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SchleudernDie Handhabung von Kleinteilen erfolgt oftmals als Schüttgut. Werden bei der Fertigung Bearbeitungsflüssigkeiten, wie Läppmittel, Kühlschmierstoffe oder Spanöle, eingesetzt, kann eine erhebliche Menge dieser Flüssigkeiten in den inneren Hohlräumen der Kleinteilschüttung aufgenommen werden. Die Handhabung von Kleinteilen erfolgt oftmals als Schüttgut. Werden bei der Fertigung Bearbeitungsflüssigkeiten, wie Läppmittel, Kühlschmierstoffe oder Spanöle, eingesetzt, kann eine erhebliche Menge dieser Flüssigkeiten in den inneren Hohlräumen der Kleinteilschüttung aufgenommen werden. Modellrechnungen an kugelförmigen Bauteilen haben z. B. eine Flüssigkeitsaufnahme von 40 Volumenprozent ergeben. Wird diese große Schmutzmenge in ein Reinigungsbad eingetragen, sind nur sehr kurze Standzeiten realisierbar. Es empfiehlt sich daher, in solchen Fällen eine Vorentölung vorzuschalten. Dies kann bei Schüttungen sehr kleiner Bauteile durch Schleudern oder durch Ausdrücken erfolgen. Größere Bauteile können als Schüttgut in Trommeln oder auch als festgespannte Einzelteile geschleudert werden.  Prinzip des Schleuderns Physikalischer HintergrundBei dem Schleudern können drei prinzipielle Verfahrensvarianten unterschieden werden. Schleudertrommel mit vertikaler Rotationsachse Die Bauteile werden in eine Siebtrommel mit vertikal stehender Rotationsachse gefüllt. Die Maschenweite des Siebes ist deutlich geringer als die kleinste Projektionsfläche der Bauteile. Soll ein großes Einzelteil geschleudert werden, wird es mittig auf den Trommelboden oder einen Schleuderteller gespannt. Der durch die Fliehkraft hervorgerufene Druck steigt quadratisch mit dem Abstand von der Rotationsachse und der Winkelgeschwindigkeit an. In unmittelbarer Nähe der Rotationsachse bleibt der Druck jedoch, unabhängig von der eingestellten Winkelgeschwindigkeit, gleich Null. Ein Ausschleudern von Flüssigkeit findet nur in den Bereichen statt, in denen der durch die Fliehkraft aufgeprägte Druck den für die Entfeuchtung erforderlichen Mindestdruck zur Überwindung der Adhäsions- bzw. Kapillarkräfte übersteigt. Wird den Bauteilen die Möglichkeit gegeben, den Bereich um die Rotationsachse vollständig zu verlassen und zur Trommelwandung zu wandern, sind deutlich geringere Drehzahlen nötig, um den erforderlichen Schleuderdruck aufzubauen. Dies ist jedoch bei verhakenden Bauteilen nicht möglich und kann bei empfindlichen Bauteilen zu Beschädigungen führen. Berechnungsgrundlagen  Trommel mit vertikaler Rotationsachse Schleudertrommel mit horizontaler Rotationsachse Bei einer Schleudertrommel mit horizontal liegender Rotationsachse wird die Drehzahl so lange gesteigert, bis die zu entfeuchtenden Bauteile sämtlich an den Außenwänden anliegen. Um Flüssigkeit ausschleudern zu können, muss die Mantelfläche der Trommel als Sieb ausgeführt werden. Der Schleuderdruck ist bei geringer Füllmenge in Näherung für alle Bauteile gleich. Damit die Bauteile entgegen der Schwerkraft an der Trommelwandung gehalten werden, muss eine Mindestdrehzahl eingestellt werden. Als Nachteil dieses Verfahrens ist die Relativbewegung der Bauteile während des Anlaufvorganges zu nennen. Bei steigender Drehzahl werden die Teile zunächst geworfen und legen sich erst später, bei weiter steigender Drehzahl, an die Außenwände an. Erst nach Erreichen der Mindestdrehzahl findet keine weitere Relativbewegung der Bauteile mehr statt. Vorteilhaft ist hingegen, dass im Vergleich zu dem Schleudern mit vertikaler Drehachse geringere Schleuderdrehzahlen benötigt werden, da die Bauteile sich sämtlich auf einem großen Radius befinden. Zudem befinden sich keine Bauteile in der Nähe der Drehachse und es kann somit eine gleichmäßige Entfeuchtung aller Teile realisiert werden. Berechnungsgrundlagen  Trommel mit horizontaler Rotationsachse Konische Trommel mit vertikaler Rotationsachse Wird eine Schleudertrommel mit senkrecht stehender Rotationsachse konisch ausgeführt, kann ein Ausschleudern von Flüssigkeit auch bei undurchlässigen Trommelwänden erfolgen. Bei einer ausreichend hohen Drehzahl wird die Flüssigkeit an der konischen Wandung entlang nach oben abtransportiert. Die Drehzahl muss bei dieser Anordnung so eingestellt werden, dass einerseits die Flüssigkeit entgegen der Adhäsions- bzw. Kapillarkraft aus der Bauteilschüttung gedrückt und entgegen der Schwerkraft über die konischen Wände aus der Trommel geschleudert wird und andererseits die Bauteile noch nicht aus der Trommel herausgeschleudert werden. Für die zulässige Drehzahl kann also eine obere und eine untere Grenze angegeben werden. Der Vorteil dieser Variante ist, dass die Trommel mit einer festen Wandung ausgeführt werden kann, was zum einen konstruktiv einfacher ist und zum anderen ein einfacheres Entleeren ermöglicht, wenn die Bauteile dazu neigen, an Sieben zu verhaken (z. B. Drahtbiegeteile).Berechnungsgrundlagen  Konische Schleudertrommel HaupteinsatzgebieteDas Schleudern wird, genauso wie das Ausdrücken, dem Hauptreinigungsprozess vorgeschaltet, um die Menge der mit den Bauteilen verschleppten flüssigen Verunreinigungen zu reduzieren und so nachfolgende Reinigungsbäder zu entlasten. Im Gegensatz zu dem Ausdrücken ist das Schleudern nicht nur für Kleinstteile anwendbar. Auch größere Bauteile können als Schüttgut in Trommeln oder als Einzelteile, auf einem Schleuderteller festgespannt, geschleudert werden. Der mit dem Schleudern erreichbare Entfeuchtungsgrad hängt von der aufgebrachten Fliehkraft, und damit von der Schleuderdrehzahl und dem Trommelradius ab. In der direkten Nähe der Drehachse ergibt sich immer ein Bereich, in dem die Fliehkraft sehr gering ist und daher kein Ausschleudern von Flüssigkeit möglich ist. Dennoch kann ein großer Teil der flüssigen Verunreinigungen ausgeschleudert werden. Bei Kleinstteilschüttungen ergibt sich z. B. meist ein Restschmutzgehalt von unter 10 % der Ausgangsverschmutzung. Diese Restverschmutzung muss in einem nachgeschalteten Reinigungsschritt entfernt werden. Die ausgeschleuderte Flüssigkeit kann, nach einer Filterung, zumeist wiederverwendet werden. Das Schleudern wird zudem häufig zur Vortrocknung nach einer Nassreinigung eingesetzt. Umwelt- und ArbeitsschutzDas Schleudern erlaubt, sofern es dem Hauptreinigungsprozess als Vorentölungsschritt vorgeschaltet wird, eine weitgehende Ölrückgewinnung. Ein typischer Anwendungsfall ist das Vorentölen von spanend gefertigten Kleinstteilen. Die ausgedrückte Bearbeitungsflüssigkeit, z. B. Läppmittel, Spanöl oder Kühlschmierstoff, kann, nach einer Ausfilterung der Späne, meist direkt in den vorgeschalteten spanenden Bearbeitungsprozess rückgeführt werden. Die Rückgewinnungsrate hängt dabei von der Größe und Form der Bauteile ab. Grundlagenuntersuchungen an Kugelschüttungen und feuchten Sandschüttungen haben gezeigt, dass die Rückgewinnungsrate dort über 90 % beträgt. Anlagen und KostenBeim Schleudern kommen in der Regel Trommeln mit vertikaler oder horizontaler Rotationsachse zum Einsatz. Der zur Entfeuchtung nötige Druck wird dabei durch die Zentrifugalkraft aufgebracht. Der Schleuderdruck steigt gleichermaßen mit der Drehzahl der Trommel und mit dem Abstand von der Drehachse quadratisch an. In der direkten Nähe der Rotationsachse bleibt der Druck, unabhängig von der Winkelgeschwindigkeit, gleich Null. Beim Schleudern werden vornehmlich drei Anlagenvarianten eingesetzt:
Bei den ersten beiden Varianten werden Schleudertrommeln mit einer siebartigen Trommelwand (z. B. aus Lochblech) ausgestattet. Dabei muss die Maschenweite deutlich unter dem kleinsten Projektionsquerschnitt der Bauteile liegen, damit diese nicht herausgeschleudert werden können. Die Trommelwand muss stabil genug ausgeführt werden, um den oft erheblichen Schleuderdruck auszuhalten. Bei der dritten Variante können feste Behälterwände realisiert werden. Das Schleudern findet häufig in Nassreinigungsautomaten zur Kleinteilereinigung seine Anwendung. Dabei werden die zu reinigenden Kleinteile in geschlossene Warenkörbe oder Siebtrommeln gegeben und in eine Arbeitskammer gebracht. Dort können dann unterschiedliche Waschprogramme realisiert werden. Ein Beispielprogramm wäre: Schleudern zum Vorentölen, Vorwäsche: wässrige Spritzreinigung , Hauptwäsche: wässrige Spritzreinigung, Schleudern zum Vortrocknen und Nachtrocknen mit Heißluft. |