WO2012048921A2 - Verfahren und eine reinigungsanlage zum reinigen industriell gefertigter bauteile - Google Patents

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    • B01D53/38—Removing components of undefined structure

Definitions

  • the subject invention relates to a method and a cleaning system for cleaning industrially manufactured components with a cleaning room and a suction for extracting exhaust air from the cleaning room and a recovery device in which a cryostat over which the exhaust air is guided and thereby cooled and dried, and a heat register are arranged, wherein the cold register and the heat register are part of a chiller and wherein the extracted exhaust air is guided in the recovery device via the heat register of the chiller and is heated substantially to the temperature of the exhaust air and thus heated, dried exhaust air to the cleaning room is supplied as preheated, dry supply air via a supply air line.
  • Facilities for cleaning industrially manufactured components require considerable resources during operation, such as water, cleaners and energy.
  • the main reason for these losses is that the components have to be cleaned with warm cleaning agents, which causes cleaning agent swaths (supersaturated steam) in the cleaning system, which until now has simply been extracted from the system and released into the environment. This loses water and cleaner on the one hand and heat energy that is contained in the discharged detergent swaths on the other hand.
  • the extracted exhaust air volume must also be returned to the system, which is usually done simply via the hall air.
  • the supplied indoor air cools the interior of the cleaning system and the component to be cleaned. This has to be compensated for again via the tank heater of the cleaning agent, which of course adversely affects the energy balance of the system.
  • 4,402,332 A discloses a system for pretreatment of car bodies prior to painting, in which the steam arising during cleaning of the bodies is condensed on cooled condenser surfaces. The separated water is collected and returned to the process. Furthermore, the heat of condensation is used, for example in a heat exchanger for heating supply air supplied into the system or in a heat pump for a heat-consuming process. In such a system, however, no air is circulated, but it is merely ensured that the resulting water vapor does not escape unused to the outside.
  • the DE 30 38 275 again shows a system for heat recovery of metal cleaning machines. For this purpose, the water vapor forming in the system is extracted by means of a fan and fed to a recovery system.
  • the steam is passed through an evaporator of a chiller, where the water vapor condenses.
  • the separated water is collected and returned to the cleaning bath.
  • the cleaning agent is circulated through a heat exchanger of the chiller, whereby the cleaning agent is heated and less energy is needed to heat the cleaning agent.
  • the recovered heat can also be used to preheat the entering into the cleaning system supply air. This, however, always requires additional heating for the cleaning agent in the system, because with this system, the temperature of the preheated supply air is always below the temperature of the extracted exhaust air and the supply air thus has a cooling effect in the system, which represents the total cost. Zess is disadvantageous, as already stated above. In addition, a complex air flow control would be provided here.
  • a washing machine with integrated dryer in which solvent and heat are recovered in the drying process.
  • the resource recovery takes place in a heat pump, over which the drying air led.
  • the drying air is first withdrawn heat for the condensation of the solvent vapors, which is the drying air supplied before returning to the washing drum again.
  • a washing process is a longer process and there are relatively few laundry changes, so that the process of changing the laundry in an overall resource consideration can be disregarded.
  • the entire solvent and thus the heat contained therein is removed when changing the laundry so that the Waschgut lymphs is irrelevant from the perspective of a loss of resources.
  • the supply air line opens in the region of a bulkhead door in the cleaning chamber, which forms an air curtain in the region of the bulkhead door.
  • part of the supply air is discharged via the blow-off line to the environment when the bulkhead door is open.
  • only small amounts of supply air must be blown off to lower the pressure in the cleaning room in about the ambient pressure, whereby an air exchange, and thus a resource loss caused thereby, is at least reduced with open bulkhead door.
  • the blowing off of dried, preheated supply air represents a considerably smaller loss of resources than outwardly urgent detergent swaths with the bulkhead door open.
  • the cleaning agent condensed in the refrigeration register is returned to the detergent container via a return line, since then the cleaning agent removed with the waste air from the cleaning system can also be completely recycled.
  • the air recirculation still contained in the exhaust air cleaning agent, which results in virtually no loss of detergent due to the suction.
  • the targeted return of the detergent condensate in the cleaning cycle the consumption of water and detergent is thus significantly reduced.
  • a constant completion of the cleaning bath level due to evaporation is eliminated.
  • the cleaner concentration remains constant longer and thus ensures a stable cleaning process.
  • a drying fan it is advantageous to supply a portion of the heated, dried exhaust air to the cleaning space via the drying fan.
  • the component also loses no heat during the drying process, whereby the component for subsequent processes, such. a vacuum drying, is optimally prepared.
  • a refrigerant circuit is advantageously implemented, in which a refrigerant absorbs heat from the exhaust air flowing through the refrigeration register in the refrigeration register, the compressor compresses the refrigerant and supplies it to the heat register, where it gives off heat to the exhaust air flowing through the heat register Refrigerant is passed from the heat register in the cooling unit, where the refrigerant continues to cool and refrigerant is passed from the cooling unit in the cooling register.
  • a refrigeration circuit can be operated with very low losses become.
  • the heat absorption of the refrigerant is improved in the refrigeration register by the additional cooling in the cooling unit, whereby the temperature difference for the heat transfer is advantageously increased.
  • the supply air can be brought to the temperature of the exhaust air without any additional effort. If an aerosol is introduced into the exhaust air from the cleaning room, the efficiency of the condensation can be improved, so that more cherriesengerie and more condensate can be recovered from the exhaust air.
  • the cleaning system 1 comprises a cleaning space 2, in which a component 30 is arranged during operation, as indicated in FIG. 1, a detergent container 3 and a recovery unit 5.
  • the cleaning agent in the detergent container 3 is at a certain operating temperature, eg 65 ° C, held.
  • a cleaning agent heater 4 as indicated in FIG. 1, may also be provided in the detergent container 3, e.g. to bring the detergent to operating temperature or keep.
  • a cleaning agent e.g. Water can be used with a chemical cleaner.
  • the type of cleaning of the component 30 in the cleaning room 2 is not decisive for the invention.
  • 2 spray nozzles could be provided in the cleaning chamber, or it can also be a robot-guided nozzle or robot-guided component 30 can be used.
  • the cleaning process produces in the cleaning chamber 2 detergent swaths, that is substantially supersaturated detergent vapor, which are to be removed continuously.
  • more than one component 30 could be arranged simultaneously in the cleaning room 2.
  • suction 7 such as a fan
  • suction duct 18 To remove the detergent swaths suction 7, such as a fan, in the exhaust duct 18 is provided.
  • suction 7 In such industrial cleaning equipment 1, about one hundred air changes per hour may be necessary to dissipate the resulting detergent swaths.
  • the suction 7 With a volume of, for example, 30 m 3 in the cleaning room 2, the suction 7 must thus be able to recirculate 3000 m 3 / h of exhaust air.
  • V off from the cleaning chamber 2 of the recovery means 5 is supplied.
  • a supply lead 22 in the exhaust duct 18, with an aerosol for example, an aerosol of air and water, is introduced into the exhaust V off to To improve the efficiency of condensation, which more politiciansengerie and more condensate can be recovered from the exhaust air.
  • a cryostat 8 evaporator of the refrigerator 6 is arranged, via which the discharged from the cleaning chamber 2 exhaust air V is guided from .
  • the cold register 8 may be designed, for example, with a plurality of cooling fins or cooling coils, where the exhaust air flows past.
  • the exhaust air is cooled from V, causing condensation of the cleaning agent from the exhaust air contained in V.
  • the condensed cleaning agent is passed through a condensate line 10 in the detergent container 3. In this way, the starting contained detergent recovered in the exhaust air V for the most part.
  • the cooled, dried exhaust air V ab is further passed into a heat register 9 (condenser of the chiller 6), where the exhaust air V is heated from ab , essentially to the interior temperature in the cleaning chamber 2, ie, for example, to 65 ° C.
  • the heat register 9 may be performed, for example, with a plurality of heating ribs or coils, where the exhaust air flows past.
  • the heated exhaust air V ab is now supplied to the cleaning chamber 2 via the supply air line 17 in the form of a dried, preheated supply air V zul . In this way, a recirculation mode is realized in which nothing has to be delivered to the environment. It is thus a closed circuit realized in which almost no detergent can be lost.
  • a chiller 6 is provided in the recovery device 5.
  • the refrigerating machine 6 comprises the refrigerating register 8 (evaporator), a compressor 11 (eg a compressor), a cooling unit, here for example a heat exchanger 12, and the heat register 9, which are connected to each other through lines in which a suitable refrigerant is fed are.
  • the refrigerant flows through the cold register 8, for example by the cooling fins, and takes in the cold register 8 by condensation heat from the exhaust air V from , the refrigerant can also go into the gaseous state of matter.
  • the heated refrigerant is compressed in the compressor 11 and thus further heated and fed to the heat register 9, where it flows through the heating ribs or coils, for example. There, the refrigerant releases the heat of the exhaust air before taken back to the exhaust air from V, and thus heats it, the refrigerant can be liquefied again here.
  • the refrigerant is further passed through a heat exchanger 12, for example a water or air heat exchanger, in which the refrigerant is further cooled in order to increase the temperature difference between the refrigerant and the exhaust air temperature. From the heat exchanger 12, the refrigerant is returned to the cold register 8, whereby the refrigerant circuit is closed.
  • the heat exchanger 12 is used to compensate for the forcibly existing losses in the refrigerant circuit, which is necessary if the supply air V is to be brought to advantageous substantially at the same temperature as the exhaust air V from .
  • the heat of the exhaust air V ab is here completely for preheating the
  • Zu Kunststoff V to used, which is energetically very favorable.
  • the heat exchanger 12 could be arranged as a cooling unit in the chiller 6 and an evaporator another chiller, which also the remaining in the refrigerant after the heat register heat could be supplied to a further use.
  • the cleaning system 1 can further be provided a drying fan 15, with which the cleaned component 30 can be blown off in the cleaning room 2 with dry air, for example, to effect a predrying of the component 30 after cleaning.
  • the drying fan 15 removes this via a dry-blast line 19, a portion of the dried, preheated exhaust air and blows them into the cleaning chamber 2, whereby the supply air V is divided into two volume flows V zul and V zu2 .
  • a continuous circulating air operation is provided via the suction 7, wherein the drying fan 15 is advantageously cyclically activated for a certain period of time, for example at the end of each cleaning process.
  • the drying fan 15 could also run continuously.
  • the introduction and removal of the component 30 into the cleaning system 1 takes place, for example.
  • the opening of the bulkhead door 16 is of course a weak point in the overall energy balance, since the temperature difference between the cleaning chamber 2 and the surrounding area with the bulkhead door 16 open also sets a pressure gradient from the inside to the outside and thus cleans the cleaning agent. Swaths pass outwards, whereby each time the bulkhead door 16, eg When changing components, a loss of resources arises. To prevent this, it can be provided that the recirculated
  • Supply air V is to be blown in the field of bulkhead door 16 from above into the cleaning chamber 2, see Fig. 2, which is formed an air curtain in the cleaning chamber 2 behind the bulkhead door 16, which prevents the Nachaußendringen of cleaning agent vapors with open bulkhead door 16 substantially.
  • a discharge line 20 could be arranged in the supply air line 17 or drying blower line 19, see Fig. 2, on the open Schott door 16 via a blow-off valve 21, a small amount of supply air V can be blown off. That leads to that for the short time the open bulkhead door 16, eg 2-3s, less supply air is supplied into the cleaning chamber 2, is discharged as exhaust air.
  • the pressure prevailing in the cleaning chamber 2 pressure is briefly lowered, preferably to the ambient pressure, so that there is essentially no air exchange with open bulkhead door 16.
  • the air curtain and Zu Kunststoffabblasung may be provided alternatively or simultaneously and may also be used in systems in which the supply air V is not brought to the temperature of the exhaust air V from .
  • the recovery device 5 can be controlled so that a desired temperature of the supply air V to , preferably the temperature of the exhaust air V from , is set.
  • the circulated air volume can be kept constant and the chiller be controlled 6, eg the compressor 11 or the cooling unit, such as the heat exchanger 12.
  • a more favorable operation results when the chiller 6 in an advantageous, stable operating point (eg high efficiency ) is operated and the circulated air volume is adjusted or regulated (eg via the delivery rate of the suction 7) that the same value results for the temperature of the supply air as the exhaust air temperature.
  • the system components can of course be dimensioned to allow such an optimum under favorable operating conditions (eg number of air changes in the system).

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Abstract

Um die in den aus einer Reinigungsanlage zum Reinigung von industriell gefertigten Bauteilen abgesaugten Reinigungsmittel-Schwaden enthaltenen Ressourcen (Reinigungsmittel, Wärme) rückzugewinnen, wird vorgeschlagen, die abgesaugte Abluft (I) in einer Rückgewinnungseinrichtung (5) über ein Wärmeregister (9) einer Kältemaschine (6) zu führen und dabei im Wesentlichen auf die Temperatur der Abluft (I) zu erwärmen und die derart erwärmte, getrocknete Abluft (I) dem Reinigungsraum (2) im Bereich einer Schotttür (16) als vorgewärmte, trockene Zuluft (II) zuzuführen.

Description

Verfahren und eine Reinigungsanlage zum Reinigen industriell gefertigter Bauteile
Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Reinigungsanlage zum Reinigen industriell gefertigter Bauteile mit einem Reinigungsraum und einer Absaugung zum Absaugen von Abluft aus dem Reinigungsraum und einer Rückgewinnungseinrichtung, in der ein Kälteregister, über das die Abluft geführt ist und dabei abgekühlt und getrocknet wird, und ein Wärmeregister angeordnet sind, wobei das Kälteregister und das Wärmeregister Teil einer Kältemaschine sind und wobei die abgesaugte Abluft in der Rückgewinnungseinrichtung über das Wärmeregister der Kältemaschine geführt ist und dabei im Wesentlichen auf die Temperatur der Abluft erwärmt wird und die derart erwärmte, getrocknete Abluft dem Reinigungsraum als vorgewärmte, trockene Zuluft über eine Zuluftleitung zugeführt wird.
Anlagen zum Reinigen von industriell gefertigten Bauteilen, z.B. spanabhebend bearbeitete Bauteile, benötigen im Betrieb erhebliche Ressourcen, wie z.B. Wasser, Reiniger und Energie. Die Ursache für diese Verluste liegen im Wesentlichen darin, dass die Bauteile mit warmen Reinigungsmittel gereinigt werden müssen, wodurch in der Reinigungsanlage Reinigungsmittel-Schwaden (übersättigter Dampf) entstehen, die bisher einfach aus der Anlage abgesaugt und an die Umwelt abgegeben wurde. Damit verliert man zum Einen Wasser und Reiniger und zum Anderen Wärmeenergie, die in den abgeführten Reinigungsmittel- Schwaden enthalten sind. Berechnungen an einer typischen Reinigungsanlage mit einem Reinigungstankvolumen von 2000I, einer Reinigungstemperatur von 60°C, einem Abluftvolumen von 4500m3 und einer Heizleistung von 110kW haben einen Wärmeverlust von 55kW/h und einen Wasserverlust von 90l/h ergeben, was das Problem offensichtlich macht. Ein anderes Problem der Abführung der Reinigungsmittel-Schwaden aus der Reinigungsanlage liegt darin, dass mit dem Reinigungsmittel gleichzeitig auch darin enthaltener Reiniger abgeführt wird. Damit muss in der Anlage immer Wasser und Reiniger ergänzt werden, um die Verlustmenge durch Ausdampfung auszugleichen, womit einerseits auch Reiniger verschwendet wird und andererseits über die Zeit auch das Reinigungsbad überdosiert wird.
Der Anlage muss die abgesaugte Abluftmenge natürlich auch wieder zugeführt werden, was in der Regel einfach über die Hallenluft erfolgt. Die zugeführte Hallenluft kühlt allerdings den Innenraum der Reinigungsanlage und den zu reinigenden Bauteil. Das muss über die Tank- heizung des Reinigungsmittels wieder ausgeglichen werden, was die Energiebilanz der Anlage natürlich nachteilig verschlechtert. Vor allem ist es für nachfolgende Prozesse, wie z.B. eine Vakuumtrocknung des Bauteils, erforderlich, dass der Bauteil ausreichend Wärmeeng- erie gespeichert hat und eine ausreichende Eigentemperatur besitzt. Wird der Bauteil nun über die zugeführte Zuluft gekühlt, ist das sehr nachteilig. Bei Verwendung von Robotermanipulatoren in der Anlage, z.B. zum Bewegen der zu reinigenden Bauteile oder zum Halten der Reinigungs- oder Trocknungsdüsen, ist es darüber hinaus wichtig, die für die Roboter zulässigen Umgebungsverhältnisse, wie z.B. Luftfeuchtigkeit, Reinigeranteil in der Luft, etc., genau einzustellen und einzuhalten, was bei den bisheri- gen Anlagen schwierig bis gar nicht zu bewerkstelligen war. Ansonsten kann es zu verkürzten Serviceintervallen der Roboter und damit verbunden häufigen Anlagenausfällen kommen.
Eine weitere typische Verlustquelle bei solchen Anlagen ist der Bauteilwechsel, da dabei die Anlage geöffnet werden muss, wodurch ein Luftaustausch zwischen Anlageninnenraum und Umgebung möglich ist. Der Luftaustausch kommt dabei dadurch zustande, dass durch die hohe Temperatur in der Anlage, in der Anlage gegenüber der Umgebung auch ein höherer Druck herrscht. Bei geöffneter Schotttür dringen somit Reinigungsmittel-Schwaden nach außen. Durch einen solchen Luftaustausch kommt es natürlich zu unerwünschten Ressourcenverlusten (Reinigungsmittel, Wärme), was die Energiebilanz der Anlage verschlechtert. Um dieser Ressourcenvergeudung vorzubeugen sind schon industrielle Systeme bekannt geworden, die die im abgesaugten Wasserdampf enthaltene Wärme und das darin enthaltene Wasser rückgewinnen. So ist z.B. aus der US 4 402 332 A eine Anlage zur Vorbehandlung von Autokarosserien vor der Lackierung bekannt, bei der der beim Reinigen der Karosserien entstehende Wasserdampf an gekühlten Kondensatoroberflächen kondensiert wird. Das abgeschiedene Wasser wird gesammelt und dem Prozess rückgeführt. Weiters wird die Kondensationswärme genutzt, z.B. in einem Wärmetauscher zum Erwärmen von in die Anlage zugeführter Zuluft oder in einer Wärmepumpe für einen wärmebenötigenden Prozess. In einer solchen Anlage wird allerdings keine Luft umgewälzt, sondern es wird lediglich dafür gesorgt, dass der entstehende Wasserdampf nicht ungenutzt nach außen dringt. Die DE 30 38 275 zeigt wiederum eine Anlage zur Wärmerückgewinnung an Metallreinigungsmaschinen. Dazu wird der sich in der Anlage bildende Wasserdampf mittels eines Ventilators abgesaugt und einer Rückgewinnungsanlage zugeführt. Darin wird der Wasserdampf über einen Verdampfer einer Kältemaschine geführt, an dem der Wasserdampf kondensiert. Das abgeschiedene Wasser wird gesammelt und in das Reinigungsbad rückge- führt. Das Reinigungsmittel wird über einen Wärmetauscher der Kältemaschine umgewälzt, womit das Reinigungsmittel erwärmt wird und weniger Energie zum Aufheizen des Reinigungsmittels benötigt wird. Die rückgewonnene Wärme kann dabei auch zur Vorwärmung der in die Reinigungsanlage eintretenden Zuluft verwendet werden. Damit ist aber immer eine Zusatzheizung für das Reinigungsmittel in der Anlage erforderlich, da mit dieser Anlage, die Temperatur der vorerwärmten Zuluft immer unter der Temperatur der abgesaugten Abluft liegt und die Zuluft damit in der Anlage eine kühlende Wirkung hat, was für den Gesamtpro- zess nachteilig ist, wie oben bereits ausgeführt. Außerdem wäre hier eine aufwendige Luftmengenregelung vorzusehen. Darüber hinaus werden bei einer solchen Anlage nicht die gesamte Wärme und das gesamte Wasser rückgewonnen, da durch die nach außen abgeführte Luftmenge immer Restverluste an die Umgebung entstehen. Aus der DE 10 2008 039 747 B4 ist es bekannt, die feuchte Abluft aus einem industriellen Prozess (Reinigen, Trocknen, Spülen) in einem Verdampfer zu kondensieren, um das in den abgesaugten Schwaden enthaltene Wasser rückzugewinnen. Die dabei anfallende Wärme wird in einem nachfolgenden Luft/Luft- und einem Luft/Wasser-Wärmetauscher abgegeben, wobei der Luft/Luft-Wärmetauscher als Kältemaschine ausgeführt sein soll. Auch hier kann der Zuluftstrom nicht die Temperatur des Abluftstromes erreichen, womit in der Anlage wieder zusätzliche Wärme zugeführt werden muss, was die Gesamtenergiebilanz verschlechtert.
Aus der EP 053 727 A1 ist wiederum eine Waschmaschine mit integriertem Trockner bekannt, bei der im Trocknungsvorgang Lösungsmittel und Wärme rückgewonnen wird. Die Ressourcenrückgewinnung erfolgt in einer Wärmepumpe, über die die Trocknungsluft geführt. Dazu wird der Trocknungsluft zuerst zur Kondensation der Lösungsmitteldämpfe Wärme entzogen, die der Trocknungsluft vor dem Rückführen in die Waschtrommel wieder zugeführt wird. Ein Waschvorgang ist dabei aber ein längerer Prozess und es kommt zu verhältnismäßig wenigen Waschgutwechseln, sodass der Vorgang des Wechsels des Waschguts in einer Gesamtressourcenbetrachtung unberücksichtigt bleiben kann. Außerdem ist beim Wechsel des Waschguts schon das gesamte Lösungsmittel und damit die darin enthaltene Wärme entzogen, sodass der Waschgutwechsels aus Sicht eines Ressourcenverlusts unbeachtlich ist.
Es ist daher eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, die Ressourcenverluste, insbe- sondere von Reinigungsmittel und Wärme (Energie), bei einer Reinigungsanlage bzw. einem Verfahren zum Reinigen von industriell gefertigten Bauteilen zu verringern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, indem die Zuluftleitung im Bereich einer Schotttür in den Reinigungsraum mündet, wodurch sich im Bereich der Schotttür ein Luftvorhang ausbildet. Damit wird ein Umluftbetrieb realisiert, bei dem die abgesaugte Abluft in der Reinigungsanla- ge im Umluftbetrieb umgewälzt wird und mit im Wesentlichen derselben Temperatur wieder in die Anlage rückgeführt werden kann. Damit gibt es keinen Austausch der Abluft mit der Umgebung, sondern die in der Abluft enthaltene Wärme wird rückgewonnen und dem Prozess wieder zugeführt. So kann der für den Betrieb der Reinigungsanlage notwendige Energieaufwand auch deutlich verringert werden, da die Zuluft die Prozesstemperatur hat und damit im Betrieb keine zusätzliche Wärmezufuhr in der Anlage notwendig ist. Ebenso wird damit ein Luftaustausch, und damit ein dadurch hervorgerufener Ressourcenverlust, bei geöffneter Schotttür durch die Ausbildung eines Luftvorhanges vor der Schotttür im Wesentlichen verhindert.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn bei geöffneter Schotttür ein Teil der Zuluft über die Abblas- leitung an die Umgebung abgegeben wird. Hier müssen nur geringe Mengen an Zuluft abgeblasen werden, um den Druck im Reinigungsraum in etwa auf den Umgebungsdruck abzusenken, womit ein Luftaustausch, und damit ein dadurch hervorgerufener Ressourcenverlust, bei geöffneter Schotttür zumindest reduziert wird. Das Abblasen von getrockneter, vorgewärmter Zuluft stellt dabei einen erheblich geringeren Ressourcenverlust dar, als nach au- ßen dringende Reinigungsmittel-Schwaden bei geöffneter Schotttür.
Besonders vorteilhaft wird das im Kälteregister kondensierte Reinigungsmittel über eine Rückführleitung in den Reinigungsmittelbehälter rückgeführt, da dann auch das mit der Abluft aus der Reinigungsanlage abgeführte Reinigungsmittel vollständig rückgeführt werden kann. Hier wird durch den Umluftbetrieb auch noch das nach dem Kälteregister noch in der Abluft enthaltene Reinigungsmittel rückgeführt, wodurch es durch die Absaugung zu praktisch keinen Verlusten an Reinigungsmittel kommt. Durch die gezielte Rückführung des Reinigungsmittel-Kondensats in den Reinigungskreislauf wird der Verbrauch an Wasser und Reiniger somit deutlich reduziert. Eine ständige Ergänzung des Reinigungsbadniveaus wegen Ausdampfung entfällt. Damit bleibt auch die Reinigerkonzentrierung länger konstant und sichert so einen stabilen Reinigungsprozess.
Durch diese Lösungen wird auch ein stabiles Reinigungsraumklima ermöglicht, was für die Verwendung von Robotern in der Reinigungsanlage besonders vorteilhaft ist.
Wenn ein Trocknungsgebläse vorgesehen ist, wird vorteilhafter Weise ein Teil der erwärmten, getrockneten Abluft über das Trocknungsgebläse in den Reinigungsraum zugeführt. Damit kommt es auch durch einen Trocknungsvorgang zu keinen Verlusten an Wärme und/oder Reinigungsmittel. Damit verliert der Bauteil auch beim Trocknungsvorgang keine Wärme, wodurch der Bauteil für nachfolgende Prozesse, wie z.B. einer Vakuumtrocknung, optimal vorbereitet ist.
In der Kältemaschine ist vorteilhaft ein Kältekreis realisiert, bei dem im Kälteregister ein Käl- temittel Wärme von der durch das Kälteregister strömende Abluft aufnimmt, der Verdichter das Kältemittel verdichtet und dem Wärmeregister zuführt, wo es Wärme an die durch das Wärmeregister strömende Abluft abgibt, das Kältemittel vom Wärmeregister in die Kühleinheit geleitet wird, wo das Kältemittel weiter abkühlt und Kältemittel von der Kühleinheit in das Kälteregister geleitet wird. Ein solcher Kältekreis kann mit sehr geringen Verlusten betrieben werden. Außerdem wird die Wärmeaufnahme des Kältemittels im Kälteregister durch die zusätzliche Abkühlung in der Kühleinheit verbessert, wodurch auch die Temperaturdifferenz für den Wärmetransport vorteilhaft vergrößert wird. Auf diese Weise kann die Zuluft ohne zusätzlichen großen Aufwand auf die Temperatur der Abluft gebracht werden. Wenn ein Aerosol in die Abluft aus dem Reinigungsraum eingebracht wird, kann der Wirkungsgrad der Kondensation verbessert werden, womit mehr Wärmeengerie und mehr Kondensat aus der Abluft rückgewonnen werden kann.
Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beispielhaften und schematischen Figuren 1 und 2, die vorteilhafte Anlagenschemata zeigen, beschrieben. Die erfindungsgemäße Reinigungsanlage 1 wie in Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt um- fasst einen Reinigungsraum 2, in dem im Betrieb ein Bauteil 30 angeordnet ist, wie in Fig.1 angedeutet, einen Reinigungsmittelbehälter 3 und eine Rückgewinnungsanlage 5. Das Reinigungsmittel im Reinigungsmittelbehälter 3 wird auf eine bestimmte Betriebstemperatur, z.B. 65°C, gehalten. Dazu kann im Reinigungsmittelbehälter 3 auch eine Reinigungsmittel- heizung 4, wie in Fig. 1 angedeutet, vorgesehen sein, z.B. um das Reinigungsmittel auf Betriebstemperatur zu bringen bzw. zu halten. Als Reinigungsmittel kann z.B. Wasser mit einem chemischen Reiniger verwendet werden. Die Art der Reinigung des Bauteils 30 im Reinigungsraum 2 ist für die Erfindung nicht entscheiden. Z.B. könnten im Reinigungsraum 2 Sprühdüsen vorgesehen sein, oder es kann auch eine robotergeführte Düse oder roboterge- führter Bauteil 30 verwendet werden. Durch den Reinigungsvorgang entstehen im Reinigungsraum 2 Reinigungsmittel-Schwaden, also im Wesentlichen übersättigter Reinigungsmittel-Dampf, die kontinuierlich abzuführen sind. Auch könnten mehr als ein Bauteil 30 gleichzeitig im Reinigungsraum 2 angeordnet sein.
Zur Abfuhr der Reinigungsmittel-Schwaden ist eine Absaugung 7, z.B. ein Ventilator, in der Abluftleitung 18 vorgesehen. Bei solchen industriellen Reinigungsanlagen 1 können ungefähr hundert Luftwechsel pro Stunde notwendig sein, um die entstehenden Reinigungsmittel- Schwaden abzuführen. Bei einem Volumen von z.B. 30m3 im Reinigungsraum 2 muss die Absaugung 7 somit in der Lage sein 3000m3/h Abluft umzuwälzen. Die abgesaugte Abluft
Vab aus dem Reinigungsraum 2 wird der Rückgewinnungseinrichtung 5 zugeführt. Vor der Absaugung 7, wie in Fig. 1 gezeigt, bzw. vor dem Kälteregister 8 kann eine Zuleitung 22 in die Abluftleitung 18 münden, mit der ein Aerosol, z.B. ein Aerosol aus Luft und Wasser, in die Abluft Vab eingebracht wird, um den Wirkungsgrad der Kondensation zu verbessern, womit mehr Wärmeengerie und mehr Kondensat aus der Abluft rückgewonnen werden kann. In der Rückgewinnungseinrichtung 5 ist ein Kälteregister 8 (Verdampfer der Kältemaschine 6) angeordnet, über das die aus dem Reinigungsraum 2 abgeführte Abluft Vab geführt wird. Das Kälteregister 8 kann z.B. mit einer Vielzahl von Kühlrippen oder Kühlschlangen ausgeführt sein, an denen die Abluft vorbeiströmt. Im Kälteregister 8 wird die Abluft Vab abgekühlt, was eine Kondensation des in der Abluft Vab enthaltenen Reinigungsmittels bewirkt. Das kondensierte Reinigungsmittel wird über eine Kondensatleitung 10 in den Reinigungsmittelbehälter 3 geleitet. Auf diese Weise wird das in der Abluft Vab enthaltene Reinigungsmittel zum größten Teil rückgewonnen.
Die abgekühlte, getrocknete Abluft Vab wird weiter in ein Wärmeregister 9 (Kondensator der Kältemaschine 6) geleitet, wo die Abluft Vab erwärmt wird, im Wesentlichen auf die Innenraumtemperatur im Reinigungsraum 2, also z.B. auf 65°C. Das Wärmeregister 9 kann z.B. mit einer Vielzahl von Heizrippen oder -schlangen ausgeführt sein, an denen die Abluft vorbeiströmt. Die erwärmte Abluft Vab wird nun über die Zuluftleitung 17 in Form einer getrockneten, vorgewärmten Zuluft Vzul wieder dem Reinigungsraum 2 zugeführt. Auf diese Weise ist ein Umluftbetrieb realisiert, bei dem nichts an die Umgebung abgegeben werden muss. Es ist damit ein geschlossener Kreislauf verwirklicht, bei dem nahezu kein Reinigungsmittel verloren gehen kann.
Um die in der Abluft Vab enthaltene Wärmemenge effizient nutzen zu können und rückzuge- winnen, ist in der Rückgewinnungseinrichtung 5 eine Kältemaschine 6 vorgesehen. Die Käl- temaschine 6 umfasst das Kälteregister 8 (Verdampfer), einen Verdichter 11 (z.B. ein Kompressor), eine Kühleinheit, hier z.B. einen Wärmetauscher 12, und das Wärmeregister 9, die miteinander durch Leitungen, in denen ein geeignetes Kältemittel geführt wird, verbunden sind. Das Kältemittel fließt durch das Kälteregister 8, z.B. durch die Kühlrippen, und nimmt im Kälteregister 8 durch Kondensation Wärme von der Abluft Vab auf, wobei das Kältemittel dabei auch in den gasförmigen Aggregatzustand übergehen kann. Das erwärmte Kältemittel wird im Verdichter 11 komprimiert und damit weiter erwärmt und dem Wärmeregister 9 zugeführt, wo es z.B. die Heizrippen oder -schlangen durchströmt. Dort gibt das Kältemittel die der Abluft vorher entnommene Wärme wieder an die Abluft Vab ab und erwärmt diese somit, wobei das Kältemittel dabei wieder verflüssigt werden kann. Das Kältemittel wird weiter über einen Wärmetauscher 12, z.B. ein Wasser- oder Luftwärmetauscher, geführt, in dem das Kältemittel weiter abgekühlt wird, um die Temperaturdifferenz zwischen Kältemittel und Ablufttemperatur zu erhöhen. Vom Wärmetauscher 12 wird das Kältemittel wieder dem Kälteregister 8 zugeführt, womit der Kältekreis geschlossen ist. Der Wärmetauscher 12 dient dazu, die zwangsweise vorhandenen Verluste im Kältekreis auszugleichen, was notwendig ist, wenn die Zuluft Vzu vorteilhaft im Wesentlichen auf dieselbe Temperatur gebracht werden soll wie die Abluft Vab . Die Wärme der Abluft Vab wird hier vollständig zur Vorwärmung der
Zuluft Vzu verwendet, was energetisch sehr günstig ist. Anstelle des Wärmetauschers 12 könnte als Kühleinheit in der Kältemaschine 6 auch ein Verdampfer einer weiteren Kältemaschine angeordnet sein, womit auch die im Kältemittel nach dem Wärmeregister verbleibende Wärme einer weiteren Nutzung zugeführt werden könnte.
In der Reinigungsanlage 1 kann weiters ein Trocknungsgebläse 15 vorgesehen sein, mit dem der gereinigte Bauteil 30 im Reinigungsraum 2 mit trockener Luft abgeblasen werden kann, z.B. um nach der Reinigung eine Vortrocknung des Bauteils 30 zu bewirken. Das Trocknungsgebläse 15 entnimmt dazu über eine Trockengebläseleitung 19 einen Teil der getrockneten, vorerwärmten Abluft und bläst diese in den Reinigungsraum 2, wodurch sich die Zuluft Vzu auf zwei Volumenströme Vzul und Vzu2 aufteilt. Im Betrieb der Reinigungsanlage 1 ist über die Absaugung 7 ein kontinuierlicher Umluftbetrieb vorgesehen, wobei das Trocknungsgebläse 15 vorteilhaft zyklisch für eine bestimmte Zeitspanne, z.B. am Ende jedes Reinigungsvorganges, aktiviert wird. Das Trocknungsgebläse 15 könnte aber ebenfalls kontinuierlich laufen.
Das Einbringen und Entfernen des Bauteils 30 in die Reinigungsanlage 1 erfolgt z.B. über eine Schotttür 16 im Gehäuse des Reinigungsraums 2. Das Öffnen der Schotttür 16 stellt in der Gesamtenergiebilanz natürlich eine Schwachstelle dar, da sich durch die Temperaturdifferenz zwischen Reinigungsraum 2 und Umgebung bei offener Schotttür 16 auch ein Druckgefälle von innen nach außen einstellt und damit Reinigungsmittel-Schwaden nach außen gelangen, wodurch bei jedem Öffnen der Schotttür 16, z.B. beim Bauteilwechsel, ein Res- sourcenverlust entsteht. Um das zu verhindern kann vorgesehen sein, dass die rückgeführte
Zuluft Vzu im Bereich der Schotttür 16 von oben in den Reinigungsraum 2 eingeblasen wird, siehe Fig. 2, womit sich im Reinigungsraum 2 hinter der Schotttür 16 ein Luftvorhang ausbildet, der das Nachaußendringen von Reinigungsmittel-Schwaden bei geöffneter Schotttür 16 im Wesentlichen verhindert. Ebenso könnte in der Zuluftleitung 17 oder Trockengebläseleitung 19 eine Abblasleitung 20 angeordnet sein, siehe Fig. 2, über die bei geöffneter Schotttür 16 über ein Abblasventil 21 eine geringe Menge von Zuluft Vzu abgeblasen werden kann. Das führt dazu, dass für die kurze Zeit der geöffneten Schotttür 16, z.B. 2-3s, weniger Zuluft in den Reinigungsraum 2 zugeführt wird, als Abluft abgeführt wird. Damit wird der im Reinigungsraum 2 herrschende Druck kurzfristig abgesenkt, bevorzugt auf den Umgebungsdruck, sodass es im Wesentlichen zu keinen Luftaustausch bei geöffneter Schotttür 16 kommt. Der Luftvorhang und die Zuluftabblasung können alternativ oder auch gleichzeitig vorgesehen sein und können auch bei Anlagen eingesetzt werden, bei denen die Zuluft Vzu nicht auf die Temperatur der Abluft Vab gebracht wird.
Die Rückgewinnungseinrichtung 5 kann so gesteuert werden, dass eine gewünschte Temperatur der Zuluft Vzu , bevorzugt die Temperatur der Abluft Vab , eingestellt wird. Dazu kann z.B. die umgewälzte Luftmenge konstant gehalten werden und die Kältemaschine 6 geregelt sein, z.B. der Verdichter 11 oder die Kühleinheit, z.B. der Wärmetauscher 12. Ein günstigerer Betrieb ergibt sich allerdings, wenn die Kältemaschine 6 in einem vorteilhaften, stabilen Betriebspunkt (z.B. hoher Wirkungsgrad) betrieben wird und die umgewälzte Luftmenge so eingestellt bzw. geregelt wird (z.B. über die Förderleistung der Absaugung 7), dass sich für die Temperatur der Zuluft derselbe Wert ergibt wie die Ablufttemperatur. Die Anlagenkomponenten können natürlich dimensioniert werden, um ein solches Optimum bei günstigen Betriebsbedingungen (z.B. Anzahl der Luftwechsel in der Anlage) zu ermöglichen.

Claims

Patentansprüche
1 . Reinigungsanlage zum Reinigen industriell gefertigter Bauteile (30) mit einem Reinigungsraum (2) und einer Absaugung (7) zum Absaugen von Abluft (Vab ) aus dem Reini- gungsraum (2) und einer Rückgewinnungseinrichtung (5), in der eine Kältemaschine (6) mit einem Kälteregister (8), über das die Abluft (Vab ) geführt ist und dabei abkühlbar und trockenbar ist, und ein Wärmeregister (9) angeordnet ist, wobei die abgesaugte Abluft ( Vab ) in der Rückgewinnungseinrichtung (5) über das Wärmeregister (9) der Kältemaschine (6) geführt ist und dabei im Wesentlichen auf die Temperatur der Abluft (Vab ) erwärmbar ist und die derart erwärmte, getrocknete Abluft (Vab ) dem Reinigungsraum (2) als vorgewärmte, trockene Zuluft ( Vzu ) über eine Zuluftleitung (17) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuluftleitung (17) im Bereich einer Schotttür (16) in den Reinigungsraum (2) mündet.
2. Reinigungsanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der
Zuluftleitung (17) eine Abblasleitung (20) mit einem Abblasventil (21) vorgesehen ist.
3. Reinigungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuluft ( Vzu ) im Wärmeregister (9) im Wesentlichen auf die Temperatur der Abluft ( Vab ) erwärmbar ist.
4. Reinigungsanlage nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das im Kälteregister (8) kondensierte Reinigungsmittel über eine Kondensatleitung (10) in einen Reinigungsmittelbehälter (3) der Reinigungsanlage (1 ) rückführbar ist.
5. Reinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trocknungsgebläse (15) vorgesehen ist, das über eine Trockengebläseleitung (19) einen Teil der erwärmten, getrockneten Abluft (Vab ) entnimmt und als Zuluft ( Vzu 2 ) in den Reinigungsraum (2) zuführt.
6. Reinigungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der
Trockengebläseleitung (19) eine Abblasleitung (20) mit einem Abblasventil (21) vorgesehen ist.
7. Reinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kältemaschine (6) ein Verdichter (1 1 ) und eine Kühleinheit vorgesehen sind und im Kälteregister (8) ein Kältemittel Wärme von der durch das Kälteregister (8) strömende Abluft ( Vab ) aufnimmt, dass der Verdichter (1 1 ) das Kältemittel verdichtet und dem Wärmeregister
(9) zuführt, wo es Wärme an die durch das Wärmeregister (9) strömende Abluft (Vab ) abgibt dass das Kältemittel vom Wärmeregister (9) in die Kühleinheit leitbar ist, wo das Kältemittel weiter abkühlt, und dass Kältemittel von der Kühleinheit in das Kälteregister (8) leitbar ist.
8. Reinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuleitung (22) vorgesehen ist, die in die Abluftleitung (18) mündet und über die ein Aerosol in die Abluft ( Vab ) aus dem Reinigungsraum (2) eingebringbar ist.
9. Verfahren zur Ressourcenrückgewinnung in einer Reinigungsanlage (1 ) zum Reinigen industriell gefertigter Bauteile (30), bei dem Abluft ( Vab ) aus einem Reinigungsraum (2) der Reinigungsanlage (1 ) über ein Kälteregister (8) einer Kältemaschine (6) geleitet wird, wobei die Abluft (Vab ) vom Kälteregister (8) in ein Wärmeregister (9) der Kältemaschine (6) geleitet und dort im Wesentlichen auf die Temperatur der Abluft (Vab ) erwärmt wird und die erwärmte, trockene Abluft (Vab ) von dort als Zuluft ( Vzu ) wieder in den Reinigungsraum (2) rückgeführt wird dadurch gekennzeichnet, dass die Zuluft (Vzu ) zur Ausbildung eines Luftvorhan- ges im Bereich einer Schotttür (16) in den Reinigungsraum (2) zugeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Zuluft (Vzu ) bei geöffneter Schotttür (16) über eine Abblasleitung (20) in die Umgebung abgegeben wird.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuluft (Vzu ) im Wärmeregister (9) im Wesentlichen auf die Temperatur der Abluft (Vab ) erwärmt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das im Kälteregister (8) kondensierte Reinigungsmittel wieder in einen Reinigungsmittelbehälter (3) rückgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der im Wärmeregister (9) erwärmten Abluft (Vab ) über ein Trocknungsgebläse (15) in den Reinigungsraum (2) rückgeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Kälteregister (8) ein Kältemittel Wärme von der durch das Kälteregister (8) strömende Abluft ( Vab ) aufnimmt, dass das Kältemittel in einem Verdichter (1 1 ) verdichtet wird und dem Wärmeregister (9) zugeführt wird, wo es Wärme an die durch das Wärmeregister (9) strömende Abluft (Vab ) abgibt dass das Kältemittel vom Wärmeregister (9) in eine Kühleinheit geleitet wird, wo das Kältemittel weiter abgekühlt wird, und dass Kältemittel von der Kühleinheit in das Kälteregister (8) geleitet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in die Abluft (Vab ) aus dem Reinigungsraum (2) ein Aerosol eingebracht wird.
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