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Verfahren zur Reinigung von Spinndüsen od. dgl. mit kleinen Öffnungen versehenen Gegenständen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung von Spinndüsen od. dgl. mit kleinen Öffnungen versehenen Gegenständen mit Flüssigkeiten, bei welchem in der Flüssigkeit ein nach aufwärts gerichtetes und in diesem Sinne konvergierendes Ultraschall-Strahlenbündel erzeugt wird und der zu reinigende Gegenstand mit der mit Öffnungen versehenen Fläche quer zur Achse des Strahlenbündels gerichtet an einer Stelle, die im Brennpunkt oder in der Nähe des Brennpunktes des Strahlenbündels liegt, in dieses gebracht wird.
Bei der Durchführung dieses an sich bekannten Verfahrens werden die zu reinigenden Gegenstände in die Behandlungsflüssigkeit eingetaucht. Demzufolge kann während der Behandlung nicht konstatiert werden, inwieweit die Reinigung bereits stattgefunden hat und ebensowenig ob diese bereits vollendet ist.
Nun wurde eine Arbeitsweise gefunden, bei der fortwährend kontrolliert werden kann, in welchem Zustand sich der zu reinigende Gegentand befindet und also auch konstatiert werden kann, ob der Gegenstand gut gereinigt ist. Dadurch ist es, auch möglich, die Behandlung im richtigen Augenblick zu beenden.
Bei dem bekannten Verfahren ist es dagegen nötig, dass nach einer gewissen Zeit das Personal die Spinndüsen aus der Behandlungsflüssigkeit nimmt und gegen das Licht hält, um den Zustand der Spinndüsenöffnungen zu beurteilen, wonach gegebenenfalls die Behandlung fortgesetzt wird. Dieser Vorgang ist nicht nur umständlich, son- dern er bietet auch nicht die Möglichkeit, die Behandlung genau im richtigen Augenblick zu beenden. Meistens werden die Spinndüsen länger als erforderlich in der Behandlungsflüssigkeit gelas- sen.
Das ertfindungsgemässe Verfahren erspart also nicht nur Zeit, sondern garantiert auch eine völlige Reinigung der Spinndüsen.
Die Erfindung besteht nun im wesentlichen darin, dass die Flüssigkeitsolberfläche in der Höhe des Brennpunktes des Ultraschall-Strahlenbündels eingestellt wird und dass der mit den öffnungen
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reger abgekehrte Seite dieses Teiles in bezug aut die unbewegte Oberfläche der Flüssigkeit, knapp unterhalb der Oberfläche in dieser, oder knapp oberhalb dieser gehalten wird.
Das Ende des Reinigungsvorganges kann bei diesem Verfahren leicht dadurch festgestellt werden, dass oberhalb der Öffnungen des zu reinigenden Gegenstandes kleine Fontänen entstehen. Aus der Form dieser Fontänen kann leicht darauf geschlossen werden, ob die zugehörigen öffnun- gen völlig gereinigt sind.
Ausser zur Reinigung von Spinndüsen-un- ter welcher Bezeichnung auch die beim Schmelzspinnen verwendeten Spinnplatten zu verstehen sind-ist das erfindungsgemässe Verfahren auch zum Reinigen von Siebplatte und andern mit kleinen Löchern versehenen Gegenständen geeignet.
Die Erzeugung des konvergierenden Bündels von Ultraschallstrahlen kann auf verschiedene an sich bekannte Weise erfolgen. Es kann z. B. ein durch einen piezoelektrischen Kristall erzeugtes zylindrisches Strahlenbündel mit Hilfe einer Linse oder durch Reflexion eines Hohlspiegels in ein konvergierendes Bündel verwandelt werden.
Auch kann der piezoelektrische Kristall selbst mit einer gekrümmten Fläche versehen sein. In der Ultraschalltechnik ist dies allgemein bekannt.
Ebenso ist es schon allgemein bekannt, dass ein in einer Flüssigkeit hervorgerufenes nach aufwärts gerichtetes und in diesem Sinne konvergierendes Ultraschall-Strahlenbündel, dessen Brennpunkt in der Flüssigkeitsoberfläche oder in deren Nähe
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keitssäu1e entstehen lässt.
Dieses Phänomen zeigt sich auch noch, wenn der Brennpunkt des Strahlenbündels einige Zentimeter unterhalb des Flüssigkeitsspiegels gelegen ist. Im Zusammenhang hiemit wird unter "in der Nähe" auch noch ein Abstand von einigen Zenti-
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Erfindungsgemäss wird dieses Phänomen, wie oben bereits erwähnt, benützt, um schon während des Reinigungsvorganges feststellen zu können, ob alle Verunreinigungen tatsächlich aus den öffnungen des behandelten Gegenstandes entfernt sind, wonach-sobald dies der Fall istdie Behandlung sofort beendet wird. Eine rationelle Betriebsführung wird dadurch begünstigt.
In bezug auf die Umschreibung, dass der mit den Öffnungen versehene Teil des zu reinigenden Gegenstandes teilweise oder ganz in die Behandlungsflüssigkeit eingetaucht wird, wobei die dem Schwingungserreger abgekehrte Seite dieses Teiles in bezug auf die unbewegte Oberfläche der Flüssigkeit, knapp unterhalb der Oberfläche in dieser, oder knapp oberhalb dieser gehalten wird, wird bemerkt, dass das Eintauchen nicht so weit stattfinden darf, dass das Entstehen von Fontänen verhindert wird. Diese sind doch-wie aus obenstehendem folgt-für das Bestimmen der Resultate der Reinigung von prinzipieller Bedeutung.
Die Form der kleinen Fontänen, die oberhalb
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Öffnungenstehen, gibt den besten Massstab bezüglich des Grades der Reinigung dieser Öffnungen, wenn erfindungsgemäss der zu reinigende Gegenstand während der Behandlung mit der Oberseite der
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halb der Flüssigkeit gehalten wird.
Die kleinen Fontänen werden dann nämlich nicht durch Flüssigkeit verbildet, die während der Behandlung oberhalb des Gegenstandes vorhanden ist.
Um einer Zerstäubung der Behandlungsflüssigkeit soweit wie möglich vorzubeugen, ist es empfehlenswert, dass der Brennpunkt des Strahlenbündels, die Oberfläche der Behandlungsflüssigkeit sowie der zu behandelnde Gegenstand derart zueinander eingestellt werden, dass der zu
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hinausragt.
Bei einer derartigen Wahl der Arbeitsverhältnisse trifft das ganze Bündel den zu behandelnden Gegenstand.
Um im letzten Falle zu erreichen, dass auch die mehr am Rande des behandelten Gegenstan-
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genügendlenbündel hin-und herbewegt wird.
Das oben beschriebene Verfahren ist besonders zum Reinigen von Spinndüsen nach dem Polieren geeignet. Die Spinnöffnungen der Spinndüsen sind dann mit Poliermitteln gefüllt, die am besten mit halogenierten Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise Trichloräthylen, entfernt werden können. Bei Anwendung der zuletzt beschriebenen Reinigungsmethoden ergibt sich der besondere Vorteil, dass einer Verdampfung oder Vernabelung der genannten Flüssigkeiten, die im allgemeinen gesund- heitsschädlich sind, weitgehend vorgebeugt wird.
Demzufolge braucht nahezu keine Luft aus dem Betriebsraum abgesaugt zu werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann jedoch auch bei der Behandlung von zu der angegebenen
Sorte gehörenden Gegenständen mit andern or- ganischen Flüssigkeiten, mit Emulsionen oder mit wässerigen Flüssigkeiten angewendet werden.
Zur Erläuterung der Erfindung folgt nachstehend eine Beschreibung an Hand der Zeichnung, in der beispielsweise eine Vorrichtung dargestellt ist, mit deren Hilfe das erfindungsgemässe Verfahren ausgeführt werden kann.
In der Zeichnung ist 1 eine piezoelektrische Quarzplatte, von der nur die planparallelen Flächen metallisiert sind. Die obere Fläche der Quarzplatte wird mit dem Umfang gegen den Rand einer Öffnung 2 gehalten die im Boden 3 eines Metallbehälters 4 vorgesehen ist. Der Rand der Öffnung 2 und die obEre Fläche der Quarzplatte 1 sind dabei mittels eines Gummidichtungsringes 5, der mit einer Zinnfolie umhüllt ist, gegeneinander abgedichtet.
Unter der Quarzplatte 1 befindet sich eine Luftkammer 6, die von der Quarzplatte , einer Metallkontaktplatte 7 und einem Dichtungsring 8 umschlossen wird. In der Luftkammer 6 befindet sich ein Gazepaket 9, das einen elektrischen Kontakt zwischen der unteren Metallschicht der Quarzplatte 1 und der Kontaktplatte 7 herstellt.
Der aus der Kontaktplatte 7, den Dichtungringen 8 und 5 und der Quarzplatte 1 bestehende Komplex wird mittels einer aus Isolationsmaterial bestehenden Andrückplatte 10 und der Bolzen und Muttern 11 gegen die Unterseite des Be- halters 4 gedrückt. nie Metallkontaktplatte 7 ist über einen Metalleiter 12 und eine Anschlussschraube 13 mit einer Seite eines nicht dargestellten Hochfrequenzgenerators an sich bekannter Art verbunden, dessen andere Seite geerdet ist.
Die Anschlussschrauibe 13 ist durch den Boden eines Glasgefässe M geführt, das mit seinem oberen Rand den Behälter 4, der an der Oberseite mit einem Flansch 15 versehen ist, stützt. Zwischen dem Rand des Gefässes 14 und dem Flansch 15 ist ein Dichtungsring 16 vorgesehen.
Das Gefäss 14 und der Behälter 4 werden mit Hilfe von Zugbolzen 17 zusammengehalten, die durch Löcher im Flansch 15 und in einem losen Flansch 18 geführt sind. Einer dieser Zugbolzen ist mit einer Anschlussklemme 19 versehen, die mit einer Mutter 20 befestigt und (auf nicht dargestellte Weise) geerdet ist. Der Raum zwischen dem Behälter 4 und dem Gefäss 14 ist mit Transformatorenöl gefüllt.
Auf dem Boden 3 des Behälters 4 ist ein Becher 21 mit einem vorspringenden unteren Rand 22
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hälters 4 hat. Der Boden 23 des Bechers 21, der aus'Phenolformaldehydharz besteht, besitzt einen
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auf der Innenseite konkaven Teil 24 mit einem Krümmungsradius von 35 mm, der als Linse wirkt und ein zylindrisches Bündel von Ultra- schallschwingungen, die durch die Quarzplatte 1 erzeugt werden, zu einem konvergierenden Bün- del umformen kann. Der Brennpunktabstand der Linse beträgt 55 mm.
Der Abstand zwischen der Oberseite der Quarzplatte 1 und der Unterseite des Linsenbodens 23 muss so eingestellt werden, dass ein Maximaldurchlass der Schwingungen erhalten wird. Letzteres ist dann der Fall, wenn dieser Abstand ein ganzes Vielfaches der halben Wellenlänge der Ultraschallschwingungen in denjenigen Medium ist, mit welchem der Behälter 4 gefüllt ist.
Im Winkel zwischen dem vorspringenden unteren Rand 22 und dem Boden 23 des Bechers 2 t sind über den Umfang verteilte Öffnungen 25 vorgesehen, die als Entlüftungsöffnungen dienen, wodurch eine Ubertragungsflüssigkeit, die in den Behälter 4 gebracht wird, auch den Raum zwischen dem Becher 21 und der Quarzplatte 1 völlig füllen kann.
Die aufrechtstehende Wand des Bcchers 21 besteht aus Aluminium.
Wenn eine Spinndüse mit einem flüchtigen or- ganischen Lösungsmittel mit dem beschriebenen Apparat gereinigt werden soll, wird der Behälter 4 mit Wasser und der Becher 21 mit der organischen Flüssigkeit gefüllt. Dabei wird die Menge der organischen Flüssigkeit derart gewählt, dass der Flüssigkeitsspiegel etwa 1 cm oberhalb des Brennpunktes des als Linse wirkenden Bodens 23 liegt.
Sodann wird der Hochfrequenzgenerator in Betrieb gesetzt, wobei die Spannung dieses Generators allmählich gesteigert wird. Demzufolge entsteht in der Mitte der Flüssigkeitsoberfläche im Becher 21 eine Flüssigkeitsfontäne, wobei Nobel- bildung auftritt. Eine schmutzige Spinndüse 26 wird sodann mit Hilfe eines die Spinndüse umfassenden Halters 27 mit der Aussenseite nach oben in den Becher 21 an die Stelle der Flüssigkeitsfontäne gebracht. Die Aussenseite der Spinndüse wird dabei quer zur Achse des Strahlenbündels auf einem Niveau gehalten, das gerade etwas höher liegt, als die in Ruhe bleibende Oberfläche der Flüssigkeit rings um die Fontäne.
Ausserdem wird die Spinndüse langsam hin-und heribewegt. über den Spinnöffnungen entstehen bald kleine Flüssigkeitssäulchen, woraus abgeleitet werden kann, ob die Spinnöffnungen völlig oder nur teilweise gereinigt sind. In der Regel sind nach etwa 15 Sek. alle Spinnöffnungen gereinigt.
Diese Zeitdauer ist insbesondere bei Spinndüsen mit einer grösseren Löcheranzahl beträchtlich kür- zer als diejenige, die beim Reinigen durch Bür- stJ2n nötig ist. Bin wesentlicher Zeitgewinn wird dabei dadurch erhalten, dass sofort festgestellt werden kann, wenn alle Spinnöffnungen gereinigt sind. Eine zu lange Bearbeitungsdauer, die bei den bekannten Verfahren ziemlich oft vorkommt, . ist also ausgeschlossen.
Da ferner das ganzle Strah- lenbündel auf den zu reinigenden Gegenstand konzentriert wird, ist der Verlust an Behand- lungsflüssigkeit infolge Vemebelung minimal.
Es ist natürlich möglich, die oben beschriebene Vorrichtung in verschiedener Hinsicht zu ändern.
Man kann z. B. die beim Becher 21 über den linsenförmigen Boden herausragende Wand weglassen. In diesem Fall ist nur eine Linse vorhanden. Der Behälter 4 muss dann aber mit der Behandlungsflüssigkeit gefüllt werden.
In all diesen Fällen kann die Linse auch aus andern Materialien bestehen, welche die Ultraschallschwingungen in genügendem Masse durchlassen, wie Polystyrol oder Polymethacrylat. Bedingung ist natürlich, dass dieser Stoff gegen die Einwirkung der Behandlungsflüssigkeit beständig ist.
Ferner kann der konkave Teil 24 in der Quarzplatte 1 vorgesehen sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Reinigung von Spinndüsen od. dgl. mit kleinen Öffnungen versehenen Ge- genständen mit Flüssigkeiten, bei welchem in der Flüssigkeit ein nach aufwärts gerichtetes und in diesem Sinne konvergierendes Ultraschall, Strah- lenbündel erzeugt wird und der zu reinigende Gegenstand mit der mit öffnungen versehenen Fläche quer zur Achse des Strahlenbündels an einer Stelle, die im Brennpunkt oder in der Nähe des Brennpunktes des Strahlenbündels gelegen ist, in dieses gebracht wird, dadurch gekennzeichnet,
dass die Flüssigkeitsoberfläche in der Höhe de Brennpunktes des Ultraschall-Strahlenbündels eingestellt wird und dass der mit den Öffnungen versehene Teil des zu reinigenden Gegenstandes teilweise oder ganz in die Behandlungsflüssigkeit eingetaucht wird, wobei die dem Schwingungser- reger abgekehrte Seite dieses Teiles in bezug auf die unbewegte Oberfläche der Flüssigkeit, knapp unterhalb der Oberfläche in dieser, oder knapp oberhalb dieser gehalten wird.