DE102004063818A1 - Cleaning process for surfaces involves mechanically connecting surface of body to be cleaned to the layer or foil with piezoelectric properties - Google Patents

Abstract

The cleaning process involves connecting the surface of the body to be cleaned to a layer or foil which has piezoelectric properties, and which is coupled to an alternating current power supply. The piezoelectric layout or foil may itself be applied to the body to be cleaned. The piezoelectric layer or foil may be fitted to the underside or back of the body.

Description

Die Reinigung von angeschmutzten Oberflächen ist seit jeher ein großes technisches Problem. Grundlegend dabei ist, daß anhaftender Schmutz sich unter Zuhilfenahme eines Lösungsmittels (z.B. Wasser und/oder Alkohole, Tenside) leichter durch mechanische Reinigung entfernen läßt. So wird also der anhaftende Schmutz i.d.R. mit einem chemischen Lösungsmittel versetzt und anschließend mechanisch entfernt. Dazu sind aus der Literatur vielfältige Lösungen aus den Bereichen Wischer, Lappen, Bürsten o.dgl. bekannt, so z.B. in DE 197 45 686 A1 .The cleaning of soiled surfaces has always been a major technical problem. Fundamental here is that adhering dirt can be easily removed by mechanical cleaning with the aid of a solvent (eg water and / or alcohols, surfactants). Thus, the adhering dirt is usually mixed with a chemical solvent and then removed mechanically. For this purpose, various solutions from the fields of wipers, cloths, brushes or the like from the literature. known, eg in DE 197 45 686 A1 ,

Eine Besonderheit stellt die Reinigung von Oberflächen dar, die nur bzw. primär von einem Lösungsmittel, z.B. Wasser, benetzt sind. Hier ist aus dem Stand der Technik bekannt, die Oberflächen mittels geeigneter Vorrichtungen zu heizen, so daß das Lösungsmittel bzw. Wasser verdampft und die Oberfläche frei von anhaftenden Tropfen ist. Diese Lösung ist insbesondere bekannt aus dem Bereich der Badezimmerspiegel (De-Mister) sowie für die Außenspiegel von Kraftfahrzeugen. Solche Lösungen sind beispielsweise aus DE 195 05 206 A1 bekannt.A special feature is the cleaning of surfaces that are wetted only or primarily by a solvent, such as water. Here it is known from the prior art to heat the surfaces by means of suitable devices, so that the solvent or water evaporates and the surface is free of adhering drops. This solution is known in particular from the field of bathroom mirrors (De-Mister) and for the exterior mirrors of motor vehicles. Such solutions are for example DE 195 05 206 A1 known.

Bei diesen beiden vorangegangenen Lösungen zeigt sich, daß mit einem reinen Heizmechanismus eine Vorverschmutzung oder eine parallel zur dargestellten Benetzung mit Lösungsmittel auftretende Verschmutzung durch weitere Schmutzpartikel, die in dem besagten Lösungsmittel gelöst sind, nicht entfernt wird. Dies führt zu einer Anreicherung der Schmutzpartikel auf der Oberfläche, was in diesem Fall von Spiegeln zu einer wesentlichen Beeinträchtigung der Spiegelfunktion kommt.at these two previous solutions shows that with a pure heating mechanism, a pre-pollution or a parallel for the wetting shown with solvent contamination occurring by further dirt particles in the said solvent solved are, not removed. This leads to an accumulation of dirt particles on the surface, which in this case of mirrors to a significant impairment the mirror function comes.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Reinigung von Oberflächen zu benennen, welche ohne Zusatz von chemischen Reinigungsmitteln und ohne mechanische Unterstützung auskommt und dabei besonders einfach und ohne mechanische Verschleißteile aufgebaut ist.It is therefore an object of the invention, an apparatus and a method for cleaning surfaces to name, which without addition of chemical cleaning agents and without mechanical support gets along and is particularly simple and without mechanical wear parts is.

Beschreibung der Erfindungdescription the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Reinigung von Oberflächen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to an arrangement for cleaning surfaces after the preamble of claim 1.

Grundlegendes Prinzip der Erfindung ist die bekannte Tatsache, daß kleine Flüssigkeitströpfchen und auch kleine Festkörperpartikel durch geeignete Beaufschlagung mit Ultraschall in Schwingung versetzt werden können. Bei geeigneter Wahl von Amplitude und Frequenz des Ultraschalls, insbesondere bei Erreichen einer partikelbezogenen Resonanzfrequenz, können die durch die Schwingung induzierten Kräfte von Außen diejenigen inneren Kräfte übersteigen, die für den Zusammenhalt von Partikeln oder Tropfen, insbesondere also für die Anhaftung an Oberflächen, verantwortlich sind. Bekannte Kräfte sind hier z.B. die elektrostatischen Kräfte bzw. die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten. Bei Übersteigen dieser inneren, zusammenhaltenden Kräfte durch die von außen induzierten Kräfte werden die Partikel und Flüssigkeitstropfen in kleinere Tropfen oder Einheiten aufgeteilt bzw. vernebelt. Insgesamt ergibt sich so eine Verkleinerung der geometrischen Abmessung von Partikeln und Flüssigkeitstropfen. Sind die Partikel ausreichend klein, so reichen ihre der jeweiligen Partikel- bzw. Tropfenfläche proportionalen Bindungskräfte an eine Oberfläche nicht mehr aus, so daß sich diese von einer angeschmutzten Oberfläche lösen und durch die natürlichen Umgebungsbedingungen von dieser fortgetragen werden. Natürliche Umgebungs bedingungen können z.B. Luftströmungen oder Schwerkräfte sein. Insgesamt ergibt sich mit diesem Prinzip eine Reinigungswirkung verschmutzter Oberflächen.Understanding Principle of the invention is the known fact that small Liquid droplets and also small solid particles vibrated by suitable application of ultrasound can be. With a suitable choice of amplitude and frequency of the ultrasound, in particular when a particle-related resonance frequency is reached, can the external forces induced by the vibration exceed those internal forces the for the cohesion of particles or drops, especially for adhesion on surfaces, are responsible. Known forces are here e.g. the electrostatic forces or the surface tension of liquids. When exceeding these inner, cohesive forces induced by the outside personnel become the particles and liquid drops divided into smaller drops or units or fogged. Total results Such a reduction of the geometric dimension of particles and drops of liquid. are the particles are sufficiently small, their respective particle or drop surface proportional binding forces to a surface not anymore, so that solve these from a soiled surface and through the natural Ambient conditions are carried away by this. Natural environmental conditions can e.g. airflows or gravitational forces be. Overall, this principle results in a cleaning effect dirty surfaces.

Gegenstand dieser Erfindung ist nun, daß die Schwingungsenergie durch eine Folie oder dünne Schicht appliziert wird, die flächig mit der zu reinigenden Oberfläche bzw. dem entsprechenden Körper verbunden ist. Diese Schicht weist hierbei piezo-elektrische Eigenschaften auf: Sie ändert ihre geometrischen Ausdehnungsparameter in Abhängigkeit einer angelegten äußeren Spannung. Diese Schicht kann nun auf einer Oberfläche aufgebracht sein, in der Tiefe eines Körpers, dessen Oberfläche zu reinigen ist, integriert sein, oder aber auf der Rückseite des zu reinigenden Körpers aufgebracht sein.object this invention is now that the Vibration energy is applied through a foil or thin layer, the area with the surface to be cleaned or the corresponding body connected is. This layer has piezoelectric properties on: she changes their geometric expansion parameters as a function of an applied external stress. This layer can now be applied to a surface in which Depth of a body, its surface too clean, be integrated, or on the back of the body to be cleaned be upset.

Die feste mechanische Verbindung zwischen der Piezoschicht und dem zu reinigenden Körper bzw. der zu reinigenden Oberfläche sorgt nun dafür, daß die Schwingung der Schicht mit einer gewissen Kopplungsstärke auf die Oberfläche übertragen wird. Bei Anlegen einer geeigneten elektrischen Wechselspannung an die Piezoschicht wird nach dem vorgenannten Prinzip die Oberfläche gereinigt.The solid mechanical connection between the piezoelectric layer and the cleansing body or the surface to be cleaned now make sure that the vibration the layer with a certain coupling strength transferred to the surface becomes. When applying a suitable electrical AC voltage to the piezoelectric layer, the surface is cleaned according to the aforementioned principle.

Claims (7)

Reinigungseinrichtung für eine Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu reinigenden Oberfläche eines Körpers mechanisch mit einer Schicht oder Folie verbunden wird, welche piezo-elektrische Eigenschaften aufweist und welche mit einer elektrischen Wechselspannungsversorgung gekoppelt ist.Cleaning device for a surface, characterized in that the surface to be cleaned of a body is mechanically connected to a layer or film having piezoelectric properties and which is coupled to an AC electrical power supply. Reinigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die piezo-elektrische Schicht oder Folie auf der Oberfläche selbst des zu reinigenden Körpers aufgebracht ist.Cleaning device according to claim 1, characterized in that that the piezoelectric layer or foil on the surface itself of the body to be cleaned is applied. Reinigungseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die piezo-elektrische Schicht oder Folie auf der Unterseite bzw. Rückfläche des zu reinigenden Körpers aufgebracht ist.Cleaning device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the piezoelectric Layer or foil applied to the bottom or rear surface of the body to be cleaned is. Reinigungseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die piezo-elektrische Schicht oder Folie innerhalb des zu reinigenden Körpers integriert ist.Cleaning device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the piezoelectric Layer or foil integrated within the body to be cleaned is. Verfahren zur Reinigung einer Oberfläche nach einem oder mehreren vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß durch Beaufschlagung einer geeigneten elektrischen Wechselspannung in Amplitude und Frequenz die Oberfläche in Schwingungen versetzt wird, so daß sich anhaftende Partikel oder Flüssigkeitstropfen lösen.Process for cleaning a surface after one or more of the preceding claims, characterized that by Actuation of a suitable electrical AC voltage in Amplitude and frequency the surface vibrated will, so that adherent particles or drops of liquid to solve. Verfahren zur Reinigung einer Oberfläche nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsleistung durch die Zugabe von geeigneten chemischen Lösungsmitteln gesteigert wird.Process for cleaning a surface after Claim 5, characterized in that the cleaning performance by the addition of suitable chemical solvents is increased. Verfahren zur Reinigung einer Oberfläche nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsleistung durch die zusätzliche Nutzung von mechanischen Reinigungsvorrichtungen gesteigert wird.Process for cleaning a surface after Claim 5 or 6, characterized in that the cleaning performance by the additional use is increased by mechanical cleaning devices.