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La présente invention se rapporte d'une manière générale au domaine du lavage ou du nettoyage et concerne plus¯ particulièrement un appareil perfectionné pour le lavage d'objets sous forme de lames.
Bien que l'invention'ne soit pas limitée au lavage d'un objet particulier quelconque, qu'il s'agisse de verre ou d'une autre matière, elle convient spéciale- ment pour l'exécution du lavage,.difficile en lui-même, de lames de verre, en particulier de lames de verre en feuille, qui étaient encastrées dans du plâtre pendant les opérations de doucissage et de polissage, exécutées auparavant. Jusqu'à présent, il était difficile d'enle- ver complètement le plâtre et autres matières étrangères déposées sur le verre au cours de ces opérations.
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Partant de ce qui précède, un objet de la pré- sente invention consiste à établir un nouvel appareil per- mettant de nettoyer complètement les lames de verre d'une manière continue, cet appareil convenant de façon idéale à une utilisation dans une chaîne de production industriel- le.
En substance, la présente invention vise à exécuter le lavage des lames de verre d'une manière plus parfaite et plus rapide que celà n'a été possible à ce jour, ce résultat étant obtenu grâce à l'emploi de vibra-, tions sonores et ultrasonores.,
Les fréquences de vibration utilisées sont généralement supérieures à 100 cycles par seconde, de pré- férence supérieures à 10.000 cycles par seconde, ces vibra- tions étant transmises sous la forme d'ondes sonores par vibrations mécaniques, à travers un milieu approprié, en vue de produire de l'énergie qui sert à effectuer le tra- vail voulu. Plus'spécialement, lorsque les ondes sonores se propagent à travers le milieu en question, qui est de préférence un liquide, les mouvements des particules de ce milieu sont en corrélation avec les caractéristiques des ondes sonores.
De cette manière, les ondes sonores ou ultrasonores créent une cavitation dans le milieu liqui- de, la cavitation étant l'effet de la formation et de: l'écrasement alternatifs d'ampoules de gaz ou cavités.
Cette compression de cavités crée une agitation d'une im- portance suffisante pour désintégrer effectivement des; particules d'une matière essentiellement solide. 04 il a été constaté que cette agitation vibratoire peut être uti- lisée en vue de la désintégration de particules de matière étrangère présentes sur les surfaces à nettoyer, de façon que ces particules puissent être aisément et rapidement enlevées. desidtes surfaces.
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Considérée sous son aspect plus particulier, la' présente invention utilise le phénomène qui vient d'être décrit pour le lavage de lames de verre, en faisant passer ces objets de façon continue à travers un bain d'un milieu liquide approprié, qui est maintenu en vibration par des @ éléments générateurs appropriés.
Ces éléments générateurs,. qui peuvent être par exemple des traducteurs à magnétostric tion ayant une puissance de sortie et une fréquence appro- priée, sont de préférence disposés de telle manière que les effets de ces vibrations soient dirigés sur les lames de verre - qui se déplacent au-dessous des générateurs précités - suivant un trajet sensiblement normal aux sur - faces des lames, et en employant une plaque réfléchissante disposée au-dessous des traducteurs et des lames de verre, de façon à réfléchir les vibrations vers la face inférieu- re des lames. De cette façon, l'effet des vibrations ci, dessus est maintenu à une valeur maximum en tous les pointa des surfaces en question.
En effet, en déplaçant les lames de verre d'une façon continue entre les éléments générateurs et les pla- ques réfléchissantes, on obtient une action de lavage qui balaye chacune de ces surfaces d'un bord à l'autre. Grâce à cette manière de procéder, le lavage avance rapidement, tandis que le déplacement des lames, qui s'effectue simul tanément avec le lavage, multiplie la vitesse du nettoyages De plus, lorsque le milieu liquide, dans lequel les lames sont submergées au cours du lavage, contient un détersif, ' les particules de matière étrangère, qui se désintègrent sur les surfaces des lames de verre, peuvent être enlevées avec une rapidité encore accrue..
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Un autre objet de la présente invention consis- te à établir un appareil perfectionné à l'intérieur duquel les deux surfaces des lames de verre peuvent être lavées simultanément à l'aide de vibrations comprises dans la gamme ultrasonore et qui se propagent vers les surfaces en question à travers un milieu liquide, cependant que les @ lames précitées se déplacent d'une manière continue à . travers l'appareil susdit.
Lorsqu'on combine des dispositifs vibratoires, tels que des traducteurs ultrasonores, avec des moyens de transport, il est nécessaire de coordonner les deux sys- tèmes, afin d'établir un dispositif de lavage continu' fonctionnant de façon satisfaisante. D'autre part,lorsq il s'agit d'utiliser des dispositifs vibratoires sur un seul côté de la lame devant être nettoyée, ainsi que des moyens prévus à l'opposé des dispositifs vibratoires et destinés à assurer le nettoyage requis sur l'autre face de la lame de verre, on se trouver en-présence du'problème 'consistant à coordonner ces divers éléments, en vue.d'éta- blir une machine qui donne des résultats favorables.
Or, le fait de pouvoir nettoyer les deux faces d'une lame de verre, pendant que cette lame est en mouvement, à l'aide ¯ de dispositifs vibratoires situés sur un seul c8té de la lame, constitue un avantage important.
La présente invention permet d'établir un appa reil pour nettoyer des objets sous forme de lames, cet appareil comportant : un récipient pour un liquide de., nettoyage-; un système de transport destiné à faire passer les objets sous forme de lames, appelés àêtre nettoyés, à travers le liquide de nettoyage contenu dans ce réci- pient ; des éléments vibratoires à haute fréquence, qui
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possèdent des surfaces vibrantes disposées au voisinage du trajet suivi par les objets sousiforme de lames appelés à être nettoyés ; et un écran réflecteur situé à l'opposé des faces vibrantes ci-dessus et placé de telle façon que les objets sous forme de lames soient amenés à passer entre les surfaces vibrantes et l'écran réfléchissant.
Dans les dessins annexés : '
La figure 1 est une vue en élévation latérale - certains éléments étant brisés - d'un mode de réalisation de l'appareil selon'la présentè;invention, où les lames d verre se déplacent horizontalement.
La figure 2 est une vue en coupe transversale, prise en substance suivant la !ligne 2-2 de la figure 1, cette vue montrant d'une façon détaillée la disposition d'un jeu de rouleaux d'entrainement.
La figure 3 est une vue isométrique, prise en substance suivant la ligne 3-3 de la figure 1, cette vue montrant le système pour mesurer l'épaisseur des lames.
La figure 4 est une vue en plan schématique de la partie de l'appareil comprenant les traducteurs, cette vue faisant ressortir la disposition en quinconce des traducteurs assemblés en groupes.
La figure 5 est une vue en coupe transversale
1 de l'appareil prise suivant la ligne 5-5 de la figure 1 et montrant la disposition des traducteurs, et de la plaque réfléchissante.
La figure 6 est une vue en coupe verticale de l'appareil représenté dans la figure 5, cette coupe étant prise en substance suivant la ligne 6-6 de la figure 5.,
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La figure 7 est une vue en coupe transversale de l'appareil, prise suivant la ligne 7-7 de la figure 1 et montrant les brosses pour le nettoyage final des lames de verre ; etLa figure 8 est un schéma du circuit électri- que servant à contrôler le courant électrique alimentant les dispositifs vibratoires selon la présente invention.
Comme montré dans les dessins annexés, et plus particulièrement dans la figure 1, les lames de verre 20 sont avancées sur des rouleaux 21, recouverts de caoutcbouq qui font partie d'un convoyeur 22, ce dernier constituant ,. la partie finale d'une chaîne de fabrication où s'effec- tuent le doucissage et le polissage du verre en feuille.
Le chiffre de référence 23 désigne de façon générale l'ins tallation de lavage, laquelle comprend trois secteurs prin- cipaux, disposés dans l'ordre suivant : le secteur de me-: . surage de l'épaisseur de la lame 24, le secteur des traduc teurs-25 et le secteur de rinçage 26. Tous les trois sec- teurs sont reliés entre eux par un convoyeur 27 élevé sur des piliers 28 et entraîné par des moteurs électriques 29 par l'entremise d'un engrenage réducteur 30, d'arbres intermédiaires 31 et de chaînes 32, qui entraînent en ro- tation des poulies à chaîne 33 et des rouleaux 34, sur lesquels les lames de verre 20 se déplacent.
En considérant en outre la figure 3, on voit des tourillons 35 qui s'avencent en saillie vers l'exté- rieur, à partir des extrémités des rouleaux 34, à travers les parois latérales verticales 36 d'une auge 37 qui s'étend sur toute la longueur du secteur de lavage 23 et qui contient le liquide de nettoyage, ce dernier étant maintenu au niveau indiqué par le chiffre 38 (figure 6),
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de sorte que les lames de verre 20 sont mmergées pendant qu'elles traversent le secteur de lavage. Les arbres 35 sont recueillis dans des paliers 39 montés sur les élé- ments de châssis 40 du convoyeur.
En considérant le secteur de mesurage de l'é- paisseur de la lame, représenté en particulier dans les figures 1, 2 et 3, on voit un r,ouleau palpeur 41 recouveri' de caoutchouc et monté sur l'arbre 35,.ce rouleau étant disposé en lieu et place d'un rouleau 34 du convoyeur ; on voit en outre un rouleau palpeur complémentaire 42, monté sur un arbre 43 immédiatement au-dessus du rouleau 41 et. en contact avec ce dernier. Les deux arbres traversent des paliers 44, ainsi qu'un palier extérieur 45, et sont entraînés en rotation par l'entremise d'une poulie à chat- ne 33 et de pignons 46 prévus à l'extrémité des rouleaux opposée à celle où se trouve la poulie 33.
Les paliers 44 permettent aux rouleaux 41 et 42 de se prêter ou de s'écar ter lorsqu'une lame de verre pénètre entre ces rouleaux.
De plus, des joints universels 47 ont été intercalés entru les extrémités des arbres 35 et 43, d'une part, et les pignons 46, d'autre part, afin de compenser le désaligne- ment dû au fait que les rouleaux s'écartent l'un de l'autre
Le système de mesurage d'épaisseur proprement dit est désigné par le chiffre de référence 48 et se com- pose d'une plate-forme élevée 49 disposée au-dessus de chaque élément de châssis latéral 40. Les.plate-formes s'élèvent au-dessus de l'auge 37, s'étendent vers l'inté- rieur au-dessus de celle-ci et sont alignées dans le sens transversal l'une avec l'autre-. Sur la face supérieure de chacune des plate-formes 49 est monté un commutateur 50 dont l'organe de commande se dirige vers l'intérieur.
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En aval de la plate-forme 49, des bras basculants 51 sont attachés à l'aide de pivots 52 à des blocs porte-paliers ,53 fixés au rebord supérieur du bac 37. Une extrémité de chacun des bras basculants porte une rallonge 54 appelée à entrer en contact avec le commutateur- 50 et à actionner celui-ci, tandis que l'autre extrémité de chaque bras bas- culant est pourvue d'un bloc 55 orienté vers l'extérieur et portant une vis de réglage 56 qui entre en contact avec le rebord supérieur du bac 37, en vue de limiter la cours( des bras 51 dans un-sens. Le rouleau 57 enjambe la dista - ce entre les bras pivotants 51, en un point voisin des blocs 55, ce rouleau étant monté à cet endroit à rotation libre dans des paliers 58.
Les commutateurs 50 sont con- nectés en série avec les moteurs 29 et peuvent être bran- chés de façon à interrompre le circuit de n'importe quel moteur de la chaîne situé en avant par rapport au secteur -de mesurage 24, la disposition étant telle que lorsqu'une lame de verre déformée ou trop épaisse pour passer à tra- .vers les parties suivantes de l'appareil,'telles que le secteur de traducteur 25, ,parvient au poste de mesurage 24,'il en résulte un soulèvement du rouleau 57, ce qui a, pour effet d'incliner les bras pivotants 51, de façon à ouvrir un des commutateurs 50 ou les deux, interrompant ainsi le courant fourni aux moteurs 29 et aux traducteurs 63, comme il sera exposé.dans la suite.
En considérant le secteur de traducteurs 25 de l'appareil, représenté en particulier dans les figures 1, 4,5 et 6, on voit que les systèmes de traducteurs 59 sont disposés en deux paires de rampes, chaque paire com- prenant une rampe 60 et une rampe 61. dans lesquelles les groupes de traducteurs 59 sont décalés vers la droite et
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vers la gauche les uns par rapport aux autres, comme . montré 'dans la figure 4, de façon à assurer un "recouvre- ment" transversal complet de la lame de verre 20.
Les groupes de traducteurs 59 sont.constitués chacun par un cadre ou support 62 destiné à grouper six traducteurs 63, afin de permettre l'installation aisée de ceux-ci dans les éléments de support 64 qui sont disposés transversale-,. ment au-dessus de la lame de verre 20, ce cadre ou support' 62 étant à son tour supporté par les piliers 28. En re- gard de chaque banc'de traducteurs 60 ou 61 se trouve une plaque réfléchissante 65, disposée au-dessous de la lame de verre 20 et s'étendant transversalement par rapport'à celle-ci, cette plaque étant également supportée par les piliers.
,Chacun des dispositifs vibrants ou transmet- teurs d'énergie 63 comprend des faces de projection 66 qui sont de\préférence disposées à une très faible distant ce par rapport à la surface supérieure des lames 20, les faces 66 étant submergées dans le liquide de nettoyage 38, ces faces étant disposées parallèlement par rapport à la surface supérieure des lames pendant que ces dernières traversent cette zone de l'appareil sur le convoyeur 27.
Cette disposition est d'une grande importance en ce sens que l'énergie émise par les faces 66 suit dans ce cas un trajet sensiblement normal à la surface supérieure de la lame 20 et, de cette façon, vient frapper -cette lame à angle droit. De même, la plaque réfléchissante 65 est disposée directement au-dessous des traducteurs 63, en un point très rapproché de la face inférieure de la lame 20, la face supérieure 67 de cette plaque étant parallèle à la surface inférieure des lames pendant le passage de
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celles-ci à travers ladite zone, avec ceci que l'énergie réfléchie depuis la surface 67 suit également un trajet sensiblement normal à la surface inférieure de la lame 20 Toutefois, les ondes d'énergie ne se limitent pas stricte- ment à nettoyer une surface qui présente les dimensions exactes de la face de projection 66.
Il a été constaté que! dans certaines limites, les ondes ont tendance à diverger légèrement, tout en assurant de façon satisfaisante le net- toyage d'une surface ayant une superficie légèrement supé- rieure à celle de la face 66. Ainsi, et comme montré dans les figures 4, 5 et 6, les éléments émetteurs peuvent être écartés les uns des autres, étant donné qu'il n'est pas indispensable que les superficies 66 des faces de projec- tion soient exactement égales à la superficie de la surface que ces faces de projection sont appelées à nettoyer.
Les faces vibrantes ou de transmission d'éner- gie peuvent être constituées par des matières piézoélectri-' ques, telles que le quartz ou certaines matières céramiques qui, lorsqu'elles sont soumises à l'action de certains types déterminés de tensions alternatives, produisent des vibrations de très hautes fréquences. Un autre type de générateur de vibrations, qui peut être utilisé dans ce . cas, est constitué par un traducteur à magnétostriction qui consiste en un noyau feuilleté en un alliage d'une matière ferromagnétique telle que le nickel, le fer ou le cobalt, qui se dilate et se contracte sous l'influence d'un'champ magnétique.
Des vibrateurs d'un troisième type, soit des générateurs du type mécanique, tels qu'un marteau pneuma- tique ou un sifflet de Hartmann, qui utilisent des jets d'air ou des jets d'eau dans le milieu liquide, pour pro-
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duire des vibrations ultrasonores, peuvent également être employées dans le dispositif vibrateur. Par conséquent, l'appareil selon l'invention n'est pas limité à une forme particulière quelconque de transmetteur d'énergie.
Pendant la marche de l'installation, les faces 66 et la surface de réflexion 67 sont disposées parallèle- ment aux faces supérieure et inférieure, respectivement, des lames, les surfaces génératrices 66 étant excitées par une tension alternative qui détermine des vibrations extrê mement rapides sur les surf aces'66 des faces émettrices.
Etant donné que les faces vibrantes 66 sont en contact direct avec le milieu liquide 38, on obtient des fronts de pression alternativement positifs et négatifs qui sont émis par les faces 66 et sont réfléchis par les surfaces 67 vers les lames, cette émission et cette réflexion se faisant suivant un trajet normal par rapport au surfaces 'du verre.
Ces fronts de pression variable déterminent une cavitation ou un effet de bulles dans le milieu 38, effet qui se répercute sur les molécules de graisse, de plâtre, de crasse, ou d'autres matières étrangères, présen- tes sur la lame de verre, avec ceci que les molécules sont, d'abord comprimées en direction de la lame et sont ensuite tirées en direction des éléments générateurs des vibra- tions, cette traction ayant lieu lorsque les bulles s'écra' sent, en créant une zone de pression négative.
De cette façon, et lorsqu'on emploie un milieu détersif par exem- ple, on obtient que, lorsque les molécules sont soumises à des pressions négatives, elles s'écartent les unes des autres par des degrés minimes, ce qui permet au milieu liquide de s'infiltrer entre les interstices et de former une couche mouillante entre les molécules voisines.
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Finalement, l'action détersive exercée par le milieu liqui- de entre les molécules fait en sorte que celles-ci se séparent les unes des autres, ainsi que de la lame, de sorte que cette dernière est débarrassée de matières étran- gères.
Ces fronts de pression, alternativement posi- tifs et négatifs, peuvent être engendrés à partir d'une fréquence minimum de 100 cycles par seconde, ce qui a pour résultat des pressions extrêmement élevées qui s'exercent sur la structure moléculaire de la graisse ou de la crasse pendant un bref intervalle de temps. Toutefois, on estime que - tant pour éviter l'inconvénient du bruit que pour obtenir un meilleur nettoyage - il est préférable d'em- ployer des vibrations ultrasonores à une fréquence supé- rieure à 10.000 cycles par seconde.
Par conséquent, l'ac= tion détersive du milieu liquide sur la structure molécu- laire de la matière formant le dépôt, action qui s'exerce, en combinaison avec les vibrations mécaniques, fait en -sorte que cette matière est mise en suspension dans le liquide en quelques secondes seulement.
A titre de variantes, on peut pratiquer d'autres méthodes visant à ébranler la structure moléculaire des matières qui adhèrent aux lames de verre, en utilisant des générateurs de vibrations d'un type analogue. Si la matiè- re étrangère est d'une nature telle qu'elle est susceptible de s'émietter ou de se fendiller sous l'effet des fluctua- tions répétées de la pression, les générateurs peuvent être utilisés conjointement avec un milieu liquide exer- çant un effet détersif faible ou nul. Dans ce cas, le milieu liquide sert uniquement à transmettre les fronts d'ondes à pression variable.
D'autre part, si la matière
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à éliminer est susceptible d'être dissoute par un acide, à la suite d'une réaction chimique entre l'acide et la matière déposée, on peut utiliser un milieu de ce type, en combinaison avec les sources de vibrations, pour éli- miner les dépôts des lames de verre. L'effet de nettoyage peut également être obtenu par d'autres milieux, quelle que soit la nature chimique de.ceux-ci, par exemple le pétrole, le silicate de sodium, ainsi.que des liquides comprenant certains types de matières abrasives, qui exer- cent une action érosive sur la matière étrangère même.
Grâce à la disposition décrite ci-dessus, les lames de verre peuvent être nettoyées de façon efficace et judicieuse sur leurs deux faces par l'emploi de rampes de traducteurs ultrasonores, juxtaposés les uns aux autres sur un côté seulement des lames de verre. Une telle dis- position permet de placer les traducteurs sur le côté des t lames de verre opposé à celui où se trouvent les rouleaux du convoyeur, de sorte que les faces vibrantes des traduc- teurs peuvent être ajustées à diverses distances'par rap- port aux lames de verre et peuvent être placées dans di- verses positions, sans que les rouleaux du convoyeur cons- tituent un obstacle physique.
Dans la disposition représentée dans les dessins annexés, les plaques réfléchissantes sont disposées, comme on le voit, entre les rouleaux du convoyeur, de sorte que ces plaques ne gênent pas ces derniers rouleaux, tout en pouvant s'étendre sur toute la longueur de la lame de .verre et être ajustées de façon à se trouver à l'opposé des tra- ducteurs ultrasonores. Lorsque les plaques réfléchïssan- tes sont combinées avec les traducteurs, on constate que la surface réfléchissante 67 doit se trouver généralement
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à moins'de 0,10 pouce (0,254 cm) de la surface du verre en cours de nettoyage; de préférence, cette surface 67 doit être située à 0,06 poice (0,1524 cm) environ.
Un tel ajus- tement est obtenu en réglant les positions relatives de la surface réfléchissante et des rouleaux du convoyeur entre lesquels ces surfaces réfléchissantes sont disposées. Pen- dant la marche de l'appareil, les lames de verre 20 sont amenées à se déplacer sur les rouleaux 34 du convoyeur, ce qui détermine la position du trajet suivi par les faces supérieures et inférieures de la lame de verre. Les tra- ducteurs ultrasonores, les surfaces vibrantes et les sur- faces réfléchissantes, qui. coopèrent avec elles, sont ajus- tés dans des positions déterminées par rapport aux rouleaux du convoyeur, de sorte que les vibrations, auxquelles les surfaces de la lame de verre sont soumises, sont produites par les surfaces vibrantes et les surfaces réfléchissantes, les unes et les autres dans les positions de réglage opti- mum.
Lorsque les surfaces vibrantes sont mises en vibra- tion par les traducteurs, les ondes ultrasonores sont trans. mises à travers le milieu de lavage et à la face supérieure du verre, où le nettoyage s'opère; ces vibrations sont d'autre part transmises vers le bas, à la surface réflé- chissante, laquelle renvoie les vibrations vers la face inférieure de la lame de verre, afin d'assurer le nettoyage de cette dernière face.
En considérant plus particulièrement la figure 6, on voit qu'une série de tuyères 68 sont disposées sur des tubes perforés 69, situés au-dessus de chaque groupe de traducteurs 60 ou 61, de part et d'autre de ce groupe, ces tuyères étant destinées à projeter un fluide de refroi- dissement sur les traducteurs 63. Ce liquide peut être de
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de l'eau ou n'importe quel autre liquide compatible avec le liquide de nettoyage. Chacune des rampes de traducteurs 60 ou 61 est enfermée de tous les côtés et au-dessus par les parois d'un compartiment aéré 70,établi en une matière isolante. Les connexions électriques 71 destinées aux grou- pes de traducteurs 59 sont supportées par un pont 72 qui enjambe une paire de compartiments 70 et le bac de lavage 23.
Si l'on se reporte à la figure 1, on voit que le secteur de rinçage 26 est situé en aval du secteur de traducteurs 25. Deux jeux de rouleaux d'entraînement 41 et
42 remplacent ici les rouleaux initiaux ou frontaux 31+@du secteur de rinçage et sont suivis du prolongement du trans- porteur 27, dans lequel les lames de verre 20 passent à tra- vers un liquide de rinçage et sur des brosses 73, montrées de façon détaillée dans la figure 7. En ce point, on pré- voit des rouleaux supplémentaires 74 montés de façon élas- tique au-dessus des rouleaux 34 du convoyeur, de manière à -appliquer la lame de verre 20 contre les brosses 73. Le secteur de rinçage se termine à une faible distance plus loin, les lames de verre 20 étant ensuite amenées à traver- ser le liquide de rinçage final et étant dirigées vers les opérations suivantes.
Au cours du fonctionnement de l'appareil de lava- ge, il se présente des intervalles de temps pendant lesqueli le lavage des lames de verre est interrompu à la suite de l'arrêt de l'appareil sous l'intervention du dispositif mesureur d'épaisseur, ou simplement parce qu'il se produit des espaces morts dans la chaîne continue de lames avancées à travers l'appareil. Quelle que puisse être la raison de l'interruption dans le lavage, il y a lieu d'arrêter les traducteurs ultrasonores lorsqu'ils ne sont pas requis pour
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le lavage, afin de préserver leur longévité. L'appareil selon la présente invention est muni d'organes de commande qui permettent d'atteindre ce résultat et qui doivent être considérés comme un perfectionnement supplémentaire de cet appareil de lavage par rapport aux appareils connus à ce jour.
En considérant la figure 8, on voit que celle- ci montre un circuit de contrôle destiné à empêcher le . fonctionnement injustifié des traducteurs, circuit dans- lequel les interrupteurs 50, normalement fermés, sont connectés en série. Toutefois, si l'un de ces interrup-. teurs s'ouvre à la suite du passage d'une lame de verré 20 déformée ou trop épaisse, au moment où cette lame tra- verse la jauge d'épaisseur, l'arrivée de courant aux mo- teurs 29 et aux traducteurs 63 se trouve interrompue.
Afin de mettre hors circuit les traducteurs lorsqu'aucune lame de verre ne passe au-dessous de ceux-ci, on prévoit des interrupteurs 74 et 75, normalement ouverts, disposés respectivement dans la zone d'entrée et dans la zone de sortie du secteur des traducteurs 25, ces inter- rupteurs étant fermés sous l'action d'une lame de verre 20 passant entre eux. Les interrupteurs 74 et 75 sont branchés dans le circuit en parallèle, de telle sorte que la fermeture d'un quelconque de ces interrupteurs, ou les deux, a pour effet d'exciter un relais 76, de façon à alimenter les traducteurs 63 en courant. Il résulte de ce qui précède que les traducteurs 63 fonctionnent unique- ment lorsqu'une lame de verre produit la fermeture d'un quelconque des interrupteurs 74 et 75, ce qui a pour effet d'allonger la durée utile des traducteurs.
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The present invention relates generally to the field of washing or cleaning and relates more particularly to an improved apparatus for washing objects in the form of blades.
Although the invention is not limited to the washing of any particular object, be it glass or other material, it is especially suited for carrying out the washing. - even, glass slides, in particular sheet glass slides, which were embedded in plaster during the grinding and polishing operations performed previously. Heretofore, it has been difficult to completely remove plaster and other foreign matter deposited on the glass during these operations.
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On the basis of the above, an object of the present invention is to provide a new apparatus for completely cleaning glass slides in a continuous manner, this apparatus being ideally suited for use in a production line. industrial.
In essence, the present invention aims to carry out the washing of the glass slides in a more perfect and faster manner than has been possible to date, this result being obtained thanks to the use of sound vibrations. and ultrasound.,
The vibration frequencies used are generally greater than 100 cycles per second, preferably greater than 10,000 cycles per second, these vibrations being transmitted in the form of sound waves by mechanical vibrations, through a suitable medium, in view to produce energy that is used to do the job you want. More specifically, when the sound waves propagate through the medium in question, which is preferably a liquid, the movements of the particles of this medium correlate with the characteristics of the sound waves.
In this way, sound or ultrasonic waves create cavitation in the liquid medium, cavitation being the effect of the alternate formation and crushing of gas bulbs or cavities.
This compression of cavities creates an agitation of sufficient magnitude to effectively disintegrate; particles of an essentially solid matter. 04 it has been found that this vibratory agitation can be used for the disintegration of particles of foreign matter present on the surfaces to be cleaned, so that these particles can be easily and quickly removed. desidtes surfaces.
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Considered in its more particular aspect, the present invention makes use of the phenomenon which has just been described for washing glass slides, by passing these objects continuously through a bath of a suitable liquid medium, which is maintained in vibration by @ appropriate generating elements.
These generating elements ,. which may be for example magnetostric tion translators having an appropriate output power and frequency, are preferably arranged such that the effects of these vibrations are directed onto the glass plates - which move below the plates. aforementioned generators - following a path substantially normal to the surfaces of the blades, and by using a reflecting plate arranged below the translators and the glass blades, so as to reflect the vibrations towards the lower face of the blades. In this way, the effect of the above vibrations is maintained at a maximum value at all points of the surfaces in question.
In fact, by moving the glass plates continuously between the generating elements and the reflecting plates, a washing action is obtained which sweeps each of these surfaces from one edge to the other. Thanks to this way of proceeding, the washing proceeds rapidly, while the movement of the slides, which takes place simultaneously with the washing, increases the speed of the cleaning. In addition, when the liquid medium, in which the slides are submerged during washing, contains a detergent, the particles of foreign matter, which disintegrate on the surfaces of the glass slides, can be removed with even greater speed.
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Another object of the present invention is to provide an improved apparatus within which the two surfaces of the glass slides can be washed simultaneously with the aid of vibrations included in the ultrasonic range and which propagate towards the surfaces in. matter through a liquid medium, while the above-mentioned blades move in a continuous fashion. through the aforementioned device.
When combining vibratory devices, such as ultrasonic transducers, with transport means, it is necessary to coordinate the two systems, in order to establish a satisfactorily functioning continuous washing device. On the other hand, when it comes to using vibratory devices on one side of the blade to be cleaned, as well as means provided opposite the vibratory devices and intended to ensure the required cleaning on the other facing the glass slide, we find ourselves in the presence of the 'problem' of coordinating these various elements in order to establish a machine which gives favorable results.
However, the fact of being able to clean both sides of a glass slide, while this slide is in motion, using vibratory devices located on one side of the slide, constitutes an important advantage.
The present invention makes it possible to establish an apparatus for cleaning objects in the form of blades, this apparatus comprising: a container for a cleaning liquid; a transport system intended to pass the objects in the form of blades, called to be cleaned, through the cleaning liquid contained in this container; high frequency vibratory elements, which
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have vibrating surfaces disposed in the vicinity of the path followed by the subiform objects of blades called to be cleaned; and a reflective screen located opposite the above vibrating faces and positioned such that the blade-shaped objects are passed between the vibrating surfaces and the reflecting screen.
In the accompanying drawings: '
Figure 1 is a side elevational view - with some parts broken away - of an embodiment of the apparatus according to the present invention, where the glass slides move horizontally.
Figure 2 is a cross-sectional view taken substantially along line 2-2 of Figure 1, this view showing in detail the arrangement of a set of drive rollers.
Figure 3 is an isometric view, taken substantially along line 3-3 of Figure 1, this view showing the system for measuring the thickness of the blades.
FIG. 4 is a schematic plan view of the part of the apparatus comprising the translators, this view showing the staggered arrangement of the translators assembled in groups.
Figure 5 is a cross-sectional view
1 of the apparatus taken along line 5-5 of FIG. 1 and showing the arrangement of the translators, and of the reflecting plate.
Figure 6 is a vertical sectional view of the apparatus shown in Figure 5, this section being taken substantially along the line 6-6 of Figure 5.,
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Figure 7 is a cross-sectional view of the apparatus, taken along line 7-7 of Figure 1 and showing the brushes for the final cleaning of the glass slides; and FIG. 8 is a schematic diagram of the electrical circuit for controlling the electrical current supplied to the vibratory devices according to the present invention.
As shown in the accompanying drawings, and more particularly in Figure 1, the glass blades 20 are advanced on rollers 21, covered with rubber which form part of a conveyor 22, the latter constituting. the final part of a production line where the smoothing and polishing of sheet glass takes place.
The reference numeral 23 designates generally the washing installation, which comprises three main sectors, arranged in the following order: the washing sector:. surage of the thickness of the blade 24, the translator sector-25 and the rinsing sector 26. All three sectors are connected to each other by a conveyor 27 raised on pillars 28 and driven by electric motors 29 by means of a reduction gear 30, intermediate shafts 31 and chains 32, which drive in rotation chain pulleys 33 and rollers 34, on which the glass blades 20 move.
Turning further to Figure 3, journals 35 are seen which project outwardly from the ends of rollers 34 through the vertical side walls 36 of a trough 37 which extends outwardly. over the entire length of the washing sector 23 and which contains the cleaning liquid, the latter being maintained at the level indicated by the number 38 (figure 6),
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so that the glass slides 20 are emerged as they pass through the washing sector. The shafts 35 are collected in bearings 39 mounted on the frame members 40 of the conveyor.
Considering the area for measuring the thickness of the blade, shown in particular in FIGS. 1, 2 and 3, we see a r, or the feeler 41 covered with rubber and mounted on the shaft 35,. roller being arranged in place of a roller 34 of the conveyor; there is also a complementary feeler roller 42, mounted on a shaft 43 immediately above the roller 41 and. in contact with the latter. The two shafts pass through bearings 44, as well as an outer bearing 45, and are driven in rotation by means of a cat pulley 33 and pinions 46 provided at the end of the rollers opposite to that where find pulley 33.
The bearings 44 allow the rollers 41 and 42 to lend themselves or to move apart when a glass slide enters between these rollers.
In addition, universal joints 47 have been interposed between the ends of the shafts 35 and 43, on the one hand, and the pinions 46, on the other hand, in order to compensate for the misalignment due to the fact that the rollers move apart. one of the other
The thickness measuring system itself is designated by reference numeral 48 and consists of an elevated platform 49 disposed above each side frame member 40. The platforms are raised. above the trough 37, extend inwardly above it and are transversely aligned with each other. On the upper face of each of the platforms 49 is mounted a switch 50, the control member of which goes inward.
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Downstream of the platform 49, the rocking arms 51 are attached by means of pivots 52 to the bearing support blocks, 53 fixed to the upper edge of the tank 37. One end of each of the rocking arms carries an extension 54 called to come into contact with the switch- 50 and to operate the latter, while the other end of each rocking arm is provided with a block 55 facing outwards and carrying an adjusting screw 56 which enters it. contact with the upper edge of the tank 37, in order to limit the course (of the arms 51 in one direction. The roller 57 spans the distance between the pivoting arms 51, at a point close to the blocks 55, this roller being mounted at this freely rotating location in bearings 58.
The switches 50 are connected in series with the motors 29 and can be connected so as to interrupt the circuit of any motor in the chain situated forward of the measuring sector 24, the arrangement being such. that when a deformed glass slide or too thick to pass through subsequent parts of the apparatus, such as the translator sector 25, reaches the measuring station 24, the result is a lifting of the instrument. roller 57, which has the effect of tilting the pivoting arms 51, so as to open one or both of the switches 50, thus interrupting the current supplied to the motors 29 and to the translators 63, as will be explained below. .
Considering the translator sector 25 of the apparatus, shown in particular in Figures 1, 4, 5 and 6, it can be seen that the translator systems 59 are arranged in two pairs of ramps, each pair comprising a ramp 60. and a ramp 61. in which the groups of translators 59 are shifted to the right and
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to the left of each other, like. shown in Fig. 4, so as to ensure a complete transverse "cover" of the glass slide 20.
The groups of translators 59 are each constituted by a frame or support 62 intended to group six translators 63, in order to allow easy installation of the latter in the support elements 64 which are arranged transversely. above the glass slide 20, this frame or support 62 being in turn supported by the pillars 28. In front of each translator bank 60 or 61 there is a reflective plate 65, disposed above it. below the glass slide 20 and extending transversely with respect to the latter, this plate also being supported by the pillars.
Each of the vibrating or energy transmitting devices 63 includes projection faces 66 which are preferably disposed at a very small distance from the upper surface of the blades 20, the faces 66 being submerged in the spray liquid. cleaning 38, these faces being disposed parallel to the upper surface of the blades while the latter pass through this zone of the apparatus on the conveyor 27.
This arrangement is of great importance in that the energy emitted by the faces 66 follows in this case a path substantially normal to the upper surface of the blade 20 and, in this way, strikes this blade at right angles. . Likewise, the reflecting plate 65 is disposed directly below the translators 63, at a point very close to the lower face of the blade 20, the upper face 67 of this plate being parallel to the lower surface of the blades during the passage of
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these through said zone, with this that the energy reflected from the surface 67 also follows a path substantially normal to the lower surface of the blade 20 However, the energy waves are not strictly limited to cleaning a surface. surface which has the exact dimensions of the projection face 66.
It was found that! within certain limits, the waves tend to diverge slightly, while satisfactorily ensuring the cleaning of a surface having an area slightly greater than that of face 66. Thus, and as shown in Figures 4, 5 and 6, the emitting elements can be separated from each other, since it is not essential that the areas 66 of the projection faces are exactly equal to the area of the surface that these projection faces are. called to clean up.
The vibrating or energy transmitting faces can be formed by piezoelectric materials, such as quartz or certain ceramic materials which, when subjected to the action of certain determined types of alternating voltages, produce vibrations of very high frequencies. Another type of vibration generator, which can be used in this. case, is constituted by a magnetostriction translator which consists of a laminated core of an alloy of a ferromagnetic material such as nickel, iron or cobalt, which expands and contracts under the influence of a magnetic field .
Vibrators of a third type, ie generators of the mechanical type, such as a pneumatic hammer or a Hartmann whistle, which use jets of air or jets of water in the liquid medium, to produce
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reduce ultrasonic vibrations, can also be employed in the vibrator device. Therefore, the apparatus according to the invention is not limited to any particular form of energy transmitter.
During operation of the installation, the faces 66 and the reflecting surface 67 are arranged parallel to the upper and lower faces, respectively, of the blades, the generating surfaces 66 being excited by an alternating voltage which determines extremely rapid vibrations. on the aces'66 surfaces of the emitting faces.
Since the vibrating faces 66 are in direct contact with the liquid medium 38, alternately positive and negative pressure fronts are obtained which are emitted by the faces 66 and are reflected by the surfaces 67 towards the blades, this emission and this reflection occurring in a normal path with respect to the surfaces of the glass.
These variable pressure fronts determine a cavitation or an effect of bubbles in the medium 38, an effect which is reflected on the molecules of grease, plaster, grime, or other foreign matter, present on the glass slide, with this that the molecules are, first compressed in the direction of the blade and are then pulled in the direction of the vibration generating elements, this pulling taking place when the bubbles collapse, creating a zone of negative pressure .
In this way, and when using a detergent medium for example, we obtain that, when the molecules are subjected to negative pressures, they deviate from each other by minimal degrees, which allows the liquid medium to infiltrate between the interstices and to form a wetting layer between neighboring molecules.
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Finally, the detersive action exerted by the liquid medium between the molecules causes them to separate from each other, as well as from the blade, so that the latter is free of foreign matter.
These pressure fronts, alternately positive and negative, can be generated from a minimum frequency of 100 cycles per second, which results in extremely high pressures exerted on the molecular structure of the fat or fat. grime for a brief interval of time. However, it is believed that - both to avoid the inconvenience of noise and to achieve better cleaning - it is preferable to employ ultrasonic vibrations at a frequency above 10,000 cycles per second.
Consequently, the detersive action of the liquid medium on the molecular structure of the material forming the deposit, an action which is exerted in combination with mechanical vibrations, so that this material is suspended in liquid in seconds.
As an alternative, other methods of disrupting the molecular structure of the materials which adhere to the glass slides can be practiced, using vibration generators of a similar type. If the foreign matter is of such a nature that it is liable to crumble or crack under the effect of repeated fluctuations in pressure, generators can be used in conjunction with an exerted liquid medium. with little or no detersive effect. In this case, the liquid medium serves only to transmit the wave fronts with variable pressure.
On the other hand, if the material
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to be removed is liable to be dissolved by an acid, following a chemical reaction between the acid and the deposited material, a medium of this type can be used, in combination with the sources of vibration, to eliminate deposits from the glass slides. The cleaning effect can also be obtained by other media, irrespective of the chemical nature of these, for example petroleum, sodium silicate, as well as liquids including certain types of abrasive materials, which exert an erosive action on the foreign matter itself.
Thanks to the arrangement described above, the glass slides can be cleaned efficiently and judiciously on their two faces by the use of ramps of ultrasonic transducers, juxtaposed to each other on only one side of the glass slides. Such an arrangement allows the translators to be placed on the side of the glass slides opposite to that where the conveyor rollers are located, so that the vibrating faces of the translators can be adjusted at various distances. glass slides and can be placed in various positions, without the conveyor rollers constituting a physical obstacle.
In the arrangement shown in the accompanying drawings, the reflecting plates are arranged, as can be seen, between the conveyor rollers, so that these plates do not interfere with these latter rollers, while being able to extend over the entire length of the conveyor. glass blade and be adjusted so that it faces away from the ultrasonic transducers. When the reflecting plates are combined with the translators, it is found that the reflecting surface 67 should generally be located
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within 0.10 inch (0.254 cm) of the surface of the glass being cleaned; preferably, this surface 67 should be located at about 0.06 inch (0.1524 cm).
Such an adjustment is achieved by adjusting the relative positions of the reflecting surface and the conveyor rollers between which these reflecting surfaces are disposed. While the apparatus is in operation, the glass slides 20 are caused to move on the conveyor rollers 34, which determines the position of the path followed by the upper and lower faces of the glass slide. Ultrasonic transducers, vibrating surfaces and reflective surfaces, which. cooperate with them, are adjusted in determined positions with respect to the conveyor rollers, so that the vibrations, to which the surfaces of the glass slide are subjected, are produced by the vibrating surfaces and the reflecting surfaces, both the others in the optimum setting positions.
When the vibrating surfaces are vibrated by the translators, the ultrasonic waves are trans. put through the washing medium and on the upper side of the glass, where the cleaning takes place; these vibrations are also transmitted downwards, to the reflecting surface, which returns the vibrations to the underside of the glass slide, in order to ensure the cleaning of the latter face.
Considering more particularly FIG. 6, it can be seen that a series of nozzles 68 are arranged on perforated tubes 69, situated above each group of translators 60 or 61, on either side of this group, these nozzles being intended to project a cooling fluid onto the translators 63. This liquid may be of
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water or any other liquid compatible with the cleaning liquid. Each of the translator ramps 60 or 61 is enclosed on all sides and above by the walls of a ventilated compartment 70, made of an insulating material. The electrical connections 71 intended for the groups of translators 59 are supported by a bridge 72 which spans a pair of compartments 70 and the wash tank 23.
If we refer to Figure 1, we see that the rinsing sector 26 is located downstream of the translator sector 25. Two sets of drive rollers 41 and
42 here replace the initial or front rollers 31 + @ of the rinsing sector and are followed by the extension of the conveyor 27, in which the glass slides 20 pass through a rinsing liquid and over brushes 73, shown from detailed in Figure 7. At this point, additional rollers 74 are provided resiliently mounted above the conveyor rollers 34, so as to press the glass slide 20 against the brushes 73. The rinse sector ends a short distance away, the glass slides 20 then being passed through the final rinse liquid and being directed to the following operations.
During the operation of the washing apparatus, there are time intervals during which the washing of the glass slides is interrupted following the stopping of the apparatus under the intervention of the measuring device of. thickness, or simply because there are dead spaces in the continuous chain of blades advanced through the apparatus. Whatever the reason for the interruption in washing, the ultrasonic transducers should be stopped when not required for
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washing, in order to preserve their longevity. The apparatus according to the present invention is provided with control members which make it possible to achieve this result and which should be considered as a further improvement of this washing apparatus compared to the apparatuses known to date.
Considering FIG. 8, it can be seen that this shows a control circuit intended to prevent the. unjustified operation of the translators, a circuit in which the switches 50, normally closed, are connected in series. However, if any of these interrup-. teurs opens following the passage of a deformed or too thick glass blade 20, at the moment when this blade passes through the feeler gauge, the arrival of current to the motors 29 and to the translators 63 is found interrupted.
In order to switch off the translators when no glass slide passes below them, switches 74 and 75, normally open, arranged respectively in the input zone and in the output zone of the sector are provided. translators 25, these switches being closed under the action of a glass slide 20 passing between them. The switches 74 and 75 are connected in the circuit in parallel, so that the closing of any one of these switches, or both, has the effect of energizing a relay 76, so as to supply the translators 63 with current. . It follows from the above that the translators 63 operate only when a glass slide produces the closing of any of the switches 74 and 75, which has the effect of extending the useful life of the translators.