DE69217948T2

DE69217948T2 - Ultraschallreinigungsanlage

Info

Publication number: DE69217948T2
Application number: DE69217948T
Authority: DE
Inventors: Yoshihide Machida Tokio/Tokyo Shibano
Original assignee: Individual
Current assignee: S & C Co Ltd Aikoh Jp
Priority date: 1992-10-16
Filing date: 1992-10-16
Publication date: 1997-06-12
Anticipated expiration: 2012-10-17
Also published as: DE69217948D1; SG52747A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zum Ultraschallreinigen eines Werkstücks und insbesondere eine Ultraschallreinigungsanlage mit einem Ultraschallvibrator, der am Boden eines Reinigungsbehälters angebracht ist, zur Abstrahlung von Ultraschallenergie in eine Reinigungslösung, die dem Reinigungsbehälter zugeführt wird, um Fremdkörper oder Grate von einem in die Reinigungslösung eingetauchten Werkstück zu entfernen. Insbesondere befaßt sich die vorliegende Erfindung mit einer Ultraschallreinigungsanlage mit einer Entgasungsvorrichtung zum Entgasen einer Reinigungslösung, um eine entgaste Reinigungslösung einem Reinigungsbehälter zuzuführen.
Bisher sind Ultraschallreinigungsanlagen mit einem Reinigungsbehälter mit einem an dessen Boden angebrachten Ultraschailvibrator bekannt. Nachdem der Reinigungsbehälter mit einer Reinigungslösung beschickt worden, wird Ultraschallenergie vom Ultraschallvibrator in die Ultraschall-Lösung abgestrahlt, um ein in die Reinigungslösung eingetauchtes Werkstück zu reinigen. Wenn Ultraschallenergie vom Ultraschallvibrator in die Reinigungslösung abgestrahlt wird, wird die Reinigungslösung kavitiert, und wird das Werkstück Stoßwellen oder Mikrostrahlen ausgesetzt, die erzeugt werden, wenn die Kavitation zusammenfällt. Fremdkörper oder Grate können mittels dieser Stoßwellen oder Mikrostrahlen vom Werkstück entfernt werden. Für ein wirksames Reinigen von Werkstücken ist es notwendig, Bedingungen zu schaffen, die die Erzeugung der Kavitation in der Reinigungslösung erleichtern. Es ist bekannt, daß die Reinigungslösung leichter kavitiert werden kann, wenn die Konzentration eines in der Reinigungslösung gelösten Gases geringer ist. Wenn die Konzentration eines in der Reinigungslösung gelösten Gases zu hoch ist, wird das gelöste Gas mittels der vom Ultraschallvibrator abgestrahlten Ultraschallenergie in Bläschen umgewandelt, und wird die Reinigungslösung weniger kavitiert, da die Ultraschallenergie von den Bläschen absorbiert wird.
Es ist daher wichtig, die Menge eines in der Reinigungslösung gelöstes Gases zu regeln. Es sind zahlreiche Entgasungsvorrichtungen zur zuführung einer entgasten Reinigungslösung zum Reinigungsbehälter vorgeschlagen worden. Eine bekannte Entgasungsvorrichtung besitzt einen Siedebehälter zum Kochen bzw. Siedenlassen der Reinigungslösung, um jegliches gelöstes Gas aus der Reinigungslösung freizusetzen. Bei einer anderen herkömmlichen Entgasungsvorrichtung wird eine Hochtemperaturschicht in einer entgasten Reinigungslösung in der Nähe ihrer Oberfläche im Reinigungsbehälter erzeugt, wodurch eine Niedertemperaturschicht unter der Hochtemperaturschicht erzeugt wird. Weil Luft in die Reinigungslösung bei unterschiedlichen Lösungstemperaturen mit unterschiedlichen Mengen bzw. Geschwindigkeiten gelöst wird, ist die Hochtemperaturschicht in Hinblick darauf wirksam, daß Lösen von Luft in die Reinigungslösung zu verhindern, wodurch die Reinigungslösung in der Niedertemperaturschicht entgast gehalten wird. Eine weitere bekannte Entgasungsvorrichtung besitzt ein hohles, fasriges Gasabtrennungs-Membranmodul. Während eine Reinigungslösung durch die hohlen fasrigen Membranen hindurchströmt, wird der Druck außerhalb der hohlen, fasrigen Membranen abgesenkt, um jegliches gelöstes Gas der Reinigungslösung aus den hohlen, fasrigen Membranen herauszuziehen, wodurch die Reinigungslösung entgast wird.
Die bekannten Entgasungsvorrichtungen leider jedoch unter zahlreichen Problemen.
Insbesondere ist die Entgasungsvorrichtung mit Siedebehälter verhältnismäßig groß, und nimmt es eine lange Zeitspanne in Anspruch, die Reinigungslösung zu entgasen. Diese Art der Entgasungsvorrichtung ist für die Praxis nicht geeignet, da die Entgasungsgenauigkeit nicht hoch ist.
Die Entgasungsvorrichtung, die Hochtemperatur- und Niedertemperaturschichten in der Reinigungslösung bildet, ist zur Verwendung mit Reinigungslösungen, die ein Lösungsmittel mit einem niedrigen Siedepunkt enthalten, wegen der Hochtemperaturschicht, die erzeugt werden muß, nicht geeignet.
Die Entgasungsvorrichtung mit Gasabscheidungs-Membranmodul ist deshalb nachteilig, weil die hohlen, fasrigen Membranen teuer sind und einem Angriff durch bestimmte Lösungsmittel wie höhere Alkohole ausgesetzt sind. Daher kann die Entgasungsvorrichtung dieses Typs nur einen eingeschränkten Bereich von Reinigungslösungen verwenden. Des weiteren wird die Wirksamkeit der hohlen, fasrigen Membranen schnell vermindert, wenn ölige Substanzen an den hohlen, fasrigen Membranen anliegen oder biologische Membranen infolge des Wachstums von Mikroorganismen dort abgelagert werden.
Aus JP-A-2 233 190 ist es bekannt, eine Vorrichtung zum Ultraschallreinigen eines Werkstücks zu schaffen, die umfaßt: einen Reinigungsbehälter zur dortigen Aufbewahrung einer Reinigungslösung, wobei der Reinigungsbehälter einen darin angeordneten Ultraschallvibrator zur Abstrahlung von Ultraschallenergie in die Reinigungslösung aufweist, um Fremdstoffe, Grate oder dergleichen von einem in die Reinigungslösung eingetauchten Werkstück zu entfernen; und ein mit dem Reinigungsbehälter verbundenes Entgasungsmittel zur Zuführung einer entgasten Reinigungslösung zum Reinigungsbehälter, wobei das Entgasungsmittel einen abgedichteten Behälter zur Versorgung mit Reinigungslösung aus dem Reinigungsbehälter und ein Evakuierungsmittel, das ein außerhalb des abgedichteten Behälters zur Abgabe von Luft von dort angeordnetes Mittel aufweist, zum Evakuieren des abgedichteten Behälters umfaßt, um gelöstes Gas aus der Reinigungslösung freizusetzen, die dem abgedichteten Behälter zugeführt und einem Evakuierungsraum im abgedichteten Behälter ausgesetzt wird.
US-A-4 193 811 offenbart eine Vorrichtung zum Reinigen von chirurgischen Instrumenten, die einen Reinigungsbehälter zur Aufnahme einer Reinigungsflüssigkeit aufweist, wobei ein Hohlraum oberhalb der Fläche der Flüssigkeit besteht, der evakuiert wird. Die Flüssigkeit wird einer Ultraschallenergie ausgesetzt.
GB-A-2 192 348 offenbart eine Entgasungsvorrichtung zum Entfernen von Fremdgas aus Wasser, das als Bestandteil bei der Bierherstellung verwendet wird. Die Vorrichtung besitzt eine Vielzahl von vertikal beabstandeten Foramin-Blätter, durch die die Flüssigkeit hindurchtropft, während sie einem Vakuum ausgesetzt ist. Das Vakuum wird durch Entfernen von Luft über einen Auslaß an der Oberseite der Entgasungskammer geschaffen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Ultraschallreinigungsanlage mit einer Entgasungsvorrichtung der in der JP-A-2 233 190 offenbarten Gattung zu schaffen, die verhältnismäßig klein und preiswert sein und mit zahlreichen unterschiedlichen Reinigungslösungen verwendet werden kann und eine Reinigungslösung innerhalb einer kurzen Zeitspanne genau entgast.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Entgasungsmittel ein Mittel zum Einführen der Reinigungslösung nach unten in den abgedichteten Behälter vom oberen Bereich desselben aus umfaßt, wodurch die Reinigungslösung dem evakuierten Raum im abgedichteten Behälter ausgesetzt wird, während sie dort hindurch nach unten strömt, und daß das Evakuierungsmittel eine Abführungsleitung umfaßt, die sich im abgedichteten Behälter vertikal erstreckt und eine Vielzahl von in einer Wand ausgebildeten Löchern aufweist, wobei die Abführungsleitung mit dem Luftabgabemittel in Verbindung steht, das außerhalb des abgedichteten Behälters angeordnet ist.
In bevorzugter Weise ist der Vibrator am Boden des Reinigungsbehälters oder in der Nähe desselben angeordnet.
Wenn die in dem abgedichteten Behälter eingeführte Reinigungslösung mit dem evakuierten Raum im abgedichteten Behälter in Berührung gebracht wird, wird das gelöste Gas aus der Reinigungslösung freigesetzt, d.h. die Reinigungslösung wird entgast. Entsprechend kann die Reinigungslösung in einer kurzen Zeitspanne in hohem Maße genau entgast werden, ohne daß ein teures Gasabscheidungs-Membranmodul verwendet wird, und kann die Ultraschallreinigungsanlage verhältnismäßig klein sein. Die Ultraschallreinigungsanlage kann irgendeine Reinigungslösung verwenden, da sie kein Gasabscheidungs-Membranmodul aufweist, und sie erzeugt keine Hochtemperaturschicht in der Reinigungslösung.
Während die Reinigungslösung vom oberen Bereich des abgedichteten Behälters nach unten durch den abgedichteten Behälter hindurchströmt, wird die Reinigungslösung dem evakuierten Raum im abgedichteten Behälter entlang eines vergrößerten Berührungsbereichs ausgesetzt. Daher kann jegliches gelöstes Gas leicht aus der Reinigungslösung abgeführt werden.
Das Mittel zur Abführung von Luft aus dem abgedichteten Behälter, um den abgedichteten Behälter zu evakuieren, kann beispielsweise eine Vakuumpumpe oder einen Ejektor mit einem zur Atmosphäre entlüfteten Ventil umfassen.
Die Abführungsleitung kann ein Mittel aufweisen, um das Einziehen bzw. Ansaugen der Reinigungslösung in die Abführungsleitung durch die Löchern hindurch zu verhindern. Das Evakuierungsmittel kann den abgedichteten Behälter durch Abführung von Luft aus dem abgedichteten Behälter gleichmäßig evakuieren, und die Reinigungslösung strömt durch den abgedichteten Behälter nach unten, ohne durch das Evakuierungsmittel angesaugt zu werden.
Das Mittel zur Verhinderung, daß die Reinigungslösung in die Abführungsleitung eingesaugt wird, kann Deckel umfassen, die am Abführungsrohr in überhängender Weise zu den Löchern befestigt sind. Da die Reinigungslösung entlang der Deckel strömt, ist wirksam verhindert, daß sie in das Evakuierungsmittel eingesaugt wird. Luft im abgedichteten Behälter wird in die Löcher durch Spalten hindurch eingesaugt, die zwischen der Abführungsleitung und den distalen Enden der Deckel ausgebildet sind. Daher behindern die Deckel die Abgabe von Luft aus dem abgedichteten Behälter nicht.
Das Evakuierungsmittel kann ein zusätzliches Mittel im abgedichteten Behälter aufweisen, um die Reinigungslösung, die nach unten in den abgedichteten Behälter eingeführt wird, dem dortigen evakuierten Raum entlang einer vergrößerten Berührungsfläche ausgesetzt wird. Da die Reinigungslösung dem evakuierten Raum längs einer vergrößerten Berührungsfläche ausgesetzt ist, kann die Reinigungslösung in hohem Maße wirksam entgast werden.
Das Mittel im abgedichteten Behälter, um die Reinigungslösung dem evakuierten Raum auszusetzen, kann eine Vielzahl von vertikal beabstandeten Trennwänden umfassen, die den Raum im abgedichteten Behälter in eine Vielzahl von Kammern unterteilen, wobei jede Trennwand eine Vielzahl von kleinen Löchern aufweist. Nach dem nach unten gerichteten Strömen der Reinigungslösung im abgedichteten Behälter wird die Reinigungslösung jedes Mal dann verteilt, wenn sie eine der Trennwände erreicht, und wird sie somit dem Raum im abgedichteten Behälter längs der vergrößerten Berührungsfläche ausgesetzt.
Das Mittel im abgedichteten Behälter, um die Reinigungslösung dem evakuierten Raum auszusetzen, kann auch einen Füllstoff umfassen, damit die Reinigungslösung auf einer Oberfläche desselben strömt. Während die Reinigungslösung entlang der Oberfläche des Füllstoffs im abgedichteten Behälter nach unten strömt, wird die Reinigungslösung dem Raum im abgedichteten Behälter längs der vergrößerten Berührungsfläche ausgesetzt. Bei Verwendung des Füllstoffs bleibt die Reinigungslösung dem Raum im abgedichteten Behälter für eine Zeitspanne länger als dann ausgesetzt, wenn sie nur durch die kleinen Löcher in den Trennwänden verteilt würde. Somit kann die Reinigungslösung in hohem Maße wirksam entgast werden. Der Füllstoff kann vorzugsweise in der Form eines spiralförmig gewikkelten Netzes aus SUS oder Kunststoff vorliegen, da dies nicht teuer ist und jegliche öligen oder biologischen Ablagerungen leicht zur Wiederverwendung des Füllstoffs ausgewaschen werden können.
Das Mittel im abgedichteten Behälter, um die Reinigungslösung dem evakuierten Raum auszusetzen, kann sowohl eine Vielzahl von vertikal beabstandeten Trennwänden, die den Raum im abgedichteten Behälter in eine Vielzahl von Kammern unterteilen, wobei jede der Kammern eine Vielzahl von kleinen Löchern aufweist, als auch einen Füllstoff umfassen, der in den Kammern angeordnet ist, damit die Reinigungslösung auf einer Oberfläche desselben strömt. Sowohl die Trennwände als auch der Füllstoff arbeiten zusammen, um die Reinigungslösung dem evakuierten Raum im abgedichteten Behälter entlang einer vergrößerten Berührungsfläche auszusetzen. Die beabstandeten Trennwände im abgedichteten Behälter dienen auch zur Versteifung des abgedichteten Behälters. Entsprechend ist selbst dann, wenn der abgedichtete Behälter evakuiert ist, der abgedichtete Behälter gegen eine Deformation geschützt.
Der Reinigungsbehälter besitzt einen Auslaßanschluß zum Abführen der Reinigungslösung aus dem Reinigungsbehälter und einen Einlaßanschluß zum Zuführen der Reinigungslösung in den Reinigungsbehälter und umfaßt des weiteren ein Umwälzmittel zum Umwälzen der Reinigungslösung vom Auslaßanschluß zum Einlaßanschluß, wobei das Entgasungsmittel im Umwälzmittel angeschlossen ist. Da die Reinigungslösung zur Entgasung umgewälzt wird, kann die Reinigungslösung wieder verwendet werden, und kann sie in einer verhältnismäßig kleinen Menge verbraucht werden.
Das Entgasungsmittel kann ein Blasenfreimachungsmittel zur Beseitigung von Blasen aufweisen, die im abgedichteten Behälter erzeugt werden, wenn das gelöste Gas aus der Reinigungslösung freigegeben wird, wobei das Blasenfreimachungsmittel in einem Bereich des abgedichteten Behälters angeordnet ist, wo die Blasen erzeugt werden. Da die Blasen im abgedichteten Behälter beseitigt werden, sind sie daran gehindert, in das Evakuierungsmittel eingesaugt zu werden. Das Blasenfreimachungsmittel kann einen Ultraschallvibrator umfassen, der im oberen Bereich des abgedichteten Behälters angeordnet ist, um Ultraschallenergie auf die aus der Reinigungslösung erzeugten Blasen zur Einwirkung zu bringen.
Das Blasenfreimachungsmittel kann zwischen dem abgedichteten Behälter und dem Mittel zum Abführen von Luft angeschlossen sein. Bei einer solchen Anordnung sind die Blasen, soweit sie beseitigt werden, bevor sie das Evakuierungsmittel erreichen, am Einsaugen in das Evakuierungsmittel gehindert. Das Blasenfreimachungsmittel kann ein festes Blasenfreimachungsmittel umfassen, das die Blasen bei Berührung mit ihm beseitigt, wobei das feste Blasenfreimachungsmittel so gestaltet ist, daß es den Hindurchtritt eines Gases nicht behindert. Das feste Blasenfreimachungsmittel kann ein festes Blasenfreimachungsmittel auf Silikongrundlage sein.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Ultraschallreinigungsanlage einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Schnittansicht der Entgasungseinrichtung der in Fig. 1 dargestellten Ultraschallreinigungsanlage;
Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III von Fig. 2;
Fig. 4 eine vergrößerte Teil-Ansicht einer Struktur zur Verhinderung des Ansaugens von Reinigungslösung;
Fig. 5 eine Schnittansicht einer Abwandlung der Entgasungseinrichtung der Ultraschallreinigungsanlage von Fig. 1;
Fig. 1 zeigt schematisch eine Ultraschallreinigungsanlage einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Gemäß Darstellung in Fig. 1 besitzt die generell mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnete Ultraschallreinigungsanlage einen Ultraschallreinigungsbehälter 22a mit einem an dessen Boden angebrachten Ultraschallvibrator 23. Ein zu reinigendes Werkstück wird in eine Reinigungslösung 24 eingetaucht, die dem Reinigungsbehälter 22a zugeführt wird, und Ultraschallenergie wird vom Ultraschallvibrator 23 in die Reinigungslösung 24 abgestrahlt, um Fremdstoffe oder Grate vom Werkstück zu beseitigen. Die Ultraschallreinigungsanlage 21 macht von Leitungswasser, das 10 % eines nicht-ionischen, oberflächenaktiven Reinigungsmittels enthält, als Reinigungslösung 24 Gebrauch.
Der Reinigungsbehälter 22a besitzt einen Auslaßanschluß 25a in seiner Seitenwand zum Abführen der Reinigungslösung 24 aus dem Reinigungsbehälter 22a und einen Einlaßanschluß 25b in seiner Seitenwand zur Zuführung der Reinigungslösung 24 in den Reinigungsbehälter 22a, wobei der Auslaß- und der Einlaßanschluß 25a, 25b in einander diametral gegenüberliegenden Beziehung angeordnet sind. Strömungsrektifizierungseinheiten (nicht dargestellt) sind im Auslaß- bzw. im Einlaßanschluß 25a bzw. 25b angeordnet um zu verhindern, daß Luft in der Reinigungslösung 24 eingefangen wird.
Eine Entgasungseinrichtung 28 zum Entgasen der Reinigungslösung 24, bevor diese dem Reinigungsbehälter 22a zugeführt wird, ist außerhalb des Reinigungsbehälters 22a angeordnet. Die Entgasungseinrichtung 28 ist mit dem Auslaßanschluß 25a über eine Zuführungsleitung 27a und auch mit dem Einlaßanschluß 25b über eine Zuführungsleitung 27b verbunden.
Die Zuführungsleitungen 27a, 27b dienen gemeinsam als Umweltsystem, das die Entgasungseinrichtung enthält.
Die Entgasungseinrichtung 28 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 2 weiter im Detail beschrieben. Fig. 2 zeigt die Entgasungseinrichtung 28 im Querschnitt.
Gemäß Darstellung in Fig. 2 besitzt die Entgasungseinrichtung 28 einen abgedichteten Behälter 31 in der Form einer Leitung aus SUS, deren einander gegenüberliegende Enden hermetisch verschlossen sind. Die Zuführungsleitung 27a steht mit der oberen Seitenwand des abgedichteten Behälters 31 zur Zuführung der zu entgasenden Reinigungslösung 24 in den abgedichteten Behälter 31 in Verbindung. Eine Zuführungspumpe 32 ist in der Zuführungsleitung 27a angeschlossen. Die Zuführungspumpe 32 und die Zuführungsleitung 27a dienen gemeinsam zur Einführung der Reinigungslösung 24, die zu entgasen ist, durch die Zuführungsleitung 27 hindurch in den abgedichteten Behälter 31.
Im abgedichteten Behälter 31 ist eine Vielzahl axial beabstandeter Trennwände 34 untergebracht, die den Innenraum des abgedichteten Behälters 31 in eine vertikale Reihe von Kammern unterteilen, wobei jede Trennwand 34 eine Anzahl von darin ausgebildeten kleinen Löchern 33 aufweist. Die Trennwände 34 dienen dazu, die Berührungsfläche zwischen der Reinigungslösung 24 und dem Raum im abgedichteten Behälter 31 zu vergrößern. Wenn die Reinigungslösung 24 in den abgedichteten Behälter 31 durch die Zuführungsleitung 27a hindurch mittels der Zuführungspumpe 32 eingeführt wird, strömt die Reinigungslösung 24 durch die kleinen Löcher 33 in der Trennwand 34 nach unten in den abgedichteten Behälter 31.
Der abgedichtete Behälter 31 kann mittels einer Abführungsleitung 35, die sich axial durch eine obere Endkappe 31a des abgedichteten Behälters 31 und die Trennwände 34 hindurch und somit vertikal im abgedichteten Behälter 31 erstreckt, und eines Ejektors 31, der außerhalb des abgedichteten Behälters 31 angeordnet und mit der Abführungsleitung 35 verbunden ist, evakuiert werden. Der Ejektor 36 dient dazu, Luft aus der Abführungsleitung 35 abzugeben, und besitzt ein Ventil (nicht dargestellt), das zur Atmosphäre hin entlüftet ist.
Die Abführungsleitung 35 besitzt eine Vielzahl von Löchern 37, die in der Leitungswand in axial beabstandeten Zwischenräumen ausgebildet sind. Die Abführungsleitung 35 besitzt auch eine Vielzahl von Abdeckungen 38, die an ihrer äußeren Fläche in abdeckender Beziehung zu den jeweiligen Löchern 37 angebracht sind, um die nach unten strömende Reinigungslösung 24 daran zu hindern, daß sie in die Löcher 37 eingesaugt wird.
Ein Füllstoff 39 ist im abgedichteten Behälter 31 rund um die Abführungsleitung 35 in Räumen zwischen den Trennwänden 34 untergebracht. Der Füllstoff 39 ist auch in Hinblick darauf wirksam, die Berührungsfläche zwischen der Reinigungslösung 24 und dem Raum im abgedichteten Behälter 31 zu vergrößern. Der Füllstoff 39 kann ein solcher aus irgendeinem Material und einer Struktur sein, soweit die Reinigungslösung 24 entlang der Oberfläche des Füllstoffs 39 strömen kann. Beispielsweise wird ein spiralförmig gewickeltes Netz aus SUS oder Kunststoffen bevorzugt, das nicht teuer ist und aus dem jegliche öligen oder biologischen Ablagerungen leicht zur Wiederverwendung des Füllstoffs 39 aus diesem herausgewaschen werden können.
Die Zuführungsleitung 37 ist mit der unteren Seitenwand des abgedichteten Behälters 31 in der Nähe des Bodens desselben verbunden. Eine Zuführungspumpe 41 ist in der Zuführungsleitung 37b angeschlossen. Die Zuführungspumpe und die Zuführungsleitung 27b dienen gemeinsam dazu, die entgaste Reinigungslösung 24 durch die Zuführungsleitung 27b hindurch zum Reinigungsbehälter 22a zuzuführen.
Eine Verbindungsleitung 41, die den oberen und den unteren Raum im abgedichteten Behälter 31 miteinander verbindet, ist außerhalb des abgedichteten Behälters 31 angeordnet und erstreckt sich längs desselben. Die Zuführungsleitungen 27a, 27b münden in den oberen und in den unteren Raum, die über die Zuführungsleitung 41 miteinander verbunden sind. Die Zuführungsleitung 41 besitzt zwei beabstandete Niveauschalter 42a, 42b der Gattung der elektrostatischen Kapazität zur Feststellung des Lösungsstandes im abgedichteten Behälter 31 mit Schwimmern, die sich einheitlich mit dem Lösungsstand im abgedichteten Behälter 31 vertikal bewegen. Diese Niveauschalter 42a, 42b sind elektrisch an einen Entgasungsregler 43 angeschlossen. Der Entgasungsregler 43 ist elektrisch an die Zuführungspumpen 42, 40 angeschlossen. Wenn eine vorbestimmte obere Grenzlage für den Lösungsstand im abgedichteten Behälter 31 mittels des Niveauschalters 42a festgestellt wird, deaktiviert der Entgasungsregler 43 die Zuführungspumpe 42, und aktiviert er die Zuführungspumpe 40, um die entgaste Reinigungslösung 24 aus dem abgedichteten Behälter 31 abzuführen und durch die Zuführungsleitung 27b dem Reinigungsbehälter 22a zuzuführen. Wenn eine vorbestimmte untere Grenzlage für den Flüssigkeitsstand im abgedichteten Behälter 31 mittels des Niveauschalters 42b festgestellt wird, deaktiviert der Entgasungsregler 43 die Zuführung spumpe 40, und aktiviert er die Zuführungspumpe 32, um die Reinigungslösung 24, die zu entgasen ist, in den abgedichteten Behälter 31 einzuführen.
Ein Ultraschallvibrator 34 ist an der oberen Wandfläche des abgedichteten Behälters 31 angebracht, um Blasen zu beseitigen, die erzeugt werden können, wenn ein gelöstes Gas teilweise abgeführt wird, wenn die Reinigungslösung 24 ein Reinigungsmittel, wie beispielsweise ein oberflächenaktives Mittel, enthält.
Gemäß Darstellung in Fig. 1 ist ein Speicherbehälter 22b in der Nähe des Reinigungsbehälters 22a zur Aufnahme eines Überströmens der Reinigungslösung aus dem Reinigungsbehälter 22a aufzunehmen, wenn ein Werkstück in die Reinigungslösung 24 im Reinigungsbehälter 22a eingetaucht wird. Abführungsleitungen 29a, 29b stehen mit dem Boden des Reinigungsbehälters 22a bzw. des Speicherbehälters 22b in Verbindung. Die Abführungsleitungen 29a, 29b sind mit der Zuführungsleitung 27a stromaufwärts der Zuführungspumpe 32 verbunden.
Die Leitungen 27a, 27b, 29a, 29b besitzen Strömungsregelventile zur Regelung der Geschwindigkeiten bzw. Mengen der dort hindurchströmenden Reinigungslösung 24.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Ultraschallreinigungsanlage 21 beschrieben.
Die entgaste Reinigungslösung 24 wird im Reinigungsbehälter 22a eingefüllt, und der Ultraschallvibrator 23 wird in Betrieb genommen, um Fremdkörper oder Grate von einem Werkstück zu beseitigen, das in der Reinigungslösung 24 im Reinigungsbehälter 22a eingetaucht wird. Da die Wiederholung des Reinigungsvorgangs zu einer Vergrößerung der Menge des gelösten Gases in der Reinigungslösung 24 führt, wird die Reinigungslösung 24 durch die Zuführungsleitung 27a hindurch dem abgedichteten Behälter 31 mittels der Zuführungspumpe 32 zugeführt. Nachdem die Reinigungslösung 24 im abgedichteten Behälter 31 entgast worden ist, wird sie aus dem abgedichteten Behälter 31 mittels der Zuführungspumpe 40 abgeführt und durch die Zuführungsleitung 27b zum Reinigungsbehälter 22a zurückgeführt.
Die Entgasungseinrichtung 28 entgast die Reinigungslösung 24, wie nachfolgend beschrieben wird.
Die Reinigungslösung 24, die aus dem Reinigungsbehälter 22a angesaugt wird, wird in den abgedichteten Behälter 31 durch die Zuführungsleitung 27a hindurch mittels der Zuführungspumpe 32 eingeführt. Zu diesem Zeitpunkt ist der abgedichtete Behälter 31 durch die Abführungsleitung 35 hindurch mittels des Ejektors 36 evakuiert. Soweit sich die Abführungsleitung vertikal erstreckt und die Löcher 33 in ihrer Wand ausgebildet sind, kann der abgedichtete Behälter 31 gleichmäßig auf ein Druckniveau von etwa -650 mmHg evakuiert werden.
Die Reinigungslösung 24, die dem abgedichteten Behälter zugeführt wird, strömt nach unten, wobei sie dem evakuierten Raum im abgedichteten Behälter 31 ausgesetzt wird. Daher wird jegliches gelöstes Gas aus der Reinigungslösung 24 freigegeben, während diese durch die Abführungsleitung 35 hindurch nach unten strömt.
Die Trennwände 34 im abgedichteten Behälter 31 werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 4 beschrieben.
Gemäß Darstellung in Fig. 3 sind die kleinen Löcher 33 in jeder der Trennwände 34 rund um die Abführungsleitung 35 herum ausgebildet. Daher wird die in den abgedichteten Behälter 31 eingeführte Reinigungslösung 24 mittels der kleinen Löcher 33 verteilt, während sie im abgedichteten Behälter 31 nach unten strömt. Die Reinigungslösung 24 wird somit dem Raum im abgedichteten Behälter 31 längs einer großen Berührungsfläche ausgesetzt, und das gelöste Gas kann wirksam aus der Reinigungslösung 24 freigesetzt werden. Soweit die Reinigungslösung 24 auch entlang der Oberfläche des zwischen den Trennwänden 34 eingefüllten Füllstoffs 39 strömt, wird die Reinigungslösung 24 weiter dem Raum im abgedichteten Behälter 31 entlang einer vergrößerten Berührungsfläche ausgesetzt. Die Reinigungslösung 24 wird dem Raum im abgedichteten Behälter während einer längeren Zeitspanne als dann ausgesetzt, wenn es keinen Füllstoff 39 gäbe. Folglich wird das gelöste Gas aus der Reinigungslösung 24 mit einer erhöhten Menge bzw. Geschwindigkeit bei einer hohen Entgasungswirksamkeit abgegeben.
Die entlang des Füllstoffs 39 nach unten strömende Reinigungslösung 24 wird mittels der kleinen Löcher 33 jedes Mall dann verteilt, wenn sie eine der Trennwände 34 erreicht. Die Reinigungslösung 24 ist somit daran gehindert, sich im abgedichteten Behälter 31 festzusetzen, so daß das gelöste Gas aus der Reinigungslösung 24 mit hoher Wirksamkeit freigesetzt werden kann. Die axial beabstandeten Trennwände 34 im abgedichteten Behälter 31 dienen auch zur Versteifung des abgedichteten Behälters 31. Entsprechend ist der abgedichtete Behälter 31 selbst dann, wenn er evakuiert ist, gegen eine Deformation geschützt.
Die Löcher 37 in der Abführungsleitung 35 liegen dem Füllstoff 39 gegenüber und können die Reinigungslösung 24 einziehen bzw. ansaugen, die am Füllstoff 39 entlang nach unten strömt. Jedoch ist die Reinigungslösung 24 am Einsaugen in die Abführungsleitung 35 durch die Abdeckungen 38 gehindert, die die Löcher 37 abdecken.
Die Abdeckungen 38 werden nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 4 weiter im Detail beschrieben.
Gemäß Darstellung in Fig. 4 sind die Abdeckungen 38 ihren oberen Enden an der Abführungsleitung 35 befestigt, und erstrecken sie sich in überhängender Beziehung zu den Löchern 37, Spalten 37a zwischen der Abführungsleitung und den unteren Enden der Abdeckungen 38 nach unten verbleiben. Das Gas im abgedichteten Behälter 31 wird in die Abführungsleitung 35 durch die Spalten 37a eingesaugt, während die Reinigungslösung 24, die nach unten strömt, durch die Abdeckungen 38 am Einsaugen in die Abführungsleitung 35 gehindert ist.
Die Reinigungslösung 24, die so entgast ist, wird im abgedichteten Behälter 31 gesammelt, und ihr Stand steigt allmählich an, je mehr Reinigungslösung 24 entgast wird. Wenn der Stand der Reinigungslösung 24 im abgedichteten Behälter 31 ansteigt, tritt die Reinigungslösung in die Abführungsleitung ein, wird sie jedoch nicht mittels des Ejektors 36 angesaugt.
Da die Reinigungslösung 24 ein oberflächenaktiven Mittel enthält, findet eine heftige Blasenbildung statt, wenn das gelöste Gas abgegeben wird, und füllen die Blasen den abgedichteten Behälter 31 auf. Da diese Blasen nicht leicht automatisch beseitigt werden, bewegen sie sich nach oben, wenn der Stand der Reinigungslösung 24 nach oben geht, und können sie schließlich auch in den Ejektor 36 eingesaugt werden. Jedoch können die Blasen mittels der Ultraschallenergie, die vom Ultraschallvibrator 44 abgestrahlt wird, der an der oberen Innenwandfläche des abgedichteten Behälters 31 angebracht ist, beseitigt werden.
Wenn der Stand der gesammelten Reinigungslösung 24 im abgedichteten Behälter 31 eine vorbestimmte obere Grenzlage erreicht, sendet der Niveauschalter 42a in der Verbindungsleitung 41 ein Feststellungssignal an den Entgasungsregler 42. In Reaktion auf das Feststellungssignal des Niveauschalters 42a deaktiviert der Entgasungsregler 43 die Zuführungsleitung 42, und aktiviert er die Zuführungspumpe 50. Als Folge wird die entgaste Reinigungslösung 24, die im abgedichteten Behälter 31 gesammelt wird, über die Zuführungsleitung 27b dem Reinigungsbehälter 22a mittels der Zuführungspumpe 40 zugeführt.
Wenn die entgaste Reinigungslösung 24 auf diese Weise dem Reinigungsbehälter 22a zugeführt wird, senkt sich der Stand der Reinigungslösung 24 im abgedichteten Behälter 31 ab, und erreicht der Stand eine vorbestimmte untere Grenzlage. Dann gibt der Niveauschalter 42b ein Feststellungssignal an den Entgasungsregler 43 ab, der die Zuführungspumpe 40 anhält und die Zuführungspumpe 32 aktiviert. Die Reinigungslösung 24, die zu entgasen ist, wird jetzt in den abgedichteten Behälter 31 durch die Zuführungsleitung 27a hindurch eingeführt, und die entgaste Reinigungslösung 24 beginnt, sich im abgedichteten Behälter 31 zu sammeln.
Folglich wird jedesmal, wenn eine bestimmte Menge der entgasten Reinigungslösung 24 im abgedichteten Behälter 31 gesammelt ist, diese automatisch an den Reinigungsbehälter 22a weitergegeben. Wenn die Zuführung der entgasten Reinigungslösung 24 zum Reinigungsbehälter 22a abgeschlossen ist, beginnt eine automatische Sammlung der entgasten Reinigungslösung 24 im abgedichteten Behälter 31. Der Stand der Reinigungslösung 24 im abgedichteten Behälter 31 ist somit an einem übermäßigen Ansteigen in den Ejektor 36 hinein gehindert. Die entgaste Reinigungslösung 24 kann auch wirksam dem Reinigungsbehälter 22a zugeführt werden.
Bei dieser Ausführungsform ist lediglich eine Entgasungseinrichtung 28 mit dem Reinigungsbehälter 22a verbunden. Jedoch kann eine Vielzahl von Entgasungseinrichtungen 28 parallel zueinander angeschlossen sein, die eine nach der anderen aktiviert werden, um die entgaste Reinigungslösung 24 ununterbrochen dem Reinigungsbehälter 22a zuzuführen.
Fig. 5 zeigt eine Abwandlung der Entgasungseinrichtung 28.
Gemäß Fig. 5 ist ein Blasenbeseitigungsbehälter 45 zwischen der Abführungsleitung 35 im abgedichteten Behälter 31 und dem Ejektor 36 angeschlossen. Der Blasenbeseitigungsbehälter 35 enthält ein Blasenbeseitigungsmittel auf Silikongrundlage (UNFALL MT-9, hergestellt von Daiichi Seiyaku Co. Ltd.), das so gestaltet ist, daß es den Durchtritt von Gas durch den Blasenbeseitigungsbehälter 45 nicht blockiert. Selbst wenn Blasen, die dann, wenn das gelöste Gas aus der Reinigungslösung 24 freigesetzt wird, erzeugt werden, aus der Abführungsleitung 35 in Richtung auf den Ejektor 36 angesaugt werden, werden sie durch Berührung mit dem festen Blasenbeseitigungsmittel im Blasenbeseitigungsbehälter 35 beseitigt, und sind sie daher am Einsaugen in den Ejektor 36 gehindert. Der in Fig. 2 dargestellte Ultraschallvibrator 44 ist überflüssig gemacht, kann jedoch im oberen Raum des abgedichteten Behälters 31 angeordnet sein. Die weiteren strukturellen Details der abgewandelten Entgasungseinrichtung, die in Fig. 5 dargestellt ist, sind die gleichen wie diejenigen der Entgasungseinrichtung 28, die in Fig. 4 dargestellt ist.
Obwohl bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und im Detail beschrieben sind, ist es selbstverständlich, daß zahlreiche Änderungen und Abwandlungen durchgeführt werden können, ohne den Umfang der beigefügten Ansprüche zu verlassen.

Claims

1. Vorrichtung (21) zum Ultraschallreinigen eines Werkstücks, umfassend:

einen Reinigungsbehälter (22a) zur dortigen Aufbewahrung einer Reinigungslösung (24), wobei der Reinigungsbehälter einen darin angeordneten Ultraschallvibrator (23) zur Abstrahlung von Ultraschallenergie in die Reinigungslösung aufweist, um Fremdstoffe, Grate oder dergleichen von einem in die Reinigungslösung eingetauchten Werkstück zu entfernen; und

ein mit dem Reinigungsbehälter verbundenes Entgasungsmittel (28) zur Zuführung einer entgasten Reinigungslösung zum Relnigungsbehälter, wobei das Entgasungsmittel einen abgedichteten Behälter (31) zur Versorgung mit Reinigungslösung aus dem Reinigungsbehälter und ein Evakuierungsmittel (36), das ein außerhalb des abgedichteten Behälters zur Abgabe von Luft von dort angeordnetes Mittel aufweist, zum Evakuieren des abgedichteten Behälters umfaßt, um gelöstes Gas aus der Reinigungslösung freizusetzen, die dem abgedichteten Behälter zugeführt und einem Evakuierungsraum im abgedichteten Behälter ausgesetzt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß das Entgasungsmittel (28) ein Mittel zum Einführen der Reinigungslösung nach unten in den abgedichteten Behälter (31) vom oberen Bereich desselben aus umfaßt, wodurch die Reinigungslösung dem evakuierten Raum im abgedichteten Behälter ausgesetzt wird, während sie dort hindurch nach unten strömt, und daß das Evakuierungsmittel (36) eine Abführungsleitung (35) umfaßt, die sich im abgedichteten Behälter vertikal erstreckt und eine Vielzahl von in einer Wand ausgebildeten Löchern (37) aufweist, wobei die Abführungsleitung mit dem Luftabgabemittel in Verbindung steht, das außerhalb des abgedichteten Behälters angeordnet ist.

2. Vorricbtung nach Anspruch 1, wobei die Abführungsleitung (35) ein Mittel (38) aufweist, um das Einziehen bzw. Ansaugen der Reinigungslösung in die Abführungsleitung durch die Löchern hindurch zu verhindern.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Mittel zur Verhinderung, daß die Reinigungslösung in die Abführungsleitung eingesaugt wird, Deckel (38) umfaßt, die am Abführungsrohr in überhängender Weise zu den Löchern befestigt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei das Evakuierungsmittel ein Mittel (33, 34, 39) im abgedichteten Behälter (31) aufweisen, um die Reinigungslösung, die nach unten in den abgedichteten Behälter eingeführt wird, dem dortigen evakuierten Raum entlang einer vergrößerten Berührungsfläche ausgesetzt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Mittel im abgedichteten Behälter (31), um die Reinigungslösung dem evakuierten Raum auszusetzen, eine Vielzahl von vertikal beabstandeten Trennwänden (34) umfaßt, die den Raum im abgedichteten Behälter in eine Vielzahl von Kammern unterteilen, wobei jede Trennwand eine Vielzahl von kleinen Löchern (33) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Mittel im abgedichteten Behälter (31), um die Reinigungslösung dem evakuierten Raum auszusetzen, auch einen Füllstoff umfaßt, damit die Reinigungslösung auf einer Oberfläche desselben strömt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Mittel im abgedichteten Behälter (31), um die Reinigungslösung dem evakuierten Raum auszusetzen, sowohl eine Vielzahl von vertikal beabstandeten Trennwänden (34), die den Raum im abgedichteten Behälter in eine Vielzahl von Kammern unterteilen, wobei jede der Kammern eine Vielzahl von kleinen Löchern (33) aufweist, als auch einen Füllstoff (39) umfaßt, der in den Kammern angeordnet ist, der die Reinigungslösung auf einer Oberfläche desselben strömen läßt.

8. Vorrichtung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei der Reinigungsbehälter (22a) einen Auslaßanschluß (25a) zum Abführen der Reinigungslösung aus dem Reinigungsbehälter und einen Einlaßanschluß (25b) zum Zuführen der Reinigungslösung in den Reinigungsbehälter aufweist und des weiteren ein Umwälzmittel (27a, 27b) zum Umwälzen der Reinigungslösung vom Auslaßanschluß zum Einlaßanschluß. umfaßt, wobei das Entgasungsmittel (31) in dem Umwälzmittel angeschlossen ist.

9. Vorrichtung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei das Entgasungsmittel (31) ein Blasenfreimachungsmittel (44) zur Beseitigung von Blasen aufweist, die im abgedichteten Behälter (31) erzeugt werden, wenn das gelöste Gas aus der Reinigungslösung freigegeben wird, wobei das Blasenfreimachungsmittel (44) in dem Bereich des abgedichteten Behälters angeordnet ist, wo die Blasen erzeugt werden.

10. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Entgasungsmittel (31) ein Blasenfreimachungsmittel (45) zur Beseitigung von Blasen aufweist, die im abgedichteten Behälter (31) erzeugt werden, wenn das gelöste Gas aus der Reinigungslösung freigegeben wird, wobei das Blasenfreimachungsmittel (45) zwischen dem abgedichteten Behälter (31) und dem Luftabführungsmittel angeschlossen ist.