-
Vorrichtung zum Reinigen von Gegenständen, insbesondere von Schüttgut,
mittels Ultraschall Die Reinigung von Erzeugnissen: der feinmechanischen Industrie
durch Anwendung von Ultraschallenergie ist seit längerer Zeit bekannt. Die Reinigung
erfolgt in einer geeigneten Flüssigkeit, die den Schmutz möglichst bereits lockert
oder löst. Als elektroakustische Wandler dienen. sogenannte Schallköpfe, die in
dieser Flüssigkeit ein intensives Ultraschallfeld erzeugen, wobei die Ultraschallschwingungen
je nach der Frequenz und der Größe der Schallköpfe mehr oder weniger gut gebündelt
sind. Mechanische Transportvorrichtungen sollen dafür sorgen, daß das Reinigungsgut
langsam und gleichmäßig durch die Zonen stärkster Ultraschallwirkung bewegt wird.
-
Es ist auch bereits bekannt, das Waschgut während der Ultraschallbestrahlung
in eine vibrierende Bewegung zu versetzen. Dieser Vorgang soll jedoch lediglich
bezwecken, aneinander adhärierende Flächen des zu reinigenden Schüttgutes voneinander
zu lösen und der freien Flüssigkeit auszusetzen. Die Rüttelbewegung findet hierbei
in einem Körbchen, ohne resultierende Fortbewegung statt und dient somit nicht dem
Transport des Waschgutes.
-
Allen bisher bekannten, derartigen Vorrichtungen haften verschiedene
Nachteile an. Einerseits ist es wünschenswert, daß der Durchfluß des Reinigungsgutes
durch die Waschmaschine möglichst kontinuierlich und vollautomatisch erfolgt. Dazu
ist stets nach einer nahezu horizontalen Bewegung des Waschgutes innerhalb der Flüssigkeit
quer zur Richtung der Ausbreitung der Ultraschallwellen auch eine mehr oder weniger
steile, vertikale Bewegung erforderlich, um das Reinigungsgut wieder aus der Flüssigkeit
herauszuheben. Andererseits sind die hierzu erforderlichen mechanischen Einrichtungen
teuer und kompliziert und auch verhältnismäßig störanfällig. Das gilt besonders
dann, wenn als Reinigungsflüssigkeit beispielsweise Trichloräthylen verwendet wird.
Denn dieses bewirkt durch seine bekannte und für das Reinigungsgut oft sehr erwünschte,
stark entfettende Eigenschaft, daß Lagerstellen sich drehender Achsen oder sonstige
einer Reibung unterworfene Stellen, sei es innerhalb der Flüssigkeit, sei es in
der darüberliegenden Dampfatmosphäre, für den ununterbrochenen Dauerbetrieb nicht
hinreichend geschmiert werden können, weshalb sie einem starken Verschleiß unterliegen
und nicht die gewünschte Lebensdauer erreichen.
-
Man hat auch daran gedacht, für den Transport Kettenförderer vorzusehen;
wobei fast sämtliche Lagerstellen außerhalb der Flüssigkeit angeordnet werden können.
Abgesehen von den relativ hohen Kosten hat aber auch dieses Verfahren den Nachteil,
daß die einzelnen Kettenglieder durch den Dampf des Trichloräthylen entfettet werden
und infolgedessen einem verstärkten Verschleiß unterworfen sind. Zahlreiche andere
Konstruktionsvorschläge sind bekanntgeworden, denen aber stets ähnliche oder zusätzliche
Nachteile anhaften, daß sie nämlich trotz erheblichem mechanischem Aufwand unter
dem Einfluß der Reinigungsmittel einem sehr starken Verschleiß unterworfen sind
und daß es häufig Schwierigkeiten bereitet, für den Betrieb unerläßliche, flüssigkeitsdichte
Durchführungen betriebssicher und billig so aufzubauen, daß sie auch gegen Wasser,
Wasserdampf, Trichloräthylen und Trichloräthylen-Dampf absolut beständig und dicht
bleiben. Außerdem erfüllen viele dieser Vorrichtungen nicht die wichtigste Bedingung,
nämlich vollautomatisch und kontinuierlich zu arbeiten.
-
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke beseitigt alle genannten
Schwierigkeiten durch eine Vorrichtung zum Reinigen von Gegenständen, insbesondere
von Schüttgut, die einen in die Reinigungsflüssigkeit eintauchenden, das Reinigungsgut
aufnehmenden, mit einer Rüttelvorrichtung versehenen Siebkorb und einen in der Reinigungsflüssigkeit
angeordneten Ultraschallgeber aufweist, gekennzeichnet durch eine geneigt angeordnete,
am unteren Ende verschlossene, die Reinigungsflüssigkeit und das Reinigungsgut aufnehmende,
mit einem Vibrator verbundene Rinne, in der das Reinigungsgut durch die Vibrationen
der Rinne aufwärts zum offenen Ende derselben transportiert wird, und einen mit
seiner abstrahlenden Fläche in die Reinigungsflüssigkeit eintauchenden Ultraschallgeber.
Der erfindungsgemäße Gedanke geht daher von der an
sich bekannten
Tatsache aus, daß eine vibrierende Förderrinne oder ein Förderrohr, die z. B. mit
50 oder 100 Hz zu mechanischen Schwingungen angeregt werden, deren Richtung unter
einem gewissen Winkel von beispielsweise 20° zur Ebene des Bodens dieser Rinne geneigt
sind, beliebiges schüttfähiges Gut transportieren können. Das ist sowohl in horizontaler
Richtung wie auch bei entsprechender Neigung der Förderrinne von beispielsweise
15° gegen die Horizontale schräg nach oben möglich. Diese Art der Fördertechnik
bei einer Ultraschall-Waschmaschine anzuwenden, bietet gleichzeitig eine ganze Reihe
von Vorteilen. Das Fehlen jeglicher auf Reibung beanspruchter Lagerstellen beseitigt
völlig die Gefahr irgendeines Verschleißes. Die Förderung schräg nach oben, also
mit einer gewissen Neigung gegen die Horizontale, bietet ferner den Vorteil, daß
sowohl die Bewegung des Reinigungsgutes in horizontaler Richtung, d. h. quer zur
Strahlungsrichtung der Ultraschallwellen, besorgt wird, so daß das Reinigungsgut
auch bei einem stark gebündelten Ultraschallwellenfeld mit Sicherheit durch die
Zone stärkster Energie durchtransportiert wird, daß aber ferner auch durch eine
schräg nach oben gerichtete Bewegung der Teile diese nach erfolgter Reinigung aus
der Flüssigkeit nach oben herausgefördert werden können. Die starken, niederfrequenten
Vibrationen der Förderrinne und damit auch des Reinigungsgutes selbst verstärken
ferner in besonders günstiger Weise die Reinigungswirkung des Ultraschalls. Das
Zusammenwirken der hochfrequenten Ultraschallschwingungen und der niederfrequenten
Vibrationen ergibt eine ideale und rasche Ablösung des Schmutzes von der Oberfläche
des Reinigungsgutes bei gleichzeitiger Spülung, so daß die Schmutzpartikelchen infolge
ihres sehr viel geringeren Gewichts auch wirklich bleibend vom Reinigungsgut getrennt
werden. Es wird so verhindert, daß nach der Reinigung noch lose anhaftender Schmutz
auf dem Reinigungsgut verbleibt und später wieder festtrocknet.
-
Bild 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, wobei die Förderrinne
als Aufnahmegefäß für die Reinigungsflüssigkeit ausgebildet ist. In Bild 1 bezeichnet
A die Förderrinne, die mit der Flüssigkeit B gefüllt ist. Sie wird
durch den Vibrator D zu Schwingungen erregt. Ein Schallkopf E taucht von oben in
die Förderrinne ein und erzeugt ein starkes Ultraschallfeld. durch das das Reinigungsgut
während des Förderprozesses langsam hindurchrutscht.
-
Bei vielen Reinigungsproblemen ist es unerläßlich, das Reinigungsgut
nacheinander durch verschiedene Bäder zu transportieren, sei es, um mit der gleichen
Badflüssigkeit zu arbeiten, wobei dann das zweite Bad zur Erzielung eines besonders
hohen Reinheitsgrades wesentlich weniger verschmutzt wird als das erste Bad, in
welchem der anhaftende Schmutz und Ölreste u. dgl. zum allergrößten Teil aufgefangen
werden, sei es, um das Reinigungsgut nacheinander mit verschiedenen Reinigungsflüssigkeiten
zu behandeln.
-
Bild 2 zeigt, daß erfindungsgemäß auch zwei oder mehr derartige Vorrichtungen,
wie sie in Bild 1 erläutert waren, kaskadenförmig hintereinandergeschaltet werden
können. A, und Az sind zwei getrennte Förderrinnen, die unabhängig voneinander durch
die beiden Vibratoren D1 und Dz in Schwingungen versetzt werden. Der bzw. die Schallgeber
sind hier der Einfachheit halber nicht mit eingezeichnet, und es soll sowohl vorgesehen
werden, daß beide Förderrinnen mit Ultraschall erregt werden, wie auch eventuell
nur eine der beiden. Hinter die zweite Förderrinne können auch eine dritte und eventuell
weitere Förderrinnen geschaltet werden. Aus der letzten Förderrinne fällt das Reinigungsgut
in die Auffangwanne G. An Stelle dieser Wanne kann natürlich auch ein Förderband,
z. B. ein Gurtförderer, treten, der die Teile an einen anderen Platz des Fabrikationsablaufes
schafft.
-
In den Abbildungen nicht eingezeichnet sind die üblicherweise verwendeten
Zusatzeinrichtungen, um die Reinigungsflüssigkeit umzupumpen und eventuell durch
ein Filter vom Schmutz zu befreien. Es ist dabei ferner auch möglich, daß die Förderrinne
außerhalb des Flüssigkeitsspiegels mit dünnen Schlitzen versehen wird, durch die
der Schmutz, soweit er ebenfalls nach oben gefördert wird, herausfällt, während
das Reinigungsgut selbst über diese Schlitze hinweggleitet.
-
Es können auch zwischen oder nach den beiden in Bild 2 gezeichneten
Förderrinnen schräg oder horizontal verlaufende zusätzliche Förderrinnen eingebaut
werden, die zum Teil ebenfalls mit Schlitzen versehen sind, oberhalb deren sich
eine Brause befindet, um das Reinigungsgut mit einer geeigneten Flüssigkeit abzuspülen,
ehe es in die nächste Wanne gelangt. Auch für diesen bei zahlreichen Reinigungsaufgaben
wichtigen Zwischenprozeß, durch den beispielsweise noch auf der Oberfläche lose
haftende Schmutzpartikelchen abgespült und entfernt werden., ehe die Teile in das
nächste Reinigungsbad erhöhten Reinheitsgrades fallen, bewährt sich die Anwendung
des Vibrationsverfahrens zur Förderung besonders gut, weil durch die starke Rüttelbewegung
der Teile auch die zum Abspülen verwendete Flüssigkeit nahezu quantitativ wieder
abgestreift wird.
-
Auf einer mit Schlitzen zum Abtropfen der Flüssigkeit versehenen Rinne
kann man sogar gleichzeitig und dennoch getrennt mit zwei verschiedenen Flüssigkeiten
arbeiten. Man muß dann die Schlitze quer zur schräg nach oben zeigenden Förderrichtung
anordnen und sie so lang machen, daß auch unterhalb der Rinne ebensowenig wie oberhalb
die von oben herabfließende Flüssigkeit an der Rinne über die Schlitze hinwegfließen
kann. Die aus den Schlitzen tropfende Flüssigkeit kann in einem Trichter wieder
gesammelt und mittels einer Pumpe im Kreislauf geführt werden.
-
Sollen flache Körper, z. B. Scheiben aus Metall oder Keramik od. dgl.,
einer Ultraschall-Reinigung unterworfen werden, so ist es häufig erforderlich, diese
von oben und von unten zu beschallen, damit die gesamte Oberfläche absolut sauber
wird. Um dies zu erreichen, kann man gemäß Bild 2 zwei Förderrinnen hintereinanderschalten,
wobei in jeder dieser beiden Rinnen die Beschallung nur von oben erfolgt, während
durch ein entsprechend geformtes Leitblech erreicht wird, daß die Teile beim Herunterrutschen
von. der ersten Rinne in die zweite sich um 180° drehen, so daß die in der ersten
Förderrinne nach unten zeigende Fläche in der zweiten Förderrinne nach oben. zu
liegen kommt. Natürlich ist auch die gleichzeitige Beschallung von oben und unten
möglich, wobei dann ein Schallgeber von unten und der andere von oben strahlt.
-
Der große technische Fortschritt der erfindungsgemäßen Vorrichtung
besteht in ihrer universellen Verwendbarkeit, ihrer großen Betriebssicherheit, der
erhöhten reinigenden Wirkung durch das Zusammenwirken hochfrequenter Schallschwingungen
und niederfrequenter mechanischer Schwingungen bei gleichzeitig besonders billiger
Bauweise. Sie begünstigt nicht nur den Reinigungsprozeß selbst, sondern insbesondere
auch
das Abtrennen der Schmutzpartikelchen und der Flüssigkeitsreste vom Fördergut. Eine
entgegen der aufwärts geneigten Förderrichtung der Teile verlaufende Flüssigkeitsströmung
kann das Abspülen der Teile intensivieren, so daß ein besonderes Nachspülbad in
vielen Fällen dann überflüssig wird.. Hat man Kugellager zu reinigen, so wird durch
das erfindun@gsgemäße Verfahren auch zusätzlich eine geringe Verdrehung des Rotors
gegen den Stator ausgelöst, was gerade hier zur Entfernung der letzten Schmutzreste
häufig unerläßlich ist. Auch bei anderen montierten Aggregaten, die auf einer Vibrations
Förderrinne oder in einem entsprechenden Förderrohr die Ultraschall-Waschzone durchlaufen,
bringt die gleichzeitige Vibration eine Verbesserung des Reinigungseffektes.