DE102023111577A1

DE102023111577A1 - Verfahren zur Behandlung eines Werkstücks und Vorrichtung zum Behandeln von Werkstücken

Info

Publication number: DE102023111577A1
Application number: DE102023111577.4A
Authority: DE
Inventors: Hermann-Josef DAVID; Julia Lamparter
Original assignee: Ecoclean GmbH
Current assignee: Ecoclean GmbH
Priority date: 2022-12-14
Filing date: 2023-05-04
Publication date: 2024-06-20
Also published as: DE102023111570A1

Abstract

Um ein Verfahren zur Behandlung eines Werkstücks, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- Einbringen mindestens eines Werkstücks in eine Behandlungskammer;
- Bereitstellen eines Bads eines flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer;
- zyklisches Ändern des Drucks in der Behandlungskammer, während das Behandlungsmittel sich in der Behandlungskammer befindet; zu schaffen, bei welchem eine verstärkte Behandlungswirkung an dem Werkstück erzielt wird, wird vorgeschlagen, dass das Verfahren ferner Folgendes umfasst:
- Durchführen mindestens eines Druckwechselvorgangs in der Behandlungskammer, in dessen Verlauf der Druck in der Behandlungskammer mindestens einmal verringert und mindestens einmal erhöht wird, während mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks sich außerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels befindet; und
- Durchführen mindestens eines Druckwechselvorgangs in der Behandlungskammer, in dessen Verlauf der Druck in der Behandlungskammer mindestens einmal verringert und mindestens einmal erhöht wird, während der mindestens eine Behandlungsbereich des mindestens einen Werkstücks sich innerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels befindet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung eines Werkstücks, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

- Einbringen mindestens eines Werkstücks in eine Behandlungskammer;
- Bereitstellen eines Bads eines flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer; und
- zyklisches Ändern des Drucks in der Behandlungskammer, während das Behandlungsmittel sich in der Behandlungskammer befindet.

Ein solches Verfahren ist aus der WO 2009/055834 A2 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein zu behandelndes Werkstück ganz in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels eingetaucht und verbleibt während der gesamten Behandlung innerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels. Dabei kann das in das flüssige Behandlungsmittel eingetauchte Werkstück mittels Heizlampen zyklisch erwärmt werden, wodurch an der Oberfläche des Werkstücks die Entstehung von Blasen angeregt werden soll.
Insbesondere dann, wenn das zu behandelnde Werkstück enge Hohlräume aufweist, wird bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht immer der gewünschte Behandlungserfolg erzielt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Behandlung eines Werkstücks der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem eine verstärkte Behandlungswirkung an dem Werkstück erzielt wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Behandlung eines Werkstücks mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Verfahren ferner Folgendes umfasst:

- Durchführen mindestens eines Druckwechselvorgangs, in dessen Verlauf der Druck in der Behandlungskammer mindestens einmal verringert und mindestens einmal erhöht wird, während mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks sich außerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels befindet; und
- Durchführen mindestens eines Druckwechselvorgangs in der Behandlungskammer, in dessen Verlauf der Druck in der Behandlungskammer mindestens einmal verringert und mindestens einmal erhöht wird, während der mindestens eine Behandlungsbereich des mindestens einen Werkstücks sich innerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels befindet.

Dadurch, dass ein und derselbe Behandlungsbereich eines Werkstücks sowohl außerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels als auch innerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels jeweils mindestens einem Druckwechselvorgang unterzogen wird, wird die Behandlungswirkung der Druckwechselvorgänge verstärkt.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass durch den Druckwechselvorgang, der durchgeführt wird, während der Behandlungsbereich des Werkstücks sich außerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels befindet, enge Hohlräume des Werkstücks von flüssigem Behandlungsmittel entleert werden, und dass durch den Druckwechselvorgang, welcher durchgeführt wird, während der Behandlungsbereich des Werkstücks sich innerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels befindet, diese engen Hohlräume vollständig mit dem flüssigen Behandlungsmittel befüllt werden.
Durch das Zusammenwirken des mindestens einen Druckwechselvorgangs, bei welchem der Behandlungsbereich des Werkstücks sich außerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels befindet, und des mindestens einen Druckwechselvorgangs, bei welchem der Behandlungsbereich des Werkstücks sich innerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels befindet, wird somit ein besonders gründlicher Medienaustausch in Hohlräumen des Werkstücks bewirkt und dadurch eine verstärkte Behandlungswirkung erzielt.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Druckwechselvorgang, der durchgeführt wird, während der mindestens eine Behandlungsbereich des mindestens einen Werkstücks sich außerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels befindet, mehrere Phasen, in denen der Druck in der Behandlungskammer verringert wird, und/oder mehrere Phasen, in denen der Druck in der Behandlungskammer erhöht wird, umfasst.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Druckwechselvorgang, welcher durchgeführt wird, während der mindestens eine Behandlungsbereich des mindestens einen Werkstücks sich innerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels befindet, mehrere Phasen, in denen der Druck in der Behandlungskammer verringert wird, und/oder mehrere Phasen, in denen der Druck in der Behandlungskammer erhöht wird, umfasst.
Wenn sich mehrere zu behandelnde Werkstücke gleichzeitig in der Behandlungskammer befinden, wobei ein erstes Werkstück sich außerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels befindet, während ein zweites Werkstück sich innerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels befindet, und ein Druckwechselvorgang in der Behandlungskammer durchgeführt wird, so wirkt ein und derselbe Druckwechselvorgang auf das erste Werkstück in anderer Weise ein als auf das zweite Werkstück. Nach Abschluss des Druckwechselvorgangs oder während des Andauerns des Druckwechselvorgangs können die Werkstücke so relativ zu dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels bewegt werden, dass anschließend das erste Werkstück sich innerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels befindet, während das zweite Werkstück sich außerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels befindet. Wenn nun der Druckwechselvorgang andauert oder ein weiterer Druckwechselvorgang durchgeführt wird, so wirkt dieser Druckwechselvorgang nunmehr auf das zweite Werkstück so ein, wie er zuvor auf das erste Werkstück eingewirkt hat, und so auf das erste Werkstück ein, wie er zuvor auf das zweite Werkstück eingewirkt hat.
Auf diese Weise werden alle Werkstücke (mit einer Phasenverschiebung) derselben Einwirkung des Druckwechselvorgangs oder der mehreren Druckwechselvorgänge unterzogen.
Vorzugsweise ist somit vorgesehen, dass ein Druckwechselvorgang in der Behandlungskammer durchgeführt wird, während ein erster Behandlungsbereich eines ersten Werkstücks sich außerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels befindet und ein zweiter Behandlungsbereich desselben Werkstücks oder ein Behandlungsbereich eines zweiten Werkstücks sich innerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels befindet.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks durch eine Veränderung der Füllhöhe des Bads des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels eingetaucht oder aus dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels ausgetaucht wird.
Dabei kann die Veränderung der Füllhöhe des Bads des flüssigen Behandlungsmittels beispielsweise dadurch bewirkt werden, dass zur Veränderung der Füllhöhe des Bads des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer flüssiges Behandlungsmittel aus der Behandlungskammer abgelassen wird oder flüssiges Behandlungsmittel durch Förderung mittels einer Pumpe oder durch Förderung mittels eines Druckgradienten in die Behandlungskammer eingebracht wird.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Füllhöhe des Bads des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer durch Zuführen von flüssigem Behandlungsmittel in die Behandlungskammer oder durch Abführen von flüssigem Behandlungsmittel aus der Behandlungskammer auf einer konstanten Höhe gehalten wird, während mindestens ein Werkstück in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer eingetaucht wird oder mindestens ein Werkstück aus dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer ausgetaucht wird.
Um die Relativbewegung zwischen dem mindestens einen Werkstück und dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels zu erzeugen, kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks relativ zu der Behandlungskammer linear und/oder rotatorisch bewegt wird, um den Behandlungsbereich in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels einzutauchen oder um den Behandlungsbereich aus dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels auszutauchen.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Relativbewegung mindestens eines Behandlungsbereichs mindestens eines Werkstücks relativ zu dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer synchronisiert mit einem Druckwechselvorgang in der Behandlungskammer erfolgt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine Bewegung mindestens eines Behandlungsbereichs mindestens eines Werkstücks relativ zu dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer und/oder die Position mindestens eines Behandlungsbereichs mindestens eines Werkstücks relativ zu dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer in Abhängigkeit von dem Druck in der Behandlungskammer geregelt wird.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Druck in der Behandlungskammer abhängig von einer Bewegung mindestens eines Behandlungsbereichs mindestens eines Werkstücks relativ zu dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer und/oder abhängig von der Position mindestens eines Behandlungsbereichs mindestens eines Werkstücks relativ zu dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer geregelt wird.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels eingetaucht wird, wenn der Druck in der Behandlungskammer niedriger ist als der maximale Druck (p_o) während eines Druckwechselvorgangs in der Behandlungskammer.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels eingetaucht wird, wenn der Druck in der Behandlungskammer dem minimalen Druck (p_u) während eines Druckwechselvorgangs in der Behandlungskammer entspricht.
Der Druck in der Behandlungskammer, bei welchem mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels eingetaucht wird, kann beispielsweise dem Siededruck des Behandlungsmittels in der Behandlungskammer entsprechen.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks aus dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer ausgetaucht wird, wenn der Druck in der Behandlungskammer höher ist als der minimale Druck (p_u) während eines Druckwechselvorgangs in der Behandlungskammer.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks aus dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer ausgetaucht wird, wenn der Druck in der Behandlungskammer dem maximalen Druck (p_o) während eines Druckwechselvorgangs in der Behandlungskammer entspricht.
Dieser maximale Druck (p_o) in der Behandlungskammer kann dem Umgebungsdruck (Atmosphärendruck) entsprechen oder höher liegen als der Umgebungsdruck.
Um die Behandlungswirkung weiter zu verstärken, kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Werkstück und/oder das Bad des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer mit Ultraschall beaufschlagt wird, während der Druck in der Behandlungskammer geändert wird oder während einer Zwischenphase zwischen zwei Phasen, in denen der Druck in der Behandlungskammer geändert wird.
Durch die Kombination von Ultraschallbeaufschlagung und einem Druckwechselvorgang, der insbesondere zyklische Druckwechsel umfassen kann, werden Mikroströmungen direkt an der Oberfläche eines zu behandelnden Werkstücks erzeugt, wodurch ein noch stärkerer Austausch der Flüssigkeit in Hohlräumen des zu behandelnden Werkstücks erhalten wird.
Die Ultraschallfrequenz beträgt dabei vorzugsweise mindestens 20 kHz, besonders bevorzugt mindestens 25 kHz.
Ferner beträgt die Ultraschallfrequenz vorzugweise höchstens 120 kHz, besonders bevorzugt höchstens 80 kHz.
Die in den Innenraum der Behandlungskammer eingekoppelte Ultraschallleistung beträgt vorzugsweise mindestens 5 Watt pro Liter flüssiges Behandlungsmittel in der Behandlungskammer, besonders bevorzugt mindestens 8 Watt pro Liter flüssiges Behandlungsmittel in der Behandlungskammer.
Ferner beträgt die in die Behandlungskammer eingekoppelte Ultraschallleistung vorzugsweise höchstens 20 Watt pro Liter flüssiges Behandlungsmittel in der Behandlungskammer, besonders bevorzugt höchstens 15 Watt pro Liter flüssiges Behandlungsmittel in der Behandlungskammer.
Durch eine Amplitudenmodulation der Ultraschallschwingungen und/oder durch eine Modulation der Ultraschallfrequenz (sogenannte „Sweep“-Funktion) kann die Wirkung der Beaufschlagung des Bads aus flüssigem Behandlungsmittel und/oder des zu behandelnden Werkstücks mit Ultraschall weiter verstärkt werden und die Wirkung der Ultraschallbeaufschlagung gleichmäßig auf alle Oberflächen des zu behandelnden Werkstücks verteilt werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Druck in der Behandlungskammer während eines Druckwechselvorgangs in der Behandlungskammer bis auf den Umgebungsdruck oder über den Umgebungsdruck hinaus erhöht wird.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Druck in der Behandlungskammer durch Zufuhr eines Inertgases und/oder eines Reinstgases in die Behandlungskammer erhöht wird.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks während eines Druckwechselvorgangs in der Behandlungskammer relativ zu der Behandlungskammer bewegt wird.
Bei einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass während der Behandlung eines Werkstücks in der Behandlungskammer mindestens zwei Druckwechselvorgänge durchgeführt werden, die sich hinsichtlich mindestens eines Parameters voneinander unterscheiden, wobei der sich unterscheidende Parameter beispielsweise ein minimaler Druck (p_u) während des jeweiligen Druckwechselvorgangs, ein maximaler Druck (p_o) während des jeweiligen Druckwechselvorgangs, eine Zeitdauer, während welcher der Druck in der Behandlungskammer verringert wird, und/oder eine Zeitdauer, während welcher der Druck in der Behandlungskammer erhöht wird, ist.
Auf diese Weise kann einer der mindestens zwei Druckwechselvorgänge für den Fall optimiert werden, dass ein Behandlungsbereich eines zu behandelnden Werkstücks sich während des Druckwechselvorgangs außerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer befindet, während ein anderer der mindestens zwei Druckwechselvorgänge für den Fall optimiert werden kann, dass der Behandlungsbereich des zu behandelnden Werkstücks sich während der Durchführung dieses Druckwechselvorgangs innerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer befindet.
Ferner hat es sich als günstig erwiesen, wenn mindestens ein Druckwechselvorgang mehrere zyklische Druckänderungen, bei welchen der Druck in der Behandlungskammer stets oberhalb des Siededrucks des Behandlungsmittels in der Behandlungskammer liegt, und ein Halten des Drucks in der Behandlungskammer beim Siededruck oder unterhalb des Siededrucks des Behandlungsmittels in der Behandlungskammer umfasst.
Zur Optimierung der Behandlungswirkung ist es ferner von Vorteil, wenn mindestens ein Prozessparameter, beispielsweise der minimale Druck (p_u) während eines Druckwechselvorgangs, der maximale Druck (p_o) während eines Druckwechselvorgangs, die Zeitdauer, während welcher der Druck in der Behandlungskammer verringert wird, die Zeitdauer, während welcher der Druck in der Behandlungskammer erhöht wird, und/oder die Geschwindigkeit, mittels welcher mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks relativ zu dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer bewegt wird, in Abhängigkeit von Messdaten mindestens eines Sensors, beispielsweise in Abhängigkeit von einer Temperatur, von einem Druck und/oder von einem (elektrischen) Leitwert, verändert wird.
Zu diesem Zweck ist es von Vorteil, wenn die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mindestens einen Sensor umfasst, mittels welchem eine Temperatur, ein Druck und/oder ein (elektrischer) Leitwert innerhalb der Behandlungskammer, besonders bevorzugt innerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer, ermittelbar ist.
Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks während eines Druckwechselvorgangs und/oder außerhalb eines Druckwechselvorgangs erwärmt wird.
Dabei ist es besonders günstig, wenn der betreffende Behandlungsbereich des Werkstücks erwärmt wird, während der Behandlungsbereich des Werkstücks sich außerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels befindet.
Der Behandlungsbereich des zu behandelnden Werkstücks wird in diesem Fall außerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels gezielt oder direkt aufgeheizt und nicht indirekt über eine Erwärmung des flüssigen Behandlungsmittels. Hierdurch wird an dem zu behandelnden Werkstück lokal sehr rasch eine große Temperaturerhöhung erzielt.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der mindestens eine Behandlungsbereich des mindestens einen Werkstücks durch eine Beaufschlagung des Werkstücks mit elektromagnetischer Strahlung, mit einem Plasma, mit Heißluft, mit einem Heißdampf, mit einem Trockendampf und/oder mit einem heißen flüssigen Medium, beispielsweise mit einem heißen Reinigungsmedium, erwärmt wird.
Die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung kann insbesondere im Infrarotbereich oder im Mikrowellenbereich liegen.
Besonders geeignet ist die Verwendung von elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge von vorzugsweise mindestens 1 µm, besonders bevorzugt von mindestens 1,8 µm, und/oder von vorzugsweise höchstens 3 µm, besonders bevorzugt von höchstens 2,6 µm.
Für die Beaufschlagung mit elektromagnetischer Strahlung kann beispielsweise eine Heizlampe oder ein Laser verwendet werden.
Wenn das mindestens eine Werkstück mit einem Trockendampf beaufschlagt wird, so wird vorzugsweise ein überkritischer Trockendampf verwendet.
Die Temperatur des Heißdampfs und/oder des Trockendampfs, mit welchem der mindestens eine Behandlungsbereich des mindestens einen Werkstücks beaufschlagt wird, liegt bei vorzugsweise mindestens 200°C und/oder bei vorzugsweise höchstens 800°C.
Der mindestens eine Behandlungsbereich des mindestens einen Werkstücks kann außerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels vorzugsweise mit Strahlungswärme und/oder mit Konvektionswärme erwärmt werden.
Die gezielte, lokale Aufheizung mindestens eines Behandlungsbereichs mindestens eines zu behandelnden Werkstücks ermöglicht eine gezielte lokale Reinigung mindestens eines kritischen Bereichs des Werkstücks.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks zumindest lokal auf eine Temperatur erwärmt wird, welche über der Siedetemperatur des Behandlungsmittels bei einem während eines Druckwechselvorgangs in der Behandlungskammer erreichten minimalen Druck (p_u) liegt.
Um die Behandlungswirkung zu intensivieren, kann vorgesehen sein, dass das Erwärmen des mindestens einen Behandlungsbereichs des mindestens einen Werkstücks, das Eintauchen des erwärmten Behandlungsbereichs in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels und/oder die Durchführung eines Druckwechselvorgangs in der Behandlungskammer einmal oder mehrere Male wiederholt werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der mindestens eine Behandlungsbereich des mindestens einen Werkstücks so erwärmt wird, dass die Temperatur des betreffenden Behandlungsbereichs über der Temperatur des flüssigen Behandlungsmittels in dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer liegt.
Eine Druckanhebung in der Behandlungskammer kann zum Ansaugen heißer Prozessströme verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich beispielsweise zur Durchführung eines Reinigungsvorgangs oder eines Passivierungsvorgangs an einem zu behandelnden Werkstück.
Das flüssige Behandlungsmittel ist vorzugweise eine wässrige Lösung.
Alternativ hierzu kann auch ein organisches Lösemittel als flüssiges Behandlungsmittel verwendet werden.
Das organische Lösemittel weist vorzugsweise eine hohe Verdampfungstemperatur auf.
Als organisches Lösemittel kann beispielsweise das Lösemittel verwendet werden, welches von der ZESTRON Europe (a Business Division of Dr. O. K. Wack Chemie GmbH), Bunsenstrasse 6, 85053 Ingolstadt, Deutschland, unter der Bezeichnung „ZESTRON® HC“ angeboten wird.
Wenn als flüssiges Behandlungsmittel ein Passiviermittel verwendet werden soll, so ist das Passiviermittel vorzugsweise eine wässrige Lösung, welcher mindestens eine Säure zugesetzt ist.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Passiviermittel Zitronensäure umfasst.
Dabei kann der Anteil der Zitronensäure vorzugsweise mindestens 4 Gewichtsprozent und/oder vorzugsweise höchstens 10 Gewichtsprozent betragen.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass das Passiviermittel Phosphorsäure und/oder Salpetersäure umfasst.
Beispielsweise kann als Passiviermittel eine wässrige Lösung von Salpetersäure verwendet werden, welche Salpetersäure in einem Anteil von mindestens 20 Volumenprozent und/oder von höchstens 55 Volumenprozent, insbesondere von höchstens 45 Volumenprozent, besonders bevorzugt von höchstens 25 Volumenprozent, enthält.
Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass das Passiviermittel Phosphorsäure in einer Konzentration von mindestens 1,5 Volumenprozent und/oder von höchstens 3 Volumenprozent enthält.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Passivierverfahrens ist vorgesehen, dass das Passiviermittel eine wässrige Lösung von Phosphorsäure und Salpetersäure ist, wobei das Passiviermittel Phosphorsäure in einer Konzentration von 1,5 Volumenprozent bis 3 Volumenprozent und Salpetersäure in einer Konzentration von 0,1 Volumenprozent bis 0,5 Volumenprozent enthält.
Ferner kann das Passiviermittel nichtionische Tenside in einer Konzentration von vorzugsweise 0,05 Volumenprozent bis 0,5 Volumenprozent enthalten.
Basis der wässrigen Lösung ist vorzugsweise VE-Wasser (voll entsalztes Wasser) mit einer elektrischen Leitfähigkeit von maximal 10 µS/cm.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Behandeln von Werkstücken zu schaffen, welche es ermöglicht, eine verstärkte Behandlungswirkung bei der Durchführung eines Druckwechselvorgangs an einem zu behandelnden Werkstück zu erzielen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Behandeln von Werkstücken gelöst, welche Folgendes umfasst:

- eine Behandlungskammer zur Aufnahme mindestens eines Werkstücks und eines Bads eines flüssigen Behandlungsmittels;
- eine Druckänderungsvorrichtung zum Verringern und Erhöhen des Drucks in der Behandlungskammer, während Behandlungsmittel sich in der Behandlungskammer befindet; und
- eine Einrichtung zum zumindest teilweisen Eintauchen mindestens eines Behandlungsbereichs mindestens eines Werkstücks in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels.

Dabei kann die Einrichtung zum zumindest teilweisen Eintauchen mindestens eines Behandlungsbereichs mindestens eines Werkstücks insbesondere eine Füllstandsänderungsvorrichtung und/oder eine Werkstückbewegungsvorrichtung umfassen.
Besondere Ausgestaltungen einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Behandeln von Werkstücken sind bereits vorstehend im Zusammenhang mit besonderen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung eines Werkstücks erläutert worden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Behandeln von Werkstücken eignet sich insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung eines Werkstücks.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Behandeln eines Werkstücks wird vorzugsweise mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Behandeln von Werkstücken durchgeführt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst eine Erwärmungsvorrichtung, mittels welcher mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks erwärmbar ist, während der betreffende Behandlungsbereich des Werkstücks sich außerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer befindet.
Mittels einer solchen Vorrichtung ist mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines zu behandelnden Werkstücks erwärmbar, während der Behandlungsbereich nicht in das flüssige Behandlungsmittel eingetaucht ist.
Der Behandlungsbereich des zu behandelnden Werkstücks wird somit außerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels gezielt oder direkt aufgeheizt und nicht indirekt über eine Erwärmung des flüssigen Behandlungsmittels.
Hierdurch wird an dem Behandlungsbereich des zu behandelnden Werkstücks lokal sehr rasch eine große Temperaturerhöhung erzielt.
Die Erwärmungsvorrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass mittels der Erwärmungsvorrichtung mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks durch Beaufschlagung des betreffenden Behandlungsbereichs des Werkstücks mit elektromagnetischer Strahlung, mit einem Plasma, mit Heißluft, mit einem Heißdampf, mit einem Trockendampf und/oder mit einem heißen flüssigen Medium, beispielsweise mit einem Reinigungsmedium, erwärmbar ist.
Um empfindliche Teile der Erwärmungsvorrichtung zu schützen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Erwärmungsvorrichtung mittels einer Abtrennvorrichtung von einem Dampfraum der Behandlungskammer abtrennbar ist.
Eine solche Abtrennvorrichtung kann insbesondere eine oder mehrere Klappen umfassen.
Durch eine mechanische Abtrennung der Erwärmungsvorrichtung von dem Dampfraum der Behandlungskammer werden empfindliche Bestandteile der Erwärmungsvorrichtung vor der Beaufschlagung mit Dampf und/oder mit Schaum aus dem Dampfraum der Behandlungskammer beschützt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst mindestens einen Sensor zum Erfassen der Position mindestens eines Werkstücks, zum Erfassen einer Bewegung mindestens eines Werkstücks relativ zu der Behandlungskammer und/oder zum Erfassen mindestens eines Parameters des Bads des flüssigen Behandlungsmittels, beispielsweise einer Temperatur oder eines (elektrischen) Leitwerts des Bads des flüssigen Behandlungsmittels.
Dabei kann die Bewegung des mindestens einen Werkstücks relativ zu der Behandlungskammer mindestens einen rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad und/oder mindestens einen linearen Bewegungsfreiheitsgrad umfassen.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Steuervorrichtung umfasst, mittels welcher die Druckänderungsvorrichtung in Abhängigkeit von einem Signal mindestens eines Sensors zum Erfassen der Position mindestens eines Werkstücks, zum Erfassen einer Bewegung mindestens eines Werkstücks relativ zu der Behandlungskammer und/oder zum Erfassen mindestens eines Parameters des Bads des flüssigen Behandlungsmittels, beispielsweise einer Temperatur oder eines (elektrischen) Leitwerts des Bads des flüssigen Behandlungsmittels, steuerbar ist.
Bei einer solchen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, einen oder mehrere Druckwechselvorgänge in der Behandlungskammer in Abhängigkeit von der Position des mindestens einen Werkstücks und/oder in Abhängigkeit von der Bewegung des mindestens einen Werkstücks relativ zu der Behandlungskammer zu steuern oder zu regeln.
Um den mindestens einen Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels einzutauchen, wird eine Relativbewegung zwischen dem erwärmten Werkstück einerseits und dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer andererseits erzeugt.
Dabei kann vorgesehen sein, dass beim Eintauchen des Werkstücks in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels das Werkstück relativ zu der Behandlungskammer bewegt wird.
Eine Vorrichtung, mittels welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist, umfasst daher vorzugsweise eine Werkstückbewegungsvorrichtung, mittels welcher das Werkstück zumindest teilweise in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels eintauchbar ist.
Dabei kann das Werkstück relativ zu der Behandlungskammer linear und/oder rotatorisch bewegt werden.
Um dies zu ermöglichen, ist vorzugsweise eine Werkstückbewegungsvorrichtung mit mindestens einem linearen Bewegungsfreiheitsgrad und/oder mit mindestens einem rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad vorgesehen.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann ein Eintauchen des Werkstücks in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels auch dadurch erzielt werden, dass beim Eintauchen des Werkstücks in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels die Füllhöhe des Bads des Behandlungsmittels in der Behandlungskammer verändert, besonders bevorzugt vergrößert, wird.
In entsprechender Weise kann beim Austauchen des Werkstücks aus dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels die Füllhöhe des Bads des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer verringert werden.
Um an dem mindestens einen Werkstück nach dem Austauchen aus dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels anhaftendes flüssiges Behandlungsmittel von dem Werkstück zu entfernen, ist bei einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass der Druck in der Behandlungskammer reduziert wird, wenn das mindestens eine Werkstück zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, aus dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels ausgetaucht ist, so dass an einer Oberfläche und/oder in mindestens einer Kapillare des mindestens einen Werkstücks angeordnetes flüssiges Behandlungsmittel verdampft wird.
Wenn das zu behandelnde Werkstück mindestens eine Kapillare aufweist, so kann vorgesehen sein, dass der Druck in der Behandlungskammer reduziert wird, wenn die Kapillare des betreffenden Werkstücks so in der Behandlungskammer angeordnet und ausgerichtet ist, dass ein oberes Ende der Kapillare oberhalb eines Badspiegels des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer angeordnet ist und ein unteres Ende der Kapillare unterhalb des Badspiegels des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer angeordnet ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass die betreffende Kapillare mit aus dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels in die Kapillare aufsteigendem flüssigen Behandlungsmittel gut befüllbar ist.
Das Werkstück wird vorzugsweise während eines Druckwechselvorgangs in der Behandlungskammer und/oder zwischen zwei Phasen der Behandlung, in denen der Druck in der Behandlungskammer geändert wird, relativ zu einem Badspiegel des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer bewegt.
Insbesondere dann, wenn das Werkstück außerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels erwärmt wird und dann das erwärmte Werkstück teilweise in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels eingetaucht wird, kann durch eine Bewegung des Werkstücks relativ zu dem Badspiegel des flüssigen Behandlungsmittels erreicht werden, dass der Bereich der Grenzfläche zwischen dem flüssigen Behandlungsmittel einerseits und dem erwärmten Werkstück andererseits, an welcher durch Übergang von Wärme aus dem Werkstück in das flüssige Behandlungsmittel die Temperatur des flüssigen Behandlungsmittels lokal über die Siedetemperatur des Behandlungsmittels bei dem jeweils in der Behandlungskammer herrschenden Druck erhöht wird, über die Oberfläche des zu behandelnden Werkstücks hinweg verschoben wird, so dass nacheinander verschiedene Bereiche des zu behandelnden Werkstücks der Behandlung durch eine Blasenbildung und eine Blasenimplosion ausgesetzt werden.
Während eines Druckwechselvorgangs in der Behandlungskammer ist der maximale Druck (p_o) in der Behandlungskammer vorzugsweise geringer als der Umgebungsdruck. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der maximale Druck (p_o) in der Behandlungskammer während des zyklischen Druckwechselvorgangs höchstens 900 mbar, insbesondere höchstens 800 mbar, besonders bevorzugt höchstens 700 mbar, beträgt.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der minimale Druck (p_u), auf welchen der Druck in der Behandlungskammer reduziert wird, während eines Druckwechselvorgangs in der Behandlungskammer verändert wird und/oder dass der minimale Druck (p_u), auf welchen der Druck in der Behandlungskammer während verschiedener Druckwechselvorgänge in der Behandlungskammer reduziert wird, bei verschiedenen Druckwechselvorgängen unterschiedlich ist. Durch die verschiedenen Minimaldrücke in verschiedenen Phasen eines Druckwechselvorgangs oder während verschiedener Druckwechselvorgänge wird erreicht, dass eine Blasenbildung jeweils an verschiedenen Bereichen eines eingetauchten Werkstücks bewirkt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Behandlung eines Werkstücks kann zumindest ein zu behandelndes Werkstück während der Behandlung abwechselnd und/oder zyklisch unterschiedlich weit in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels eingetaucht werden, vollständig in das flüssige Behandlungsmittel eingetaucht werden und/oder vollständig aus dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels ausgetaucht werden.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird mindestens ein Bereich einer Oberfläche eines zu behandelnden Werkstücks, welcher sich in einer Gasphase des Innenraums der Behandlungskammer, oberhalb des Badspiegels des flüssigen Behandlungsmittels, befindet, erwärmt.
Vorzugsweise wird mindestens ein erwärmter Behandlungsbereich eines zu behandelnden Werkstücks im Anschluss an das Erwärmen in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels eingetaucht. Dabei ist für eine bestimmte Zeitdauer die Oberfläche des erwärmten Behandlungsbereichs des zu behandelnden Werkstücks wärmer als das flüssige Behandlungsmittel, in welches der erwärmte Behandlungsbereich des zu behandelnden Werkstücks eingetaucht wird.
Wärme wird von einem erwärmten Werkstück an der Grenzfläche zwischen dem Werkstück und dem flüssigen Behandlungsmittel an das flüssige Behandlungsmittel übertragen.
Wird während eines Druckwechselvorgangs der Druck im Innenraum der Behandlungskammer abgesenkt, so wird vorzugsweise der Dampfdruck des Behandlungsmittels zumindest in dem an einen erwärmten Behandlungsbereich eines Werkstücks angrenzenden erwärmten Volumen des flüssigen Behandlungsmittels unterschritten. Dadurch werden Dampfblasen gebildet, welche vorzugsweise in einer anschließenden Phase erhöhten Drucks in der Behandlungskammer implodieren. Dadurch entsteht unmittelbar an der Oberfläche des zu behandelnden Werkstücks eine transiente Kavitation, welche eine intensive Behandlung, beispielsweise Reinigung, des zu behandelnden Werkstücks bewirkt.
Alternativ oder ergänzend hierzu wird durch die Bildung und den Kollaps der Dampfblasen ein Austausch eines in einer Kavität des zu behandelnden Werkstücks befindlichen Mediums (welches ein gasförmiges Medium oder ein flüssiges Medium sein kann) erzwungen.
Die Oberflächen eines zu behandelnden Werkstücks können während eines Behandlungsvorgangs zyklisch wiederholt bei unterschiedlichen Druckniveaus in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels eingetaucht und aus dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels ausgetaucht werden.
Ferner können die Oberflächen eines zu behandelnden Werkstücks während eines Behandlungsvorgangs zyklisch wiederholt aufgeheizt und abgekühlt werden.
Durch die wechselnden Druck- und Temperatur-Bedingungen erfolgt die Druckwechselbehandlung des zu behandelnden Werkstücks unter verschiedenen Bedingungen für die Bildung und den Kollaps von Dampfblasen, wodurch für unterschiedliche Geometrien des zu behandelnden Werkstücks und für unterschiedliche Arten und Grade von Verschmutzung eine hohe Behandlungswirkung, insbesondere eine hohe Reinigungswirkung, erreichbar ist.
Die stärkste Behandlungswirkung wird unmittelbar unterhalb des Badspiegels des Bads des flüssigen Behandlungsmittels, das heißt unmittelbar unterhalb der Grenzfläche zwischen der flüssigen Phase und der Gasphase im Innenraum der Behandlungskammer, erzielt.
Wenn ein Druckwechselvorgang durchgeführt wird, während das zu behandelnde Werkstück zumindest teilweise in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels eingetaucht ist, so muss während des Druckwechselvorgangs der Druck in der Behandlungskammer nur so weit reduziert werden, dass in dem Bereich des flüssigen Behandlungsmittels, welcher direkt an einen erwärmten Behandlungsbereich eines zu behandelnden Werkstücks angrenzt und durch das erwärmte Werkstück erwärmt worden ist, die Verdampfungstemperatur des Behandlungsmittels bei dem minimalen Druck (p_u) während eines Druckwechselvorgangs erreicht wird.
Das kältere Behandlungsmittel in der Behandlungskammer, welches nicht in Kontakt mit dem zu behandelnden Werkstück ist, muss in diesem Fall nicht verdampft werden. Hierdurch wird eine deutlich geringere Dampfmenge erzeugt, wodurch die Belastung einer zur Erzeugung des Unterdrucks in der Behandlungskammer verwendeten Druckreduzierungsvorrichtung, insbesondere einer Vakuumpumpe, verringert wird.
Ergänzend zur Durchführung eines Druckwechselvorgangs, während das zu behandelnde Werkstück zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels eingetaucht ist, wird auch ein Druckwechselvorgang durchgeführt, während das zu behandelnde Werkstück zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, aus dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels ausgetaucht ist.
Die nicht mehr in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels eingetauchten Oberflächen des zu behandelnden Werkstücks sind durch den vorherigen Tauchvorgang mit flüssigem Behandlungsmittel benetzt.
Alternativ oder ergänzend hierzu können Oberflächen des zu behandelnden Werkstücks durch eine Kondensation von Dampf des Behandlungsmittels aus der Gasphase in der Behandlungskammer auf den Oberflächen des Werkstücks und/oder durch eine Beaufschlagung von Oberflächen des zu behandelnden Werkstücks mit flüssigem Behandlungsmittel aus Spritzdüsen in der Behandlungskammer mit flüssigem Behandlungsmittel benetzt sein.
Durch die Verringerung des Drucks in der Gasphase des Innenraums der Behandlungskammer während eines Druckwechselvorgangs wird das flüssige Behandlungsmittel auf diesen Oberflächen des zu behandelnden Werkstücks verdampft, wodurch eine Reinigungswirkung an den betreffenden Oberflächen des zu behandelnden Werkstücks bewirkt wird.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die in mindestens einer Bohrung und/oder mindestens einer Kapillare eines zu behandelnden Werkstücks vorhandene Flüssigkeit ausgekocht wird.
Dadurch kann das zu behandelnde Werkstück für eine anschließende Behandlung im in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels eingetauchten Zustand vorbereitet werden.
Durch die Durchführung mindestens eines Druckwechselvorgangs an einem aus dem Bad des flüssigen Behandlungsmittels ausgetauchten Behandlungsbereich eines zu behandelnden Werkstücks und die später erfolgende Durchführung eines Druckwechselvorgangs an demselben Behandlungsbereich des zu behandelnden Werkstücks, nachdem das Werkstück in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels eingetaucht worden ist, wird an dem betreffenden Behandlungsbereich des zu behandelnden Werkstücks ein hoher Flüssigkeitsaustausch erzielt.
Wenn eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Werkstückbewegungsvorrichtung umfasst, so kann die Werkstückbewegungsvorrichtung insbesondere eine Linearbewegungsvorrichtung und/oder ein Drehgestell umfassen.
Mittels eines Drehgestells können beispielsweise Schwenkbewegungen eines zu behandelnden Werkstücks um einen Winkel von weniger als 360° um eine Drehachse durchgeführt werden.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass mittels eines solchen Drehgestell eine Drehbewegung eines zu behandelnden Werkstücks um einen Winkel von 360° oder mehr um eine Drehachse durchführbar ist.
Ergänzend oder alternativ zu einer Werkstückbewegungsvorrichtung kann eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Füllstandsänderungsvorrichtung zur Änderung der Füllhöhe des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer umfassen.
Eine Reduktion der Füllhöhe des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer kann beispielsweise durch Öffnen eines Ventils am Boden der Behandlungskammer erzielt werden.
Eine Erhöhung der Füllhöhe des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass durch Erzeugen eines Unterdrucks in der Behandlungskammer oder durch Fördern von flüssigem Behandlungsmittel mittels einer Pumpe flüssiges Behandlungsmittel aus einem Vorlagebehälter in die Behandlungskammer befördert wird, bis die gewünschte Füllhöhe des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer erreicht ist.
Die Behandlungskammer ist vorzugsweise nur teilweise mit flüssigem Behandlungsmittel befüllt, so dass in der Behandlungskammer die folgenden Phasen ausgebildet sind:

- eine Gasphase, welche insbesondere mit einem Dampf des Behandlungsmittels und/oder mit Luft befüllt ist;
- eine Flüssigphase, welche insbesondere mit flüssigem Behandlungsmittel befüllt ist; und
- ein Grenzflächenbereich, an welchem die Gasphase und die Flüssigphase aneinander angrenzen.

Die Füllhöhe, bis zu welcher die Behandlungskammer mit dem flüssigem Behandlungsmittel befüllt ist, ist vorzugsweise flexibel einstellbar. Dadurch sind die Gasphase und die Flüssigphase im Innenraum der Behandlungskammer je nach Füllstand des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer unterschiedlich groß. Der Grenzflächenbereich kann an der Oberfläche eines teilweise in das Bad des flüssigen Behandlungsmittels eingetauchten Werkstücks je nach Füllstand des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer an verschiedenen Bereichen des zu behandelnden Werkstücks angeordnet sein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
In den Zeichnungen zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Behandeln von Werkstücken, welche eine Behandlungskammer zur Aufnahme mindestens eines Werkstücks und eines Bades eines flüssigen Behandlungsmittels, eine Druckänderungsvorrichtung zum zyklischen Ändern des Drucks in der Behandlungskammer, während Behandlungsmittel sich in der Behandlungskammer befindet, eine Erwärmungsvorrichtung, mittels welcher das mindestens eine Werkstück zumindest bereichsweise erwärmbar ist, während das betreffende Werkstück sich zumindest teilweise außerhalb des Bades des flüssigen Behandlungsmittels befindet, und eine Einrichtung zum zumindest teilweisen Eintauchen des erwärmten Werkstücks in das Bad des Behandlungsmittels umfasst, wobei die Druckänderungsvorrichtung beispielsweise einen Abscheider und eine Vakuumpumpe als Vakuumerzeuger umfasst; und
2 ein Schaubild, welches den Verlauf des Drucks in der Behandlungskammer in Abhängigkeit von der Behandlungszeit während eines zyklischen Druckwechselvorgangs darstellt.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Eine in 1 schematisch dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete Vorrichtung zum Behandeln von Werkstücken 102 umfasst eine Behandlungskammer 104 zur Aufnahme jeweils mindestens eines Werkstücks 102 in einem Innenraum der Behandlungskammer 104, welcher von einer Wandung 108 der Behandlungskammer umgeben ist.
Um ein Werkstück 102 in den Innenraum der Behandlungskammer 104 einbringen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Behandlungskammer 104 einen Tank 110 umfasst, welcher mit einem Behandlungsmittel 112, beispielsweise einem Passiviermittel 114, bis zu einem Höchststand 118 befüllbar und mittels eines Deckels 116 verschließbar ist.
Um die Behandlungskammer 104 mit Behandlungsmittel, beispielsweise Passiviermittel, befüllen zu können, ist der Innenraum 106 der Behandlungskammer 104 über eine Zuleitung 120 mit einem Vorlagebehälter 122 verbunden.
Die Zuleitung 120 ist mittels eines in derselben angeordneten Ventils 124 öffenbar oder schließbar.
Die Zuleitung 120 mündet in einem Reinbereich 126 des Vorlagebehälters 122, welcher mit einem für einen Behandlungsvorgang in der Behandlungskammer 104 aufbereiteten Behandlungsmittel, beispielsweise einem Passiviermittel, befüllt ist.
Der Reinbereich 126 ist durch eine Trennwand 128 von einem Schmutzbereich 130 des Vorlagebehälters 122 getrennt.
Am oberen Rand der Trennwand 128 befindet sich ein Überlauf 132, über welchen Behandlungsmittel aus dem Reinbereich 126 in den Schmutzbereich 130 gelangen kann.
Das im Schmutzbereich 130 befindliche Behandlungsmittel wird für die Verwendung in der Behandlungskammer 104 aufbereitet, indem es über eine Filtrationsleitung 134 aus dem Schmutzbereich 130 des Vorlagebehälters 122 in den Reinbereich 126 des Vorlagebehälters 122 überführt wird.
In der Filtrationsleitung 134 sind eine Filtrationspumpe 136, ein Filter 138 und ein Durchflussbegrenzer 140 angeordnet.
Eine Entleerung des Behandlungsmittels aus dem Innenraum 106 der Behandlungskammer 104 ist mittels einer Entleerungsleitung 148 möglich, welche vorzugsweise an einem tiefsten Punkt des Innenraums 106 der Behandlungskammer 104 angeschlossen ist und in den Schmutzbereich 130 des Vorlagebehälters 122 mündet.
Die Entleerungsleitung 148 ist mittels eines in derselben angeordneten Ventils 150 öffenbar und verschließbar.
Zur Überwachung des Behandlungsvorgangs in der Behandlungskammer 104 ist die Behandlungskammer 104 mit verschiedenen Sensoren versehen, insbesondere mit einem Drucksensor 152, einem Temperatursensor 154, einem unteren Niveausensor 156 und/oder einem oberen Niveausensor 158.
Mittels des unteren Niveausensors 156 wird ermittelt, ob der Innenraum 106 der Behandlungskammer 104 vollständig von Behandlungsmittel entleert ist.
Mit dem oberen Niveausensor 158 wird festgestellt, ob der Innenraum 106 der Behandlungskammer 104 vollständig mit flüssigem Behandlungsmittel gefüllt ist.
Alternativ oder ergänzend zu den vorstehend genannten und in 1 zeichnerisch dargestellten Sensoren kann die Vorrichtung 100 zum Behandeln von Werkstücken 102 einen oder mehrere der in der vorstehenden Beschreibung erwähnten Sensoren umfassen.
Um den Druck in der Behandlungskammer 104 zyklisch ändern zu können, umfasst die Vorrichtung 100 zum Behandeln von Werkstücken 102 ferner eine Druckänderungsvorrichtung 160, welche bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Evakuierungsventil 296, einen Abscheider 166 und einen Vakuumerzeuger 168 umfasst.
Das Evakuierungsventil 296 ist über eine Druckänderungsleitung 172 mit einem Druckänderungsausgang 174 der Behandlungskammer 104 verbunden.
Ferner ist das Evakuierungsventil 296 über eine Evakuierungsleitung 178 mit einem Eingang 180 des Abscheiders 166 verbunden.
Durch den Eingang 180 gelangt aus dem Innenraum 106 der Behandlungskammer 104 stammendes Gas, welches mit einem Dampf des Behandlungsmittels und/oder mit Tröpfchen des Behandlungsmittels beladen ist, in den Innenraum 182 des Abscheiders 166, der beispielsweise als ein Zyklon ausgebildet sein kann, um in dem eintretenden Gasstrom enthaltene Tröpfchen durch Zentrifugalwirkung aus dem Gasstrom abzuscheiden.
Ferner kann der Abscheider 166 eine Kondensationsvorrichtung 184 enthalten, welche beispielsweise Prallplatten und/oder ein Traggestrick und/oder einen gekühlten Wärmetauscher umfasst, an denen Dampf des Behandlungsmittels kondensieren und so aus dem durch den Abscheider 166 strömenden Gasstrom abgetrennt werden kann.
Der mittels des Abscheiders 166 von Tröpfchen und/oder von Dampf des Behandlungsmittels befreite Gasstrom gelangt durch eine Saugleitung 186 zu einem saugseitigen Eingang 188 des Vakuumerzeugers 168.
Der Vakuumerzeuger 168 kann beispielsweise als eine Vakuumpumpe 190, vorzugsweise als eine Verdränungsvakuumpumpe, ausgebildet sein.
Über einen druckseitigen Ausgang 192 des Vakuumerzeugers 168 gelangt der Gasstrom dann in eine Druckleitung 194 und von dort beispielsweise in die Umgebung der Vorrichtung 100.
Die Druckänderungsvorrichtung 160 umfasst ferner ein Belüftungsventil 298.
Das Belüftungsventil 298 ist über die (sich verzweigende) Druckänderungsleitung 172 mit dem Druckänderungsausgang 174 der Behandlungskammer 104 verbunden.
Ferner ist das Belüftungsventil 298 an eine Belüftungsleitung 198 angeschlossen, durch welche Umgebungsluft dem Belüftungsventil 298 zuführbar ist.
Die Druckänderungsvorrichtung 160 ist von einem Evakuierungszustand, in welchem das an die Evakuierungsleitung 178 angeschlossene Evakuierungsventil 296 geöffnet und das an die Belüftungsleitung 198 angeschlossene Belüftungsventil 298 geschlossen ist, in einen Belüftungszustand umschaltbar, in welchem das an die Belüftungsleitung 198 angeschlossene Belüftungsventil 298 geöffnet und das an die Evakuierungsleitung 178 angeschlossene Evakuierungsventil 296 geschlossen ist.
Ferner kann die Druckänderungsvorrichtung 160 in einen Haltezustand geschaltet werden, in dem sowohl das Evakuierungsventil 296 als auch das Belüftungsventil 298 geschlossen ist, so dass der Druck in der Behandlungskammer 104 im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Die Umschaltung des Evakuierungsventils 296 und/oder des Belüftungsventils 298 zwischen dem geöffneten und dem geschlossenen Zustand kann grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen, beispielsweise mechanisch, elektromechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch.
Die Vorrichtung 100 umfasst ferner eine Erwärmungseinrichtung 300, mittels welcher das mindestens eine Werkstück 102 zumindest bereichsweise erwärmbar ist, während das betreffende Werkstück 102 sich zumindest teilweise außerhalb des Bades 106 des Behandlungsmittels 112 befindet.
Eine solche Erwärmungsvorrichtung 300 kann insbesondere eine im Innenraum der Behandlungskammer 104 angeordnete Strahlungsquelle 302 umfassen.
Die Strahlungsquelle 302 ist so ausgebildet, dass mittels derselben das mindestens eine Werkstück 102 durch Beaufschlagen des Werkstücks 102 mit elektromagnetischer Strahlung erwärmbar ist.
Dabei kann die elektromagnetische Strahlung beispielsweise eine Wellenlänge im Infrarot-Bereich oder im Mikrowellenbereich aufweisen.
Die Strahlungsquelle 302 kann beispielsweise als eine Heizlampe oder als ein Laser ausgebildet sein.
Der Innenraum der Behandlungskammer 104 ist mit dem Bad 106 des Behandlungsmittels 112 bis zu einer Füllhöhe befüllt, auf welcher sich ein Badspiegel 304 des Bads 106 des Behandlungsmittels 112 befindet.
Die Höhe des Badspiegels 304 in der Behandlungskammer 104 ist durch Betätigung des Ventils 124 in der Zuleitung 120 und/oder durch Betätigung des Ventils 150 in der Entleerungsleitung 148 auf eine gewünschte Höhe einstellbar.
Durch Öffnen des Ventils 124 in der Zuleitung 120 bei geschlossenem Ventil 150 in der Entleerungsleitung 148 wird die Höhe des Badspiegels 304 angehoben.
Durch Öffnen des Ventils 150 in der Entleerungsleitung 148 bei geschlossenem Ventil 124 in der Zuleitung 120 wird die Höhe des Badspiegels 304 abgesenkt.
In 1 sind drei verschiedene Höhen des Badspiegels 304 schematisch dargestellt.
Der unterste Badspiegel 304 liegt auf einer Höhe, bei welcher das zu behandelnde Werkstück 102 vollständig aus dem Bad 106 des Behandlungsmittels 112 ausgetaucht ist.
Der Badspiegel 304' befindet sich auf einer größeren Höhe als der Badspiegel 304. Wenn die Behandlungskammer 104 bis zu dem Badspiegel 304' mit dem flüssigen Behandlungsmittel 112 gefüllt ist, so befindet sich das zu behandelnde Werkstück 102 teilweise unterhalb des Behandlungsspiegels 304', innerhalb des Behandlungsbads 106, und teilweise oberhalb des Behandlungsspiegels 304', also außerhalb des Behandlungsbads 106.
Wenn die Behandlungskammer 104 bis zu dem Badspiegel 304" mit dem flüssigen Behandlungsmittel gefüllt ist, so ist das zu behandelnde Werkstück 102 vollständig in das Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 eingetaucht.
Die Strahlungsquelle 302 befindet sich vorzugsweise oberhalb des obersten Badspiegels 304".
Die Ventile 124 und 150 bilden Bestandteile einer Füllstandsänderungseinrichtung 306 der Vorrichtung 100, mit welcher der Füllstand des flüssigen Behandlungsmittels 112 in der Behandlungskammer 104 und somit die Position des Badspiegels 304 veränderbar ist.
Durch Absenkung des Füllstands mittels der Füllstandsänderungsvorrichtung 306 kann das zu behandelnde Werkstück 102 aus dem Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels ausgetaucht werden.
Durch Erhöhen des Füllstands des flüssigen Behandlungsmittels 112 in der Behandlungskammer 104 kann das zu behandelnde Werkstück 102 in das Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 eingetaucht werden.
Die Füllstandsänderungsvorrichtung 306 bildet somit einen Bestandteil einer Einrichtung 308 zum zumindest teilweisen Eintauchen des zu behandelnden Werkstücks 102 in das Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112.
Die Einrichtung 308 zum zumindest teilweisen Eintauchen des Werkstücks 102 in das Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 kann alternativ oder zusätzlich zu der Füllstandsänderungsvorrichtung 306 eine (nicht dargestellte) Werkstückbewegungsvorrichtung umfassen, mittels welcher das zu behandelnde Werkstück 102 zumindest teilweise in das Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 eintauchbar und/oder zumindest teilweise aus dem Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 austauchbar ist.
Eine solche Werkstückbewegungsvorrichtung kann eine lineare Bewegungsvorrichtung umfassen, mittels welcher das mindestens eine Werkstück 102 in einer linearen Bewegungsrichtung bewegbar ist, beispielsweise in Richtung der Vertikalen 310.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Werkstückbewegungsvorrichtung eine Bewegungsvorrichtung umfassen, mittels welcher das mindestens eine Werkstück rotatorisch bewegbar ist, beispielsweise um eine - vorzugsweise horizontal ausgerichtete - Drehachse drehbar ist.
Durch eine solche Drehbewegung kann beispielsweise ein Teil des zu behandelnden Werkstücks 102 in das Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 eingetaucht werden, während gleichzeitig ein anderer Teil des zu behandelnden Werkstücks 102 aus dem Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 ausgetaucht wird.
Grundsätzlich kann die Werkstückbewegungsvorrichtung aber beliebig viele Bewegungsfreiheitsgrade aufweisen, längs welcher das mindestens eine Werkstück bewegbar ist.
Ein besonders einfacher Aufbau der Werkstückbewegungsvorrichtung ergibt sich, wenn die Werkstückbewegungsvorrichtung nur einen Bewegungsfreiheitsgrad aufweist, wobei dieser Bewegungsfreiheitsgrad insbesondere ein linearer Bewegungsfreiheitsgrad oder ein rotatorischer Bewegungsfreiheitsgrad sein kann.
Alle schaltbaren Ventile der Vorrichtung 100, die Erwärmungseinrichtung 300, die Füllstandsänderungsvorrichtung 306 und gegebenenfalls auch die Werkstückbewegungsvorrichtung sowie die Sensoren, beispielsweise der Drucksensor 152, der Temperatursensor 154, der untere Niveausensor 156 und der obere Niveausensor 158, sind mittels (nicht dargestellter) Signal- und Steuerungsleitungen an eine (nicht dargestellte) Steuerungsvorrichtung der Vorrichtung 100 zum Behandeln von Werkstücken 102 angeschlossen, so dass die Steuervorrichtung Signale von den Sensoren empfangen und weiterverarbeiten kann, die schaltbaren Ventile von einem Zustand in den anderen Zustand schalten kann sowie die Erwärmungseinrichtung 300, die Füllstandsänderungsvorrichtung 306 und gegebenenfalls die Werkstückbewegungsvorrichtung steuern kann.
Die Steuervorrichtung der Vorrichtung 100 ist vorzugsweise programmierbar, so dass ein Steuerprogramm zur Steuerung eines Verfahrens zum Behandeln von Werkstücken 102 mittels der Steuervorrichtung und der von ihr gesteuerten Sensoren und Aktoren durchführbar ist.
Im Betrieb der Vorrichtung 100 in dem Abscheider 166 angesammeltes Kondensat kann mittels einer Kondensatschleuse 200 aus dem Innenraum 182 des Abscheiders 166 entnommen werden.
Die Kondensatschleuse 200 umfasst ein erstes, an einem Kondensatausgang 202 des Abscheiders 166 angeschlossenes erstes Schleusenventil 204, ein stromabwärts von dem ersten Schleusenventil 204 angeordnetes zweites Schleusenventil 206 und einen zwischen dem ersten Schleusenventil 204 und dem zweiten Schleusenventil 206 angeordneten Schleusenraum 208.
Das im Abscheider 166 abgeschiedene Kondensat gelangt durch Öffnen des ersten Schleusenventils 204 bei gleichzeitig geschlossenem zweiten Schleusenventil 206 in den Schleusenraum 208 der Kondensatschleuse 200.
Nach dem Befüllen des Schleusenraums 208 mit Kondensat wird das erste Schleusenventil 204 geschlossen und das zweite Schleusenventil 206 geöffnet.
Das zweite Schleusenventil 206 ist über eine Kondensatleitung 210 mit dem Schmutzbereich 130 des Vorlagebehälters 122 verbunden, so dass das im Abscheider 166 abgeschiedene Kondensat über die Kondensatschleuse 200 in den Vorlagebehälter 122 gelangt.
Mittels der vorstehend beschriebenen Vorrichtung 100 zum Behandeln von Werkstücken wird ein Verfahren zum Behandeln, beispielsweise zum Passivieren, von Werkstücken wie folgt durchgeführt:

Vor dem Passivieren eines Werkstücks 102 müssen alle Oberflächen des Werkstücks 102 von allen filmischen, partikulären und sonstigen Verunreinigungen und von Rückständen von Reinigungsmitteln befreit sein. Vor dem Passivierungsvorgang findet daher eine intensive Reinigung des Werkstücks 102 mit anschließendem Spülen aller Oberflächen des Werkstücks 102 statt.

Die Behandlungskammer 104 der Vorrichtung 100 ist mit einer Verschlusseinrichtung, beispielsweise mit einem Deckel 116, versehen.
Diese Verschlusseinrichtung ermöglicht ein luftdichtes Verschließen der Behandlungskammer 104.
Bei geöffneter Verschlusseinrichtung, insbesondere bei abgehobenem Deckel 116, wird das zu behandelnde Werkstück 102 in den Innenraum 106 der Behandlungskammer 104 eingebracht.
Das Werkstück 102 kann an einer Werkstückaufnahme 212 gehalten sein.
Nach dem Einbringen des Werkstücks 102 in den Innenraum 106 der Behandlungskammer 104 wird die Behandlungskammer 104 mittels der Verschlusseinrichtung luftdicht verschlossen.
Wenn noch kein Bad des Behandlungsmittels, insbesondere des Passiviermittels, im Innenraum 106 der Behandlungskammer 104 vorhanden ist, wird eine gewünschte Menge von flüssigem Behandlungsmittel aus dem Vorlagebehälter 122 durch die Zuleitung 120 angesaugt. Hierfür ist das Ventil 124 in der Zuleitung 120 geöffnet.
Die Druckänderungsvorrichtung 160 befindet sich zunächst in dem Evakuierungszustand, in welchem das Evakuierungsventil 296 geöffnet und das Belüftungsventil 298 geschlossen ist. Der Vakuumerzeuger 168, insbesondere die Vakuumpumpe 190, ist in Betrieb und saugt Gas, das mit Dampf des Behandlungsmittels und mit Tröpfchen des Behandlungsmittels beladen sein kann, durch die Druckänderungsleitung 172, die Evakuierungsleitung 178, den Abscheider 166 und die Saugleitung 186 zum saugseitigen Eingang 188 des Vakuumerzeugers 168.
Dabei werden mit dem abgesaugten Gas mitgeführte Tröpfchen des Behandlungsmittels im Abscheider 166 abgeschieden. Ferner kondensiert der mit dem Gas mitgeführte Dampf des Behandlungsmittels in der Kondensiervorrichtung 184 aus.
Das im unteren Bereich des Abscheiders 166 angesammelte flüssige Behandlungsmittel kann bei Erreichen eines vorgegebenen Füllstands oder nach einem vorgegebenen Betriebszeitintervall über die Kondensatschleuse 200 und die Kondensatleitung 210 dem Schmutzbereich 130 des Vorlagebehälters 122 zugeführt werden.
Der Abscheider 166 kann auch als Unterdruckspeicher dienen.
Durch das Ansaugen von flüssigem Behandlungsmittel 112 aus dem Vorlagebehälter 122 wird die Behandlungskammer 104 mit einem Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 bis zu einem Badspiegel 304 befüllt, wobei der Badspiegel 304 zunächst unterhalb des mindestens einen zu behandelnden Werkstücks 102 liegt.
Anschließend beginnt eine Behandlungsphase, in deren Verlauf mindestens ein Behandlungsbereich des mindestens einen zu behandelnden Werkstücks 102 mindestens einmal in das Bad 106 des Behandlungsmittels 112 eingetaucht wird und ein zyklischer Druckwechselvorgang in der Behandlungskammer 104 durchgeführt wird, während der Behandlungsbereich des mindestens einen zu behandelnden Werkstücks 102 in dem Bad 106 des Behandlungsmittels 112 eingetaucht ist.
Zu Beginn der Behandlungsphase wird die Erwärmungseinrichtung 306 von der Steuervorrichtung in einen aktiven Zustand geschaltet, in welchem die Erwärmungseinrichtung 300 das zu behandelnde Werkstück 102 zumindest teilweise erwärmt, beispielsweise durch Beaufschlagung mit elektromagnetischer Strahlung.
Dabei kann das mindestens eine zu behandelnde Werkstück 102 lokal, an einem Oberflächenbereich des Werkstücks 102, auf welchen die Erwärmungseinrichtung 300 einwirkt, beispielsweise auf eine Temperatur von mindestens ungefähr 200°C und höchstens ungefähr 800°C erwärmt werden.
Nach Ablauf der gewünschten Erwärmungsdauer oder nach Erreichen der gewünschten Erwärmungstemperatur wird der erwärmte Oberflächenbereich das erwärmten Werkstücks 102 in das Bad 106 des Behandlungsmittels 112 eingetaucht.
Das Eintauchen des Werkstücks 102 in das Bad 106 erfolgt durch eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück 102 und dem Badspiegel 304 des Bads 106.
Diese Relativbewegung kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass die Steuervorrichtung die Füllstandsänderungsvorrichtung 306 betätigt, um zusätzliches Behandlungsmittel aus dem Vorlagebehälter 122 in den Innenraum der Behandlungskammer 104 zuzuführen, wodurch der Badspiegel 304 auf eine höhere Position 304', bei welcher das erwärmte Werkstück 102 teilweise in das Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 eingetaucht ist, oder bis auf eine noch höhere Position 304", bei welcher das Werkstück 102 vollständig in das Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 eingetaucht ist, angehoben wird.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Relativbewegung zwischen dem Werkstück 102 und dem Badspiegel 304 auch dadurch bewirkt werden, dass die Steuervorrichtung die Werkstückbewegungsvorrichtung betätigt, wodurch zumindest der erwärmte Oberflächenbereich des mindestens einen zu behandelnden Werkstücks 102 in das Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 hinein gelangt.
Die Bewegung des behandelnden Werkstücks 102 kann dabei mindestens einen linearen Bewegungsfreiheitsgrad, beispielsweise parallel zur Vertikalen 310, und/oder mindestens einen rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad, beispielsweise eine Drehung um eine vorzugsweise horizontal ausgerichtete Drehachse, umfassen.
Der erwärmte Oberflächenbereich des Werkstücks 102 ist für eine gewisse Zeit wärmer als das flüssige Behandlungsmittel, in welches dieser Oberflächenbereich des Werkstücks 102 eingetaucht wird. Die in das erwärmte Werkstück eingebrachte Wärme wird von dem Werkstück 102 an der Grenzfläche des Werkstücks 102 zu dem Behandlungsmittel 112 an das Behandlungsmittel 112 übertragen.
Nun wird der Druck im Innenraum 106 der Behandlungskammer 104 von einem Ausgangsdruck (beispielsweise vom Atmosphärendruck bei ungefähr 1,0 bar) bis auf einen unteren Druckwert p_u verringert. Der untere Druckwert p_u ist so gewählt, dass der Dampfdruck des erwärmten Behandlungsmittels 112 im Bereich der Grenzfläche zwischen dem flüssigen Behandlungsmittel 112 und dem erwärmten Oberflächenbereich des Werkstücks 102 unterschritten wird. Nach Erreichen des unteren Druckwerts p_u wird der Druck in der Behandlungskammer 104 während einer Druckwechseldauer zyklisch geändert, das heißt von dem unteren Druckwert p_u bis zu einem oberen Druckwert p_o erhöht und dann wieder auf den unteren Druckwert p_u abgesenkt (siehe 2).
Dieser Vorgang kann sich insbesondere periodisch wiederholen.
Zwischen den Druckanstiegsphasen und Druckreduzierungsphasen kann der Druck in der Behandlungskammer 104 bei dem unteren Druckwert p_u oder bei dem oberen Druckwert p_o verweilen, indem die Druckänderungsvorrichtung 160 in einen Haltezustand geschaltet wird, in welchem das Evakuierungsventil 296 und das Belüftungsventil 298 geschlossen sind.
Zur Erhöhung des Drucks in der Behandlungskammer 104 wird die Druckänderungsvorrichtung 160 von der Steuervorrichtung in den Belüftungszustand geschaltet, in welchem das Evakuierungsventil 296 geschlossen ist und das Belüftungsventil 298 geöffnet ist, so dass Umgebungsluft durch die Belüftungsleitung 198 und die Druckänderungsleitung 172 in den Innenraum 106 der Behandlungskammer 104 gelangt.
Der untere Druckwert p_u beträgt vorzugsweise mindestens 20 mbar und/oder vorzugsweise höchstens 500 mbar, insbesondere höchstens 300 mbar.
Der obere Druckwert p_o beträgt vorzugsweise mindestens 700 mbar und/oder vorzugsweise höchstens 1 bar.
Die Zyklusdauer t₁ eines vollständigen Druckzyklus beträgt vorzugsweise mindestens 1 Sekunde, insbesondere mindestens 3 Sekunden, besonders bevorzugt mindestens 5 Sekunden.
Ferner beträgt die Zyklusdauer t₁ eines vollständigen Druckzyklus vorzugsweise höchstens 30 Sekunden, besonders bevorzugt höchstens 10 Sekunden.
Der Ausgangsdruck in der Behandlungskammer 104 vor dem Eintauchen des erwärmten Oberflächenbereichs des Werkstücks 102 in das Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 kann auch unterhalb des Atmosphärendrucks liegen, vorzugsweise bei höchstens 0,8 bar, um nach dem Eintauchen rasch den Dampfdruck des Behandlungsmittels 112 an der Grenzfläche zum erwärmten Oberflächenbereich des Werkstücks 102 unterschreiten zu können.
Wenn das Werkstück 102 enge Rohre, sogenannte Kapillarrohre, aufweist, so ist es günstig, wenn diese Kapillarrohre im Wesentlichen vertikal ausgerichtet sind, wobei ein Ende jeden Rohres in das Behandlungsmittel 112 ragt und das entgegengesetzte Ende des Rohres in den mit Gas befüllten Bereich des Innenraums der Behandlungskammer 104 ragt. Durch den hydrostatischen Druck wird dann das Behandlungsmittel in die Kapillarrohre eingesaugt.
Durch diesen Vorgang wird zuverlässig das Fluid ausgetauscht, welches durch Vorprozesse an der Oberfläche des Werkstücks 102 oder in Bohrungen oder Kapillaren des Werkstücks 102 vorhanden ist.
Hierdurch wird während des Behandungsvorgangs sichergestellt, dass das Behandungsmittel alle Oberflächen des Werkstücks 102 vollständig benetzen kann, so dass an allen Oberflächen des Werkstücks 102 die gewünschte Behandlung erfolgt.
Der Druckwechselvorgang, welcher zahlreiche Druckwechselzyklen umfasst, wird während einer Druckwechselzeit von vorzugsweise mindestens 1 Minute, insbesondere von mindestens 5 Minuten, besonders bevorzugt von mindestens 10 Minuten, durchgeführt.
Ferner wird der Druckwechselvorgang vorzugsweise während einer Druckwechselzeit von höchstens 60 Minuten, insbesondere von höchstens 30 Minuten, besonders bevorzugt von höchstens 20 Minuten, durchgeführt.
Wenn der durchzuführende Behandlungsvorgang ein Passiviervorgang ist, wird als Behandlungsmittel ein Passiviermittel verwendet.
Das Passiviermittel weist vorzugsweise die folgende chemische Zusammensetzung auf:

Basis des Passiviermittels ist VE-Wasser mit einer elektrischen Leitfähigkeit von maximal 10 µS/cm.

Das Passiviermittel enthält ferner Phosphorsäure in einer Konzentration von 1,5 Volumen-% bis 3 Volumen-%, Salpetersäure in einer Konzentration von 0,1 Volumen-% bis 0,5 Volumen-% und nichtionische Tenside in einer Konzentration von 0,05 Volumen-% bis 0,5 Volumen-%.
Alternativ hierzu kann als Passiviermittel beispielsweise eine wässrige Lösung von Salpetersäure verwendet werden, welche Salpetersäure in einem Anteil von mindestens 20 Volumen-% und höchstens 55 Volumen-%, insbesondere von höchstens 45 Volumen-%, besonders bevorzugt von höchstens 25 Volumen-%, enthält.
Ferner kann als alternatives Passiviermittel eine wässrige Lösung von Zitronensäure verwendet werden, wobei der Anteil der Zitronensäure vorzugsweise mindestens 4 Gewichts-% und/oder vorzugsweise höchstens 10 Gewichts-% beträgt.
Der pH-Wert des Passiviermittels liegt vorzugsweise bei mindestens 1,8 und/oder vorzugsweise bei höchstens 2,2.
Durch den zyklischen Druckwechsel in der Behandlungskammer 104 werden direkt an dem eingetauchten, zuvor erwärmten Oberflächenbereich des Werkstücks 102 oder der mehreren Werkstücke 102 Blasen erzeugt. Ein Teil dieser Blasen ist stabil und ändert im Verlauf der Druckwechsel sein Volumen; das Volumen der Blasen nimmt bei steigendem Druck ab und bei sinkendem Druck zu.
Durch diese Volumenänderungen werden Mikroströmungen im Bad 106 aus dem flüssigen Behandlungsmittel 112 und insbesondere in Hohlräumen des zu behandelnden Werkstücks 102 erzeugt.
In einer Phase niedrigen Drucks dehnen sich die stabilen Blasen in den Kapillaren des Werkstücks 102 aus, wodurch Fluid aus den Kapillaren ausgestoßen wird.
In einer anschließenden Phase mit höherem Druck ziehen sich die stabilen Blasen zusammen, wodurch Fluid in die Kapillaren eingesaugt wird.
Ein anderer Teil der Blasen ist nicht stabil, sondern als transiente Kavitationsblasen ausgebildet. Diese transienten Kavitationsblasen implodieren bei Erhöhung des Drucks in der Behandlungskammer 104, was zu sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten an der Oberfläche des Werkstücks 102 führt.
Die Mikroströmungen in dem Bad 106 aus dem flüssigen Behandlungsmittel 112 bewirken einen sehr effektiven Austausch des Fluids an den Oberflächen des Werkstücks 102, besonders an den Oberflächen von Bohrungen und/oder Kapillaren des Werkstücks 102.
Eine hohe Konzentration von Sauerstoff an der Oberfläche eines zu passivierenden Werkstücks 102 begünstigt die Entstehung von Oxiden und somit die Entstehung einer Passivierungsschicht.
Bei einer besonderen Ausgestaltung des Behandlungsverfahrens als Passivierungsverfahren wird daher die Sauerstoffkonzentration in dem Passiviermittel innerhalb der Behandlungskammer 104 durch mindestens einen Messsensor erfasst.
Wenn die Sauerstoffkonzentration im Passiviermittel einen unteren Grenzwert unterschreitet, wird durch Zufuhr von Luft in den unteren Bereich der Behandlungskammer 104 die Sauerstoffkonzentration angehoben. Um eine solche Luftzufuhr in das Passiviermittel zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass die Behandlungskammer 104 mit mindestens einer Perldüse versehen ist.
Der Grenzwert der Sauerstoffkonzentration, unterhalb welcher eine Zufuhr von Sauerstoff zu dem Passiviermittel durchgeführt wird, liegt vorzugsweise bei mindestens 5 mg/l und/oder vorzugsweise bei höchstens 8 mg/l.
Um die Erzeugung von Mikroströmungen direkt an der Oberfläche eines zu behandelnden Werkstücks 102 in Kombination mit den zyklischen Druckwechseln zu begünstigen und somit einen noch stärkeren Austausch der Fluide zu erhalten, kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung 100 mit mindestens einem Ultraschallschwinger 214 versehen ist, mittels welchem das Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 im Innenraum der Behandlungskammer 104 und/oder das Werkstück 102 mit Ultraschall beaufschlagbar ist.
Die Ultraschallfrequenz beträgt dabei vorzugsweise mindestens 20 kHz, besonders bevorzugt mindestens 25 kHz.
Ferner beträgt die Ultraschallfrequenz vorzugsweise höchstens 120 kHz, besonders bevorzugt höchstens 80 kHz.
Die mittels des Ultraschallschwingers 214 oder mittels mehrerer Ultraschallschwinger 214 in den Innenraum der Behandlungskammer 104 eingekoppelte Ultraschallleistung beträgt vorzugsweise mindestens 5 Watt pro Liter flüssiges Behandlungsmittel 112 in der Behandlungskammer 104, besonders bevorzugt mindestens 8 Watt pro Liter flüssiges Behandlungsmittel 112 in der Behandlungskammer 104.
Ferner beträgt die in die Behandlungskammer 104 eingekoppelte Ultraschallleistung vorzugsweise höchstens 20 Watt pro Liter flüssiges Behandlungsmittel 112 in der Behandlungskammer 104, besonders bevorzugt höchstens 15 Watt pro Liter flüssiges Behandlungsmittel 112 in der Behandlungskammer 104.
Durch eine Amplitudenmodulation der Ultraschallschwingungen und/oder durch eine Modulation der Ultraschallfrequenz (sogenannte „Sweep“-Funktion) kann die Wirkung der Beaufschlagung des Bads 106 aus dem flüssigen Behandlungsmittel 112 und/oder des Werkstücks 102 weiter verstärkt werden und die Wirkung der Ultraschallbeaufschlagung gleichmäßig auf alle Oberflächen des zu behandelnden Werkstücks 102 verteilt werden.
Wenn die gewünschte Anzahl von Druckwechselzyklen oder die gewünschte Druckwechselzeit erreicht ist, wird das zu behandelnde Werkstück 102 wieder aus dem Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 ausgetaucht, so dass das mindestens eine zu behandelnde Werkstück 102 vorzugsweise wieder vollständig oberhalb des Badspiegels 304 angeordnet ist.
Nun wird ein weiterer Druckwechselvorgang durchgeführt, während ein zuvor ins Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 eingetauchter Behandlungsbereich des Werkstücks 102 aus dem Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 ausgetaucht ist.
Dieser Druckwechselvorgang kann ebenso wie der vorstehend unter Bezugnahme auf die 2 beschriebene Druckwechselvorgang durchgeführt werden. Wenn die gewünschte Anzahl von Druckwechselzyklen oder die gewünschte Druckwechselzeit erreicht ist, wird der Druckwechselvorgang beendet.
Wenn die gewünschte Gesamt-Behandlungsdauer noch nicht erreicht ist, wird der bisher beschriebene Behandlungsvorgang wiederholt, indem das mindestens eine Werkstück 102 mittels der Erwärmungseinrichtung 300 zumindest in einem Oberflächenbereich desselben erwärmt wird.
Dabei kann der erwärmte Oberflächenbereich des zu behandelnden Werkstücks 102 derselbe sein wie beim vorangegangen Erwärmungsvorgang, oder es kann bei dem weiteren Erwärmungsvorgang ein anderer Oberflächenbereich des Werkstücks 102 erwärmt werden.
Nach Erreichen der gewünschten Erwärmungszeit oder der gewünschten Erwärmungstemperatur wird das zu behandelnde Werkstück 102 (durch Betätigung der Füllstandsänderungsvorrichtung 306 und/oder der Werkstückbewegungsvorrichtung durch die Steuervorrichtung) wieder ganz oder teilweise in das Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 eingetaucht.
Anschließend wird bei zumindest teilweise in das Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 eingetauchtem Werkstück 102 ein weiterer Druckwechselvorgang mit einem oder mehreren Druckwechselzyklen der vorstehend beschriebenen Art durchgeführt.
Nach Erreichen der gewünschten Anzahl von Druckwechselzyklen oder der gewünschten Druckwechselzeit wird das zu behandelnde Werkstück 102 wieder aus dem Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 ausgetaucht, so dass das Werkstück 102 vorzugsweise vollständig oberhalb des Badspiegels 304 angeordnet ist.
Wenn schließlich die gewünschte Gesamt-Behandlungsdauer erreicht ist, wird der Druck im Innenraum der Behandlungskammer 104 reduziert, um Rückstände des flüssigen Behandlungsmittels aus Kapillaren des mindestens einen Werkstücks 102 zu entfernen.
Anschließend wird der Druck in der Behandlungskammer 104 durch Öffnen des Belüftungsventils 298 auf Atmosphärendruck erhöht, und das mindestens eine behandelte Werkstück 102 wird aus dem Innenraum der Behandlungskammer 104 ausgebracht.
Für viele Anwendungen dürfen die mittels der Vorrichtung 100 behandelten, beispielsweise passivierten, Werkstücke 102 für die Weiterverarbeitung keine Rückstände des flüssigen Behandlungsmittels 112, beispielsweise des Passiviermittels, an ihren Oberflächen aufweisen. Insbesondere dann, wenn ein behandeltes Werkstück 102 eine Kavität aufweist, muss durch einen geeigneten Prozess sichergestellt werden, dass das flüssige Behandlungsmittel 112 ausreichend aus einer solchen Kavität ausgespült wird.
An den vorstehend beschriebenen Behandlungsvorgang kann sich daher ein Spülvorgang anschließen.
Als Spülflüssigkeit wird beispielsweise VE-Wasser verwendet.
Zur Durchführung des Spülvorgangs wird das Behandlungsmittel 112 über das geöffnete Ventil 150 und die Entleerungsleitung 148 in den Vorlagebehälter 122 entleert.
Anschließend wird der Innenraum 106 der Behandlungskammer 104 zumindest teilweise mit der Spülflüssigkeit befüllt, mittels einer (zeichnerisch nicht dargestellten) Spülflüssigkeitszufuhr.
Während des Spülvorgangs kann der Druck in der Behandlungskammer 104 ebenfalls zyklisch geändert werden, wie dies vorstehend im Zusammenhang mit dem Behandlungsvorgang beschrieben worden ist.
Durch die zyklischen Druckwechsel wird die Spülflüssigkeit in die Engstellen und Kapillaren des behandelten Werkstücks 102 eingespült, wodurch zugleich das Behandlungsmittel 112 ausgespült wird.
Die Spülwirkung und damit die Entfernung des flüssigen Behandlungsmittels 112 von den Oberflächen des Werkstücks 102 kann durch eine Beaufschlagung des Bads der Spülflüssigkeit und/oder des Werkstücks 102 in der Behandlungskammer 104 mittels Ultraschall, beispielsweise durch den Ultraschallschwinger 214, begünstigt werden, insbesondere durch die Erzeugung von oberflächennahen Mikroströmungen.
Eine alternative Ausführungsform eines Verfahrens zum Behandeln eines Werkstücks 102 kann mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung 100 zur Behandlung von Werkstücken 102 wie folgt durchgeführt werden:

Ein zu behandelndes Werkstück 102 wird in den Innenraum der Behandlungskammer 104 eingebracht.

Der Innenraum der Behandlungskammer 104 wird mit flüssigem Behandlungsmittel aus dem Vorlagebehälter 122 gefüllt, bis das Werkstück 102 zumindest teilweise in das Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 eingetaucht ist (beispielsweise bis zu dem Badspiegel 304' in 1).
Ein oberhalb des Badspiegels 304' des flüssigen Behandlungsmittel 112 liegender Bereich des zu behandelnden Werkstücks 102 wird mittels Strahlungswärme aus der Strahlungsquelle 302 erwärmt.
Der Druck im Innenraum der Behandlungskammer 104 wird (beispielsweise innerhalb einer Evakuierzeit von vorzugsweise mindestens einer Sekunde und/oder vorzugsweise höchstens drei Sekunden) bis auf den Dampfdruck des Behandlungsmittels erniedrigt.
Der erwärmte Bereich des zu behandelnden Werkstücks 102 wird durch Drehen des Werkstücks 102 um eine horizontale Drehachse um einen Winkel von 180° in das Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 eingetaucht.
Optional wird das Werkstück 102 während einer Haltezeit in der um 180° gedrehten Stellung belassen.
Durch die lokale Erwärmung des flüssigen Behandlungsmittels 112 in dem an den nunmehr eingetauchten erwärmten Bereich des Werkstücks 102 angrenzenden Bereich wird dort der Dampfdruck des Behandlungsmittels unterschritten und eine Blasenbildung bewirkt.
Anschließend wird der Druck im Innenraum der Behandlungskammer 104 durch Belüften mittels des Belüftungsventils 298 um eine Druckdifferenz, welche vorzugsweise mindestens 150 mbar und/oder vorzugsweise höchstens 500 mbar beträgt, erhöht.
Optional wird der Druck in dem Innenraum der Behandlungskammer 104 während einer Haltezeit auf dem erhöhten Niveau belassen.
Der in dieser Stellung des Werkstücks 102 aus dem Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 ausgetauchte Bereich des Werkstücks wird mittels Strahlungswärme aus der Strahlungsquelle 302 erwärmt.
Anschließend wird der Druck im Innenraum der Behandlungskammer 104 während einer Evakuierzeit von vorzugsweise mindestens einer Sekunde und/oder vorzugsweise höchstens 3 Sekunden wieder bis auf den Dampfdruck des Behandlungsmittels erniedrigt.
Das zu behandelnde Werkstück 102 wird erneut um einen Winkel von 180° um die horizontale Drehachse gedreht, so dass nunmehr der während der zweiten Erwärmungsphase erwärmte Bereich des Werkstücks 102 in das Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 eingetaucht wird.
Optional verbleibt das Werkstück 102 während einer Haltezeit in dieser - erneut um 180° gedrehten - Stellung.
Durch die lokale Erhöhung der Temperatur des flüssigen Behandlungsmittels 112 in dem Bereich, welcher dem Bereich des Werkstücks 102, der in der zweiten Erwärmungsphase erwärmt worden ist, benachbart ist, wird eine Blasenbildung erzeugt.
Der Druck im Innenraum der Behandlungskammer 104 wird erneut um eine Druckdifferenz, welche vorzugsweise mindestens 150 mbar und/oder vorzugsweise höchstens 500 mbar beträgt, durch Belüften mittels des Belüftungsventils 298 erhöht.
Anschließend kann der vorstehend beschriebene Behandlungsvorgang einmal oder mehrmals wiederholt werden.
Nach Ablauf der vorgesehenen Gesamt-Behandlungsdauer wird der Innenraum der Behandlungskammer 104 mittels des Belüftungsventils 298 bis auf Atmosphärendruck belüftet, und das behandelte Werkstück 102 wird aus dem Innenraum der Behandlungskammer 104 entnommen.
Während des gesamten Behandlungsvorgangs oder zumindest während eines Teils des Behandlungsvorgangs kann das zu behandelnde Werkstück 102 und/oder das Bad 106 des flüssigen Behandlungsmittels 112 mittels eines oder mehrerer Ultraschallschwinger 214 mit Ultraschall beaufschlagt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2009055834 A2 [0002]

Claims

Verfahren zur Behandlung eines Werkstücks (102), umfassend Folgendes: - Einbringen mindestens eines Werkstücks (102) in eine Behandlungskammer (104); - Bereitstellen eines Bads (106) eines flüssigen Behandlungsmittels (112) in der Behandlungskammer (104); - zyklisches Ändern des Drucks in der Behandlungskammer (104), während das Behandlungsmittel sich in der Behandlungskammer (104) befindet; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner Folgendes umfasst: - Durchführen mindestens eines Druckwechselvorgangs in der Behandlungskammer (104), in dessen Verlauf der Druck in der Behandlungskammer (104) mindestens einmal verringert und mindestens einmal erhöht wird, während mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks (102) sich außerhalb des Bads (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) befindet; und - Durchführen mindestens eines Druckwechselvorgangs in der Behandlungskammer (104), in dessen Verlauf der Druck in der Behandlungskammer (104) mindestens einmal verringert und mindestens einmal erhöht wird, während der mindestens eine Behandlungsbereich des mindestens einen Werkstücks (102) sich innerhalb des Bads des flüssigen Behandlungsmittels (112) befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwechselvorgang, der durchgeführt wird, während der mindestens eine Behandlungsbereich des mindestens einen Werkstücks (102) sich außerhalb des Bads (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) befindet, mehrere Phasen, in denen der Druck in der Behandlungskammer (104) verringert wird, und/oder mehrere Phasen, in denen der Druck in der Behandlungskammer (104) erhöht wird, umfasst, und/oder dass der Druckwechselvorgang, welcher durchgeführt wird, während der mindestens eine Behandlungsbereich des mindestens einen Werkstücks (102) sich innerhalb des Bads (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) befindet, mehrere Phasen, in denen der Druck in der Behandlungskammer (104) verringert wird, und/oder mehrere Phasen, in denen der Druck in der Behandlungskammer (104) erhöht wird, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckwechselvorgang in der Behandlungskammer (104) durchgeführt wird, während ein erster Behandlungsbereich eines ersten Werkstücks (102) sich außerhalb des Bads (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) befindet und ein zweiter Behandlungsbereich desselben Werkstücks (102) oder ein Behandlungsbereich eines zweiten Werkstücks (102) sich innerhalb des Bads (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks (102) durch eine Veränderung der Füllhöhe des Bads (106) des flüssigen Behandlungsmittels in der Behandlungskammer (104) in das Bad (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) eingetaucht oder aus dem Bad (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) ausgetaucht wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Veränderung der Füllhöhe des Bads (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) in der Behandlungskammer (104) flüssiges Behandlungsmittel (112) aus der Behandlungskammer (104) abgelassen wird oder flüssiges Behandlungsmittel (112) durch Förderung mittels einer Pumpe oder durch Förderung mittels eines Druckgradienten in die Behandlungskammer (104) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllhöhe des Bads (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) in der Behandlungskammer (104) durch Zuführen von flüssigem Behandlungsmittel (112) in die Behandlungskammer (104) oder durch Abführen von flüssigem Behandlungsmittel (112) aus der Behandlungskammer (104) auf einer konstanten Höhe gehalten wird, während mindestens ein Werkstück in das Bad (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) in der Behandlungskammer (104) eingetaucht wird oder mindestens ein Werkstück (102) aus dem Bad (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) in der Behandlungskammer (104) ausgetaucht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks (102) relativ zu der Behandlungskammer (104) linear und/oder rotatorisch bewegt wird, um den Behandlungsbereich in das Bad (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) einzutauchen oder um den Behandlungsbereich aus dem Bad (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) auszutauchen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Relativbewegung mindestens eines Behandlungsbereichs mindestens eines Werkstücks (102) relativ zu dem Bad (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) in der Behandlungskammer (104) synchronisiert mit einem Druckwechselvorgang in der Behandlungskammer (104) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegung mindestens eines Behandlungsbereichs mindestens eines Werkstücks (102) relativ zu dem Bad (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) in der Behandlungskammer (104) und/oder die Position mindestens eines Behandlungsbereichs mindestens eines Werkstücks (102) relativ zu dem Bad (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) in der Behandlungskammer (104) in Abhängigkeit von dem Druck in der Behandlungskammer (104) geregelt wird und/oder dass der Druck in der Behandlungskammer (104) abhängig von einer Bewegung mindestens eines Behandlungsbereichs mindestens eines Werkstücks (102) relativ zu dem Bad (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) in der Behandlungskammer (104) und/oder abhängig von der Position mindestens eines Behandlungsbereichs mindestens eines Werkstücks (102) relativ zu dem Bad (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) in der Behandlungskammer (104) geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks (102) in das Bad (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) eingetaucht wird, wenn der Druck in der Behandlungskammer (104) niedriger ist als der maximale Druck (p_o) während eines Druckwechselvorgangs in der Behandlungskammer (104).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks (102) aus dem Bad (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) in der Behandlungskammer (104) ausgetaucht wird, wenn der Druck in der Behandlungskammer (104) höher ist als der minimale Druck (p_u) während eines Druckwechselvorgangs in der Behandlungskammer (104).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Werkstück (102) und/oder das Bad (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) in der Behandlungskammer (104) mit Ultraschall beaufschlagt wird, während der Druck in der Behandlungskammer (104) geändert wird oder während einer Zwischenphase zwischen zwei Phasen, in denen der Druck in der Behandlungskammer (104) geändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Behandlungskammer (104) während eines Druckwechselvorgangs in der Behandlungskammer (104) bis auf den Umgebungsdruck oder über den Umgebungsdruck hinaus erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Behandlungskammer (104) durch Zufuhr eines Inertgases und/oder eines Reinstgases in die Behandlungskammer (104) erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks (102) während eines Druckwechselvorgangs in der Behandlungskammer (104) relativ zu der Behandlungskammer (104) bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass während der Behandlung eines Werkstücks (102) in der Behandlungskammer (104) mindestens zwei Druckwechselvorgänge durchgeführt werden, die sich hinsichtlich mindestens eines Parameters voneinander unterscheiden, wobei der sich unterscheidende Parameter beispielsweise ein minimaler Druck (p_u) während des Druckwechselvorgangs, ein maximaler Druck (p_o) während des Druckwechselvorgangs, eine Zeitdauer, während welcher der Druck in der Behandlungskammer (104) verringert wird, und/oder eine Zeitdauer, während welcher der Druck in der Behandlungskammer (104) erhöht wird, ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Druckwechselvorgang mehrere zyklische Druckänderungen, bei welchen der Druck in der Behandlungskammer (104) stets oberhalb des Siededrucks des Behandlungsmittels (112) in der Behandlungskammer (104) liegt, und ein Halten des Drucks in der Behandlungskammer (104) beim Siededruck oder unterhalb des Siededrucks des Behandlungsmittels (112) in der Behandlungskammer (104) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Prozessparameter, beispielsweise der minimale Druck (p_u) während eines Druckwechselvorgangs, der maximale Druck (p_o) während eines Druckwechselvorgangs, die Zeitdauer, während welcher der Druck in der Behandlungskammer (104) verringert wird, die Zeitdauer, während welcher der Druck in der Behandlungskammer (104) erhöht wird, und/oder die Geschwindigkeit, mittels welcher mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks (102) relativ zu dem Bad (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) in der Behandlungskammer (104) bewegt wird, in Abhängigkeit von Messdaten mindestens eines Sensors, beispielsweise in Abhängigkeit von einer Temperatur, von einem Druck und/oder von einem Leitwert, verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks (102) während eines Druckwechselvorgangs und/oder außerhalb eines Druckwechselvorgangs erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Behandlungsbereich des mindestens einen Werkstücks (102) durch Beaufschlagung des Werkstücks (102) mit elektromagnetischer Strahlung, mit einem Plasma, mit Heißluft, mit einem Heißdampf, mit einem Trockendampf und/oder mit einem heißen flüssigen Medium, beispielsweise mit einem heißen Reinigungsmedium, erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Behandlungsbereich des mindestens einen Werkstücks (102) so erwärmt wird, dass die Temperatur des betreffenden Behandlungsbereichs über der Temperatur des flüssigen Behandlungsmittels (112) in dem Bad (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) in der Behandlungskammer (104) liegt.
Vorrichtung zum Behandeln von Werkstücken (102), umfassend - eine Behandlungskammer (104) zur Aufnahme mindestens eines Werkstücks (102) und eines Bads (106) eines flüssigen Behandlungsmittels (112); - eine Druckänderungsvorrichtung (160) zum Verringern und Erhöhen des Drucks in der Behandlungskammer (104), während Behandlungsmittel sich in der Behandlungskammer (104) befindet; und - eine Einrichtung (308) zum zumindest teilweisen Eintauchen mindestens eines Behandlungsbereichs mindestens eines Werkstücks (102) in das Bad (106) des flüssigen Behandlungsmittels.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) eine Erwärmungsvorrichtung (300) umfasst, mittels welcher mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks (102) erwärmbar ist, während der betreffende Behandlungsbereich des Werkstücks (102) sich außerhalb des Bads (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) in der Behandlungskammer (104) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmungsvorrichtung (300) so ausgebildet ist, dass mittels der Erwärmungsvorrichtung (300) mindestens ein Behandlungsbereich mindestens eines Werkstücks (102) durch Beaufschlagung des betreffenden Behandlungsbereichs des Werkstücks (102) mit elektromagnetischer Strahlung, mit einem Plasma, mit Heißluft, mit einem Heißdampf, mit einem Trockendampf und/oder mit einem heißen flüssigen Medium, beispielsweise mit einem Reinigungsmedium, erwärmbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Erwärmungsvorrichtung (300) mittels einer Abtrennvorrichtung von einem Dampfraum der Behandlungskammer (104) abtrennbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) mindestens einen Sensor zum Erfassen der Position mindestens eines Werkstücks (102), zum Erfassen einer Bewegung mindestens eines Werkstücks (102) relativ zu der Behandlungskammer (104) und/oder zum Erfassen mindestens eines Parameters des Bads (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei die Vorrichtung (100) eine Steuervorrichtung umfasst, mittels welcher die Druckänderungsvorrichtung (160) in Abhängigkeit von einem Signal mindestens eines Sensors zum Erfassen der Position mindestens eines Werkstücks (102), zum Erfassen einer Bewegung mindestens eines Werkstücks (102) relativ zu der Behandlungskammer (104) und/oder zum Erfassen mindestens eines Parameters des Bads (106) des flüssigen Behandlungsmittels (112) steuerbar ist.