхнюю половину 15А рабочего пространства 5. Верхняя стенка, образующая верхнюю часть 14 корпуса 4, расположена на таком уровне, который обеспечивает достаточное вертикальное пространство для промышленного робота 9, например, приблизительно на 3,6-6 м от уровня 17 пола, обычно на полу предприятия. Следует понимать, что промышленный робот 9 внутри корпуса 4, в отличие от наружного робота 13, подвергается воздействию внутренней атмосферы, образуемой процессами очистки, т.е. паров и тумана.

[0062] Платформа 7 расположена на уровне 16 возвышенной платформы относительно уровня 17 пола приблизительно на половине общей высоты очистительной установки 1 от уровня 17 пола до верхней части 14, например, в диапазоне приблизительно 1,8 м - 3 м от уровня пола. Платформа 7 и, следовательно, корпус 4 поддерживаются прочной опорной конструкцией 11, например, изготовленной из металлических балок, приваренных друг к другу. Среди прочего, платформой 7 опорная конструкция 11 поддерживает промышленного робота 9, контейнеры 8А, 8B, 8C обработки и обеспечивает пространство для оборудования очистительной установки 1. Следовательно, рабочее пространство 5 расположено над уровнем 16 платформы 7 и обычно имеет опорную поверхность, состоящую из опорной поверхности опорной конструкции 11. Эта конфигурация обеспечивает небольшую общую установочную площадь очистительной установки 1. В зависимости от общей массы, опорная конструкция 11 может обеспечивать возможность установки очистительной установки 1 в качестве блока, например, посредством подъемного крана предприятия, обычно без роботов 9, 13. Контейнеры 8A, 8B, 8C обработки опираются на платформу 7 и расположены в пределах досягаемости промышленного робота 9.

[0063] Очистительная установка 1 содержит конденсатор 10 пара, например, как более подробно описано относительно ФИГ. 4-5. Конденсатор 10 пара выполнен в форме устройства, устанавливаемого на полу, и расположен в замкнутом пространстве 12 наподобие шкафа. Основная задача конденсатора 10 пара заключается в устранении тумана и влаги из воздуха, отобранного из рабочего пространства 5, таким образом, чтобы поддерживать допустимый уровень пара и тумана внутри корпуса 4, в частности, относительно эксплуатационных условий промышленного робота 9.

[0064] Как показано на ФИГ. 1, конденсатор 10 пара расположен на основании опорной конструкции 11, т.е. приблизительно на уровне 17 пола, таким образом располагаясь под уровнем 16 платформы. Кроме того, что такое расположение конденсатора 10 пара обеспечивает возможность значительного уменьшения потока пара в верхнюю половину 15A рабочего пространства 5 без дополнительной сети вентиляционных труб, оно уменьшает длину проводов, а также упрощает техническое обслуживание его компонентов. Техническое обслуживание дополнительно упрощено посредством использования стандартного замкнутого пространства 12 наподобие шкафа.

[0065] Со ссылкой на ФИГ. 2 частично показан предпочтительный второй вариант реализации промышленной очистительной установки 2, причем некоторые его обычные компоненты, например, оба робота 9, 13, плоская конструкция, образующая платформу 7, стенки и верхняя стенка корпуса 4, не показаны на ФИГ. 2 для изображения сети вентиляционных труб и устройства рециркуляции воздуха, которые лучше всего видны на ФИГ. 3A-3B. За исключением специального расположения конденсатора 10 пара, очистительная установка 2 ФИГ. 2 содержит характерные элементы, по существу идентичные описанным относительно ФИГ. 1, которые не повторяются.

[0066] На ФИГ. 2 более подробно показано расположение и конфигурация трех контейнеров обработки, а именно контейнера 8A предварительной мойки, основного моющего контейнера 8B, например, для мойки и/или удаления заусенцев под высоким давлением, например, в соответствии с патентами US 9221082 B2 или ЕР 2345483 В1, и контейнера сушки обдувом 8C, для последующего осушения изделия. Делается ссылка на патент ЕР 2345483 В1 относительно конструкции в форме ванны контейнеров обработки и относительно схемы циркуляции чистящей жидкости. Каждый контейнер 8A, 8B, 8C обработки (их боковые стенки не показаны) образует контейнер, по существу выполненный в форме бака или ванны, для содержания жидкостей с верхним отверстием с доступом для робота 9 со стороны рабочего пространства 5. Каждый контейнер 8A, 8B, 8C обработки имеет верхний установочный фланец 28, который может быть съемно прикреплен к платформе 7 (не показано) снизу таким образом, чтобы обеспечивать выравнивание его верхнего отверстия с соответствующим сквозным отверстием в платформе (не показано). Соответственно, контейнер 8A, 8B, 8C обработки может быть отдельно установлен и демонтирован, в целях технического обслуживания. На примере по ФИГ. 2, установочные фланцы 28 имеют множество винтовых отверстий 29 для прикрепления к платформе 7 посредством гайки и болта, причем другие механические крепежные требования не исключаются. Опорная конструкция 11 содержит прямоугольную раму 27 для удержания плоской конструкции, образующей платформу 7 (не показанную на ФИГ. 2) и определяющую уровень 16 платформы.

[0067] ФИГ. 2 в сочетании с ФИГ. 3A-3B наилучшим образом иллюстрируют конфигурацию предпочтительного устройства рециркуляции воздуха, в целом обозначенного 30 {прим. на немецком: Umluftvorrichtung}. Устройство 30 рециркуляции воздуха непрерывно отбирает воздух из рабочего пространства 5 в конденсатор 10 пара и подает осушенный и нагретый воздух обратно в рабочее пространство 5 посредством подходящей сети вентиляционных труб, лучше всего показанной на ФИГ. 3A-3B.

[0068] В этом варианте реализации сеть вентиляционных труб содержит два параллельных выпускных воздуховода 36A, 36B, выполненные с возможностью независимой работы для возврата воздуха, обработанного конденсатором 10 пара, обратно в рабочее пространство 5. Оба выпускных воздуховода 36, 36B соединяют соответствующее выпускное отверстие конденсатора 10 пара с коллектором 44 устройства 34 воздушной завесы горизонтального выпуска по текучей среде. Коллектор 44 может являться составной частью рамы 27 платформы, как показано на ФИГ. 2-3B. Выпускные воздуховоды 36A, 36B подают осушенный нагретый воздух от конденсатора 10 пара.

[0069] Предпочтительное устройство 34 воздушной завесы (также именуемое «тепловой завесой») содержит два противоположно обращенных выпускных сопла 35 воздушной завесы, расположенных непосредственно за задвижной дверцей 20 (ФИГ. 2) внутри корпуса 4 и образующих по существу горизонтальную схему потока. Выпускные сопла 35 расположены на вертикальных элементах наподобие колонн, образующих вертикальные рамы отверстия, управляемого задвижной дверцей 20. Устройство 34 воздушной завесы обеспечивает возможность уменьшения воздухообмена между корпусом 4 и окружающей средой, т.е. для устранения обмена между внутренней и наружной атмосферами, таким образом увеличивая энергоэффективность. В варианте реализации по ФИГ. 2 и ФИГ. 3A-3B выпускные сопла 35 устройства 34 воздушной завесы также образуют выпускные отверстия 33 устройства 30 рециркуляции воздуха, возвращающие нагретый воздух в рабочее пространство 5.

[0070] Первый выпускной воздуховод 36A непосредственно соединяет нагнетатель 45 воздуха низкого давления конденсатора 10 пара к коллектору 44 устройства 34 воздушной завесы. Это обеспечивает возможность независимого регулирования объемного расхода, требуемого для поддержания технически устойчивых условий атмосферы внутри корпуса 4, например, путем установления скорости нагнетания воздуха нагнетателя 45 воздуха низкого давления.

[0071] Второй выпускной воздуховод 36B в свою очередь соединен с нагнетателем 46 воздуха высокого давления для обеспечения больших расходов в соответствии с требованиями. Как лучше всего показано на ФИГ. 3A-3B, второй выпускной воздуховод 36B разветвляется на первую ветвь 38A, соединенную с сушильным соплом 18 внутри контейнера 8C сушки обдувом по текучей среде, и вторую ветвь 38B, соединяющую нагнетатель 46 воздуха высокого давления с коллектором 44 через Т-образное соединение 38C. Сопло 18 фена подходит для осушения очищенных изделий и сдувает оставшуюся влагу и капли. Приводной клапан 39 в первой ветви 38A обеспечивает возможность регулируемого открывания и закрывания соединения с контейнером 8C сушки обдувом в соответствии с требованиями.

[0072] В этой конфигурации нагнетатель 44 воздуха с меньшим расходом предназначен для непрерывной рециркуляции воздуха из рабочего пространства 5 к устройству 34 воздушной завесы с низким энергопотреблением и достаточным объемным расходом в зависимости от объема корпуса 4, причем нагнетатель 46 воздуха с большим расходом подает осушенный и нагретый воздух в соответствии с требованиями для подачи воздуха попеременно на устройство 34 воздушной завесы или сопло 18 фена в контейнере сушки обдувом. Эта конфигурация возможна благодаря тому, что задвижную дверцу 20 обычно открывают только при завершении осушения в контейнере сушки обдувом 8C.

[0073] В целях энергоэффективности, характеристики нагнетателя 45 воздуха низкого давления выбирают таким образом, чтобы обеспечивать давление в рабочей точке в диапазоне 10-50 Па, например, 20 Па, причем характеристики нагнетателя 46 воздуха с высоким давлением выбирают для давлений в рабочей точке, которые по меньшей мере в десять раз больше, предпочтительно, в диапазоне 500-1500 Па, например, 1000 Па. Соответственно, нагнетатель 46 воздуха высокого давления с большим энергопотреблением может быть выполнен с возможностью непрерывной работы в модулируемым способом под средним давлением и относительно более низким потреблением электропитания для подачи воздуха на устройство 34 воздушной завесы, и под высоким давлением и более высоким потреблением электропитания только для подачи воздуха на сопло 18 фена. Нагнетатель 46 воздуха с большим расходом может также быть выполнен с возможностью прерывистой работы, при которой он включен только на протяжении коротких промежутков сушки обдувом и при нахождении задвижной дверцы 20 в открытом состоянии, и выключен большую часть времени.

[0074] Устройство 30 рециркуляции воздуха по ФИГ. 2, 3A-3B дополнительно содержит два параллельных независимых подводящих воздуховода 37A, 37B с заборными отверстиями 31 для приема воздуха, содержащего пар, из рабочего пространства 5 и направления воздуха, содержащего пар, к конденсатору 10 пара. Поперечное сечение труб подводящих воздуховодов 37A, 37B соответствует поперечному сечению параллельных выпускных воздуховодов 36A, 36B. Сеть вентиляционных труб, в частности выпускные воздуховоды 36A, 36B и подводящие воздуховоды 37A, 37B, расположена ниже платформы 7 внутри внешних границ опорной конструкции 11 для более компактной конструкции.

[0075] Как лучше всего показано на ФИГ. 3A-3B, каждое из указанных двух заборных отверстий 31 устройства 30 рециркуляции воздуха, подающих пары на конденсатор 10 пара, выполнено таким образом, чтобы отходить от контейнера 8C сушки обдувом, т.е. расположено в боковой стенке контейнера 8C сушки обдувом рядом с соплом 18 фена. Заборные отверстия 31, отходящие изнутри одного из контейнеров 8A-8C, обеспечивают возможность отбирания пара и тепла с места, очень близкого к месту их образования во время осушения, что является особенно преимущественным, если конденсатор 10 пара содержит регенератор тепла, как будет описано ниже. При расположении других контейнеров 8A, 8B обработки, генерирующих пар, рядом с контейнером сушки обдувом 8C, заборные отверстия 31 также эффективно, т.е. рядом с местом их образования, отбирают пар, исходящий от этих контейнеров 8A, 8B. Непрерывно осушаемый и нагреваемый воздух повторно проникает в рабочее пространство 5 через выпускные отверстия 33 и прерывисто также через сопло 18 фена, расположенное в нижней половине 15B рабочего пространства 5.

[0076] Так как отбирание воздуха через заборные отверстия 31 по направлению к конденсатору 10 пара имеет место на более низком уровне 19 забора и перед промышленным роботом 9, существенное преимущество изобретения заключается в том, что оно избегает путей потока рециркуляционного пара внутри рабочего пространства 5, которые постоянно пересекаются с промышленным роботом 9, таким образом уменьшая негативное воздействие на последнего. По существу, как показано на ФИГ. 2, промышленный робот 9 (см. ФИГ. 1) расположен в положении «X» относительно задвижной дверцы 20 на дальней стороне двух их контейнеров 8A, 8B обработки. Следовательно, обеспечивается схема потока, удерживающая воздух, содержащий пар, в нижней половине 15B рабочего пространства 5, напоминающая поведение низкого тумана, который в целом проходит перед и/или сбоку промышленного робота 9, между контейнерами 8A, 8B, 8C обработки.

[0077] Как показано на ФИГ. 2-3B, сам конденсатор 10 пара расположен на уровне значительно ниже верхней части 14 корпуса 4, в этом примере под уровнем 16 платформы, а каждое из двух заборных отверстий 31 расположено на уровне 19 забора значительно ниже верхней половины 15A рабочего пространства 5, а именно непосредственно под уровнем 16 платформы внутри контейнера 8C сушки обдувом, как видно из сравнения ФИГ. 2 и ФИГ. 3A-3B. Для упрощения уровень 19 забора определен как горизонтальная плоскость через центр крайнего верхнего заборного отверстия 31, как показано на ФИГ. 3B.

[0078] Компактная конструкция обеспечивается при расположении контейнера 8C сушки обдувом с заборными отверстиями 31 приблизительно на одном расстоянии от задвижной дверцы 20 по сравнению с промышленным роботом 9, при этом располагаясь по направлению в сторону от него, таким образом отводя пар и туман от основания промышленного робота 9. Следовательно, в варианте реализации по ФИГ. 2, каждый из контейнеров 8A, 8B, 8C обработки и промышленный робот 9 соответственно расположены в углу по существу прямоугольного основания корпуса 4, причем задвижная дверца 20 расположена в боковой стенке, на которой расположены два контейнера 8A, 8B. В целом, изобретение обеспечивает возможность извлекать пар и тепло наиболее близко к месту их образования, таким образом уменьшая распространение пара, при этом уменьшая количество требуемых труб для сети вентиляционных труб. Общая длина труб для сети вентиляционных труб, показанная на ФИГ. 3A-3B, является относительно небольшой для рециркуляционного устройства 30.

[0079] Альтернативно изображенному положению заборных отверстий 31, они могут быть выполнены, например, в форме продолговатого коллектора, расположенного в платформе 7 или непосредственно над платформой 7, между выпускными отверстиями 33 и положением промышленного робота 9, схематически обозначенного символом «X».

[0080] Как показано прерывистыми линиями на ФИГ. 3B, каждое из заборных отверстий 31 оснащено связанным с ним туманоотделителем 32, например мелкоячейной решеткой из нержавеющей стали, которое отводит большие капли и устраненную жидкость в контейнер 8C сушки обдувом, который в свою очередь содержит водоотводную трубу, проходящую в бак отработанной воды, например, фильтровального устройства 24, расположенного в нижней части опорной конструкции 11, как показано на ФИГ. 2. Фильтровальное устройство 24 используют для фильтрации загрязнений из чистящей жидкости, используемой в моющих контейнерах 8A, 8B, и оно имеет любую подходящую конфигурацию.

[0081] На ФИГ. 4-5 изображен предпочтительный вариант реализации блока 10 конденсатора пара, регенерирующего тепло из конденсата для нагревания осушенного воздуха. Конденсатор 10 пара расположен в замкнутом пространстве 12 наподобие шкафа, устанавливаемом на полу, и содержит холодильную машину в качестве регенератора тепла, которая схематически изображена на ФИГ. 5. Замкнутое пространство 12 имеет стандартную конструкцию, подобную конструкции шкафам 22 управления или шкафам 23 электроуправления, изображенным на ФИГ. 2.

[0082] Конденсатор 10 пара содержит модуль 40 испарительного охладителя и нагревательный модуль 42, выполненные в качестве отдельных заменяемых модулей наподобие лотков для съемной установки в замкнутое пространство 12 и соединенные по текучей среде с сетью вентиляционных труб, как показано на ФИГ. 4-5. Нагнетатель 45 воздуха с меньшим расходом и нагнетатель 46 воздуха с большим расходом расположены в верхней части замкнутого пространства 12 конденсатора 10 пара, причем последний образует компактный блок с большинством или всеми из активных компонентов, требующих регулярного технического обслуживания.

[0083] Как показано на ФИГ. 5, конденсатор 10 пара содержит схему 50 циркуляции холодоносителя с насосом 52 холодоносителя, обеспечивающим рециркуляцию испарившегося холодоносителя (охладителя) от модуля 40 испарительного охладителя к нагревательному модулю 42, в котором обеспечивается частичная конденсация холодоносителя для передачи тепла воздушному потоку, предварительно осушенному конденсацией пара в модуле 40 охладителя. Схема 50 циркуляции холодоносителя может содержать вспомогательный теплообменник 53 для дополнительного охлаждения холодоносителя далее по потоку от нагревательного модуля 42 и ранее по потоку от модуля 40 охладителя для увеличения эффективности цикла Карно.

[0084] Как схематически показано на ФИГ. 5, оба нагнетателя 45, 46 воздуха имеют подвод в общей камере, функционирующей как коллектор 54, далее по потоку от нагревательного модуля 42. Блок конденсатора 10 пара дополнительно содержит коллектор 56 конденсата для конденсированной чистящей жидкости, отведенной от модуля 40 испарительного охладителя, и конденсатный насос 58 для возвращения конденсированной чистящей жидкости обратно в схему циркуляции текучей среды, например, в фильтровальное устройство 24 (ФИГ. 2). Выпускные воздуховоды 36A, 36B каждого нагнетателя 45, 46 воздуха расположены параллельно и выполнены независимыми.

[0085] На ФИГ. 6 изображена третья альтернативная очистительная установка 3, в целом отличающаяся от вышеуказанного варианта реализации тем, что конденсатор 10 пара, также размещенный в замкнутом пространстве 12 наподобие шкафа, расположен на опорной конструкции 11 в боковом направлении на стороне корпуса 4, но под его верхней частью 14. Конфигурация по ФИГ. 6 может быть полезной в случае недостаточного места под платформой 7. Заборные отверстия и выпускные отверстия (не показаны) могут быть расположены как на ФИГ. 2-3.

[0086] Альтернативно, на ФИГ. 6 одно выпускное отверстие может проходить непосредственно от замкнутого пространства 12 в рабочее пространство 5, а другое выпускное отверстие может быть расположено на воздушной завесе рядом с задвижной дверцей 20, причем оба выпускных отверстия расположены приблизительно на половине высоты рабочего пространства 5. В свою очередь, указанные одно или более заборные отверстия могут отходить от области, расположенной ниже, рядом с платформой 7 под первым выпускным отверстием и непосредственно от рабочего пространства 5 в замкнутое пространство 12 для дополнительного уменьшения длины труб, при этом сохраняя схему потока наподобие «низкого тумана», т.е. низкий профиль потока воздуха, содержащего пар.

[0087] На ФИГ. 7 изображена установка предыдущего уровня техники, например, такая как известная из WO 2012/048921 А2. Один из основных недостатков заключается в схеме потока, обеспеченной конденсатором 10 пара внутри рабочего пространства 5, схематически обозначенной стрелками, которая в целом пересекает преобладающие положения робота 9, таким образом увеличивая периодичность его технического обслуживания и уменьшая его срок службы.

[0088] Схемы потока, предназначенные для устранения пара в более направленном способе уменьшают необходимую интенсивность вентиляции и, следовательно, обеспечивают меньшее потребление энергии. Другое преимущество заключается в том, что очистительные установки 1; 2; 3 в соответствии с изобретением являются в целом более удобными для технического обслуживания.

[0089] В заключение, будут описаны некоторые аспекты способа, относящиеся к особенностям рециркуляции вследствие конфигурации устройства 30 рециркуляции воздуха, например, расположения заборного отверстия 31 на более низком уровне 19 забора.

[0090] Благодаря нагнетателю 45 воздуха низкого давления, первому выпускному воздуховоду 36A и выпускным отверстиям 33, устройство 30 рециркуляции воздуха обеспечивает непрерывную рециркуляцию технического воздуха из рабочего пространства 5, принимая технический воздух, содержащий пар, от более низкого уровня 19 забора через заборные отверстия 31, осушая воздух в конденсаторе 10 пара и возвращая осушенный воздух в рабочее пространство 5. Оно использует сопла 35 воздушной завесы устройства 34 воздушной завесы в качестве выпускных отверстий 33, выходящих в рабочее пространство 5, для непрерывной рециркуляции с малым объемным расходом вне зависимости от состояния задвижной дверцы 20. Поток пара, проходящий от моющих контейнеров 8A, 8B и/или от контейнера сушки обдувом 8C по направлению к заборным отверстиям 31, остается в нижней половине 15B рабочего пространства 5. Поток по существу не пересекает преимущественные положения промышленного робота 9. Любой поток пара в верхнюю половину 15A рабочего пространства 5, образованный рециркуляцией, по существу может быть устранен при желании. Альтернативно, с дополнительным выпускным отверстием (не показано) и подходящей формой сопла, неподвижный пар может быть предотвращен при желании.

[0091] Если конденсатор 10 пара выполнен как система регенерации тепла в соответствии с ФИГ. 5, он обеспечивает непрерывную регенерацию тепла от конденсата в модуле 40 испарительного охладителя для нагревания осушенного воздуха, таким образом уменьшая общее потребление энергии установками 1; 2; 3. Управление конденсатором 10 пара может быть осуществлено, например, посредством настроек нагнетателя 45 воздуха и/или насоса 52 холодоносителя таким образом, что температура T_out воздуха на выходе через выпускные отверстия 33 значительно превышает среднюю наружную температуру T_env для эффективности устройства 34 воздушной завесы. Температура T_out на выходе может по существу равняться температуре T_in на входе на заборных отверстиях 31 таким образом, чтобы избегать охлаждения рабочего пространства 5.

[0092] Альтернативно, для усиления в целом направленного вниз пути потока по направлению к заборным отверстиям 31 и естественной конвекции для предотвращения торможения, температура T_out на выходе может быть регулирована таким образом, чтобы быть ниже температуры T_in на входе, например, на 5-15%, но при этом оставаться выше наружной температуры T_env. Потеря тепла может быть компенсирована любым подходящим средством, например, путем нагнетания в контейнер 8C сушки обдувом при более высокой температуре при осушении с использованием вспомогательного нагревания или нагревательного модуля 42 с отделенными теплообменниками для первого и второго выпускных воздуховодов 36A, 36B, соответственно.

[0093] Использование регулируемого нагнетателя 46 воздуха с большим расходом, например, посредством нагнетателя с частотно-регулируемым электроприводом, и приводного клапана 39 может подавать объемный поток с любым подходящим расходом попеременно на устройство 34 воздушной завесы и на контейнер 8C сушки обдувом.

[0094] K660070WO

[0096] ЛЕГЕНДА (Список ссылочных позиций)

Реферат

Настоящая группа изобретений относится к очистительным установкам и способам очистки металлических деталей, в частности компонентов автомобильных двигателей или компонентов передачи. Установка (1; 2; 3) содержит корпус (4), ограничивающий рабочее пространство (5), и промышленного робота (9), установленного внутри корпуса, в частности, на платформе (7), устройство рециркуляции воздуха (30). Устройство (30) содержит конденсатор (10) пара и сеть вентиляционных труб с одним или более заборными отверстиями (31) для приема воздуха, содержащего пар, из рабочего пространства (5) и одним или более выпускными отверстиями (33) для возвращения осушенного воздуха в рабочее пространство (5). Конденсатор пара содержит регенератор (40, 42, 50) тепла. Конденсатор (10) пара расположен на уровне ниже верхней части (14) корпуса, на платформе сбоку корпуса или ниже платформы (7) и/или каждое из указанных одного или более заборных отверстий (31) расположено на уровне под верхней половиной (15А) рабочего пространства, предпочтительно на платформе (7) или ниже нее. Технический результат: предотвращение потери тепла и чистящего вещества, улучшение атмосферы внутри рабочего пространства с точки зрения рабочих условий для промышленного робота, уменьшение распространения пара с уменьшением количества требуемых вентиляционных труб, упрощение технического обслуживания. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.

Формула