Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Reinigung von
Gegenständen, insbesondere von zylindrischen Filtereinsätzen,
durch ein nahes Ultraschallfeld.
Die Einrichtung besteht aus einem Ultraschallreinigungswerkzeug
mit Quereinstichen, das über eine Übertragungsabstimmungsleitung
mit einem Ultraschallwandler verbunden
ist, der mit einem Hochfrequenzgenerator elektrisch leitend
verbunden ist, aus einem Gehäuse, aus einem Gefäß für die
Reinigung und aus Behältern mit der Reinigungs- und Spülflüssigkeit.
Eine bekannte Ultraschallreinigungseinrichtung besteht
mindestens aus einer großvolumigen Wanne mit einer Reinigungsflüssigkeit,
aus Ultraschallstrahlern und aus einem
Hochfrequenzgenerator. Die Einrichtungen stellen keine
vollkommene Reinigung der Gegenstände mit den mittlerweise
gebundenen Unreinigkeiten sicher. Energetisch sind sie nur
wenig wirkungsvoll. Die Intensität des Ultraschallfeldes
bewegt sich nur zwischen 0,5 bis 2 · 104 Wm-2.
Eine vorteilhafte Einrichtung ist aus der DE-OS
26 24 369 bekannt geworden. Bei dieser wird durch die
Konstruktionsgestaltung der aktiven akustischen Wandler
die Ultraschallenergie in eine Flüssigkeit konzentriert
ausgestrahlt. Nachteilig ist, daß das mehrseitige schwingende
Glied, das in einer Abdeckung eingebaut ist, in
einer geöffneten Wanne mit der Flüssigkeit arbeitet und
die angewendeten aktiven akustischen Wandler bei höheren
Temperaturen der Reinigungsflüssigkeit als 90°C nicht
betrieben werden können. Ein weiterer Nachteil liegt darin,
daß die Einrichtung keinen Zufluß des Flüssigkeitsmediums
in den Raum des gereinigten Bestandteiles aufweist,
der für die Erzielung einer perfekten und schnelleren
Reinigung notwendig ist.
Die Erfindung beseitigt diese Nachteile. Es ist die Aufgabe
der Erfindung, mit einer einfach aufgebauten Vorrichtung
mit einem Reinigungsgefäß von nur geringem
Volumen eine besonders wirkungsvolle Reinigung bei niedrigem
Energieaufwand zu erzielen.
Die Erfindung besteht darin, daß in dem Raum oberhalb des
Bodens des Reinigungsgefäßes, der mit der Abflußleitung
versehen ist, ein zweiter Flansch mit einer Mittelöffnung
untergebracht ist, der von dem ersten Flansch mit ebenfalls
einer Mittelöffnung durch eine Feder verspreizt
ist, über welche eine Manschette überzogen ist. Oberhalb
des ersten Flansches ist der Flansch einer Überlaufwand
mit seitlichen Öffnungen und einer Mittelöffung
untergebracht, der einen Bestandteil der topfförmigen
Überlaufquerwand bildet, wobei zwischen dem Boden des
Gefäßes für die Reinigung und dem zweiten Flansch eine
fünfte Dichtung angeordnet ist. Zwischen dem ersten
Flansch und dem Flansch der Überlaufquerwand ist eine
vierte Dichtung angeordnet. In den Mittelöffnungen des
ersten Flansches und des zweiten Flansches und der Überlaufquerwand
ist das Ultraschallreinigungswerkzeug mit der
Übertragungsabstimmungsleitung untergebracht. Das Gefäß
ist für die Reinigung in dem Oberteil mit einem vierten
Flansch versehen, der am Arbeitspult befestigt ist.
Zwischen ihm und dem Deckel ist eine dritte Dichtung angeordnet.
Der Deckel ist mittels auf dem Arbeitspult befestigten
Spanneisen gesichert und mit einem Flansch und
einer Mittelöffnung versehen, in welcher eine Führungsstange
untergebracht ist, die in dem Flansch des Deckels durch
eine Einstellschraube gesichert und außerhalb des Gefäßes
für die Reinigung mit einem Druckknopf und innerhalb
des Reinigungsgefäßes mit einer Andrückplatte versehen
ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung liegt darin,
daß die Einrichtung auch Bestandteile mit mittlerweise
gebundenen Unreinigkeiten zu reinigen ermöglicht.
Die Intensität des Ultraschallfeldes, die in dem Reinigungsraum
erzielt wird, beträgt etwa 20 · 104 Wm-2 und
ist vorherrschend von der Arbeitsamplitude des Schwingungsauschlages
der Ultraschallwerkzeuge mit den Quereinstichen
abhängig. Die Einrichtung kann mit einer höheren
Temperatur des Reinigungsflüssigkeitsmediums als
90°C arbeiten. Die Ultraschallenergie wird in einer geringen
Nähe des zu reinigenden Bestandteiles in einen
verhältnismäßig kleinen Rauminhalt der Reinigungsflüssigkeit
ausgestrahlt. Dadurch wird bei derselben Intensität
des Ultraschallfeldes, welchem der gereinigte Bestandteil
ausgesetzt ist, ein wesentlicher Teil der Ultraschallenergie
gespart, die für die Reinigung in den
klassischen Ultraschallwaschmaschinen mit einer großvolumigen
Wanne benötigt wird, welche mit der Reinigungsflüssigkeit
angefüllt ist. Die konzentrische Anordnung
beeinflußt die Reinigung qualitativ und energetisch günstig.
Insbesondere zylindrische Filtereinsätze mit mittlerweile
gebundenen Verunreinigungen werden in dieser einfach
aufgebauten, wenig Raum beanspruchenden Vorrichtung
schnell und gründlich bei geringem Energieaufwand von den
Verunreinigungen befreit. Diese Erfolge werden durch den
konzentrischen Aufbau mit zentral angeordnetem Ultraschallreinigungswerkzeug
erreicht, das in unmittelbarer Nähe
des zu reinigenden Gegenstandes angeordnet ist und alle
seine Energie auf den zu reinigenden Gegenstand abstrahlt.
Die Möglichkeit einer Verschiebung des zu reinigenden
Gegenstandes gegenüber dem Ultraschallreinigungswerkzeug
gewährleistet eine Behandlung, bei der die Ultraschallwellen
alle Flächen des zu reinigenden Gegenstandes erreichen. Die
Ankopplung des Ultraschallreinigungswerkzeuges über eine
Übertragungsabstimmungsleitung an den Ultraschallwandler
als Quelle des Ultraschalles ermöglicht auch die Verwendung
heißer Reinigungslösungen ohne die Gefahr von schädlichen
Temperatureinflüssen auf die Piezokristalle des Ultraschallwandlers.
Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in
der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
Die Einrichtung besteht aus einem Ultraschallreinigungswerkzeug
1 mit V-förmigen Quereinstichen 46 mit einem
Innenwinkel 90° und einer Tiefe von λ/50, die in den Bereichen
maximaler Amplitude der Längsschwingungen untergebracht
ist. Das Ultraschallreinigungswerkzeug 1 weist
eine akustische Länge von zwei halbwelligen Längen
2 · λ/2 auf und ist in Mittelöffnungen 48, 49, 51 eines
ersten Flansches 42, eines dritten Flansches 43 und der
Überlaufquerwand 8 untergebracht. Mit einer Übertragungsabstimmungsleitung
13, die durch ihren Flansch 1 an
den Boden des Gefäßes 5 angeschlossen und durch eine
erste Dichtung 6, die an der äußeren Fläche des Bodens
des Gefäßes 5 für die Reinigung anliegt und hier abgedichtet,
ist das Ultraschallreinigungswerkzeug 1 mittels
einer ersten Schraubenverbindung 11 verbunden. Die Übertragungsabstimmungsleitung
13 ist mit Kühlrippen 19 versehen,
die mittels eines Ventilators 20 gekühlt werden.
Die Übertragungsabstimmungsleitung 13 ist mittels einer
zweiten Schraubenverbindung 12 mit dem Ultraschallwandler
14 verbunden, der durch das Kabel 15 mit dem Hochfrequenzgenerator
16 elektrisch leitend verbunden ist. Das Gefäß
5 für die Reinigung ist im Bereich des Bodens mit einer
Zuführungsleitung 25 versehen und durch ein erstes Ventil
4 mit der Abflußleitung 3 verbunden. Die Zuführungsleitung
25 ist einerseits über ein zweites Ventil 30
mit einem Behälter 31 für das Reinigungsflüssigkeitsmedium
27 und andererseits über ein drittes Ventil 33 mit
einem Behälter 35 für ein Spülmedium 34 angeschlossen.
Beide Behälter 31, 35 sind mit Heizkörpern 32, 36 versehen.
In dem Raum oberhalb des Bodens des Gefäßes 5 für die
Reinigung ist zwischen dem zweiten Flansch 43 und dem
ersten Flansch 42 eine Feder 26 gelagert, über welche
eine Manschette (in Form eines Balges) 28 überzogen ist.
Der zweite Flansch 43 weist eine Mittelöffnung 48 auf.
Zwischen diesem Flansch 43 und dem Boden des Gefäßes 5
für die Reinigung ist die fünfte Dichtung 41 untergebracht.
Zwischen dem ersten Flansch 42 und dem flanschförmigen
Boden der Überlaufquerwand 8 ist eine vierte
Dichtung 40 angeordnet. Die Überlaufquerwand 8 ist in Form
eines Topfes gestaltet, dessen Boden wie ein Flansch 39 mit
einem zentralen Loch (Mittelöffnung) 51 ausgeführt ist und
weitere Öffnungen 44 aufweist. Das Reinigungsgefäß 5 ist
an seinem Oberteil mit einem an dem Arbeitspult 21 befestigten
vierten Flansch 47 versehen. Zwischen diesem vierten
Flansch 47 und dem Deckel 23 liegt die dritte Dichtung 10.
Der Deckel 23 ist durch die auf dem Arbeitspult 21 befestigte
Spanneisen 22 gesichert und mit einem Flansch 53 mit
einer Mittelöffnung 52 versehen. In dieser Mittelöffnung 52
ist eine Führungsstange 24 untergebracht. Diese Führungsstange
24 ist in dem Flansch 53 des Deckels 23 mittels einer
Einstellschraube 37 gesichert. Die Führungsstange ist außerhalb
des Reinigungsgefäßes 5 mit einem Druckknopf 45 und
innerhalb des Reinigungsgefäßes 5 mit einer Andrückplatte 38
versehen. Zwischen der Überlaufquerwand 8 und dem Reinigungsgefäß
5 ist der Überlaufraum 7 angeordnet. Auf dem Boden
der Überlaufquerwand 8 befindet sich die zweite Dichtung 9,
auf welcher der zu reinigende Filtereinsatz 29 gelagert ist.
Zwischen dem zu reinigenden Filtereinsatz 29 und dem Ultraschallreinigungswerkzeug
1 ist der Reinigungsraum 2 ausgebildet.
Das Reinigungsgefäß 5, der Ventilator 20 und der
Ultraschallwandler 14 mit der Übertragungsabstimmungsleitung
13 sind in dem Gehäuse 18 untergebracht.
Die Einrichtung zur Reinigung von Gegenständen durch ein
nahes Ultraschallfeld arbeitet folgendermaßen:
Das erste Ventil 4 zwischen der Zuführungsleitung 25 und der
Abflußleitung 3 wird geschlossen. Nach dem Lösen der Spanneisen
22 wird der Deckel 32 angehoben und durch die Öffnung
des zweiten Ventils 30 wird etwa in die Hälfte des Reinigungsraumes
2 mit dem Ultraschallreinigungswerkzeug 1
Reinigungsflüssigkeit 27 eingelassen, welche vorher mittels
des Heizkörpers 32 erwärmt wurde. Das zweite Ventil 30 wird
geschlossen und in den Reinigungsraum 2 wird der verunreinigte
Filtereinsatz 29 für die Reinigung eingelegt. Dieser
Filtereinsatz 29 liegt an der zweiten Dichtung 9 des Flansches
39 an. Auf den vierten Flansch 47 des Reinigungsgefäßes
5 wird der Deckel 23 gesetzt und durch die Spanneisen
22 gesichert. Nach der Lösung der Einstellschraube 37 am Deckel
23 wird durch einen mäßigen Druck auf den Druckknopf 45
die Andrückplatte 38 an den Filtereinsatz 29 angedrückt und
in dieser Stellung mittels der Einstellschraube 37 sichergestellt.
Dann wird das zweite Ventil 30 geöffnet und die Reinigungsflüssigkeit
27 beginnt in den Innenraum des gereinigten
Filtereinsatzes 29 einzuströmen. Der Hochfrequenzgenerator
16 wird eingeschaltet, der über das Kabel 15 den Ultraschallwandler
14 elektrisch speist. Der Ultraschallwandler
14 erregt mittels der Übertragungsabstimmungsleitung 13
das Ultraschallreinigungswerkzeug 1 überwiegend von den Flächen
der Quereinstiche 46 lotrecht auf die Fläche des zu reinigenden
Filtereinsatzes 29, beziehungsweise eines anderen ähnlich
zu reinigenden Gegenstandes, ausgestrahlt. Dabei erfolgt
ein ständiger, mäßiger Zufluß der Reinigungsflüssigkeit 27
in den Innenraum des Filtereinsatzes 29. Die Reinigungsflüssigkeit
fließt durch die poröse Wand des Filtereinsatzes
29 und über die Überlaufquerwand 8 in den Überlaufraum 7 und
wird durch die Öffnungen 44 in die Abflußleitung 3 abgeleitet.
Dadurch ermöglicht diese Einrichtung eine vollkommene und
schnelle Reinigung der Gegenstände, insbesondere der walzförmigen
Filtereinsätze 29 auch mit gebundenen Unreinigkeiten.
Da die durch das Ultraschallreinigungswerkzeug 1 ausgestrahlte
akustische Energie auf der gesamten Längsfläche
nicht gleich ist, denn die maximale Energie befindet sich im
Bereich der Schwingungsbäuche, ist es notwendig, den zu
reinigenden Filtereinsatz 29 nach einer bestimmten Reinigungszeit
etwa um eine Hälfte der Halbwellenlänge λ/2 des
Ultraschallreinigungswerkzeuges 1, d. h. um λ/4 näher zum
Boden des Reinigungsgefäßes 5 zu verschieben. Dies wird durch
Lösung der Einstellschraube 37 und durch Druck auf den
Druckknopf 45 durchgeführt. Dadurch wird der Filtereinsatz
29 um die angeführte Länge in eine neue Lage verschoben, in
welcher er durch die Einstellschraube 37 sichergestellt wird.
Die Reinigung wird auch während dieser Zeit fortgesetzt.
Die Gesamtreinigungszeit beträgt ca. 3 bis 5 Minuten. Nach
der Reinigung des Filtereinsatzes 29 wird das zweite Ventil
30 geschlossen. Es ist dann möglich, durch dasselbe Verfahren
ein kurzes Abspülen mit dem Spülungsmedium nach der
Öffnung des dritten Ventiles 33 durchzuführen. Nach durchgeführter
Abspülung wird das dritte Ventil 33 geschlossen. Die
Einstellschraube 37 und die Spanneisen 22 werden gelöst, der
Deckel 23 wird angehoben. Der gereinigte Filteransatz 29
wird aus dem Reinigungsraum 2 herausgenommen. Die weitere
Reinigung wird durch ein ähnliches Verfahren durchgeführt,
aber ohne das anfängliche teilweise Einlassen der Reinigungsflüssigkeit
27 in den Reinigungsraum 2. Nach der Beendigung
der Reinigung wird die Reinigungsflüssigkeit 27 aus
dem Reinigungsraum 2 durch das erste Ventil 4 in die Abflußleitung
3 ausgelassen.
- Liste der verwendeten Bezugszeichen
1 Ultraschallreinigungswerkzeug
2 Reinigungsraum
3 Abflußleitung
4 erstes Ventil
5 Gefäß
6 erste Dichtung
7 Überlaufraum
8 Überlaufquerwand
9 zweite Dichtung
10 dritte Dichtung
11 erste Schraubenverbindung
12 zweite Schraubenverbindung
13 Übertragungsabstimmungsleitung
14 Ultraschallwandler
15 Kabel
16 Hochfrequenzgenerator
17 Flansch
18 Gehäuse
19 Kühlrippe
20 Ventilator
21 Arbeitspult
22 Spanneisen
23 Deckel
24 Führungsstange
25 Zuführungsleitung
26 Feder
27 Reinigungsflüssigkeitsmedium
28 Manschette
29 gereinigter Filtereinsatz
30 zweites Ventil
31 Behälter
32 Heizkörper
33 drittes Ventil
34 Spülungsmedium
35 Behälter
36 Heizkörper
37 Einstellschraube
38 Andrückplatte
39 Flansch
40 vierte Dichtung
41 fünfte Dichtung
42 erster Flansch
43 zweiter Flansch
44 Öffnung
45 Druckknopf
46 V-förmiger Quereinstich
47 vierter Flansch
48 Mittelöffnung
49 Mittelöffnung
50 Mittelöffnung
51 Mittelöffnung
52 Mittelöffnung
53 Flansch