Procédé et appareil de nettoyage d'objets souillés. La présente invention concerne le net- toyarie d'objets textiles au moyen d'énergie ondulatoire de compression.
I1 a été observé que les objets textiles net- t.oyés au moyen d'énergie ondulatoire<B>(le</B> com pression ne peuvent. pas toujours être nettoyés d'une faeon uniforme.
lia présente invention a pour objet. un procédé de nettoyage d'objets textiles souillés, dans lequel on met ces objets en contact avec un liquide détersif auquel on fournit de l'éner gie ondulatoire de eompression, proeédé qui évite ledit. inconvénient.
Ce procédé est. caractérisé en ce qu'on pro duit un mouvement. relatif entre lesdits objets et. les noeuds et les ventres d'une onde station naire produite par ladite énergie.
La présente invention comprend aussi un appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication I, comprenant un ré cipient .destiné à recevoir le liquide détersif et lesdits objets souillés et an moins -Lin généra teur d'énergie ondulatoire de compression des tiné à fournir de l'énergie au liquide contenu dans ledit. récipient, \ caractérisé par des moyens .pour produire un mouvement relatif entre lesdits objets et les noeuds et les ventres de l'onde stationnaire produite par ladite énergie.
Par énergie ondulatoire de compression , on entend le genre d'énergie ondulatoire dans lequel les particules individuelles du milieu soumis à une telle énergie vibrent dans le sens de propagation de l'énergie, produisant ainsi une série de compressions et de raréfactions dans le milieu sans le mouvoir corporellement.
Quoiqu'on obtienne de bons résultats au moyen d'une énergie ondulatoire de compres sion ayant une fréquence dans la partie supé rieure de la bande de fréquence audible, une fréquence ultrasonore est préférable. Les fré quences ultrasonores sont. celles au-dessus de la. bande audible, c'est-à-dire au-dessus d'envi ron 7.5 000 cycles par seconde.
Dans une forme d'exécution typique, les objets textiles à. nettoyer sont immergés dans un liquide de nettoyage détersif approprié et des ondes de compression sont. produites dans le liquide au moyen d'un dispositif de géné ration d'ondes convenable quelconque. Le dis positif de génération d'ondes peut être méca nique ou électrique. Afin de générer des ondes électriques, on préfère des cristaux piézo-élec triques ou des oscillateurs à magnétostriction.
Le mouvement relatif entre l'objet et les noeuds et les ventres de l'onde stationnaire pro duite par ladite énergie peut être produit par un déplacement de la source d'ondes tout en maintenant d'objet. stationnaire, ou bien par tin déplacement .de l'objet tout en maintenant la source stationnaire. On peut aussi utiliser deux générateurs d'ondes disposés de faon à fonctionner alternativement de manière con tinue, de manière que l'onde stationnaire de compression produite par un générateur soit.
décalée dans l'espace d'un quart de longueur d'onde par rapport à l'onde stationnaire de compression produite par l'autre générateur, en sorte que l'effet. combiné produit un mou vement relatif entre l'objet. souillé et les n#uds et les ventres des ondes stationnaires. Le mouvement relatif entre les objets souillés et les n#uds et les ventres peut. aussi être ob tenu par une modulation en fréquence de l'oncle de compression.
Le dessin représente, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution de l'appareil. La fig. 1 représente un échantillon de tissu de coton après nettoyage au moyen -d'éner gie d'onde ultrasonore. On voit les stries toujours présentes.
La fig. \? est un schéma. d'un appareil uti lisant une courroie transporteuse pour dépIa- eer les objets textiles souillés.
La fi,-. 3 est, un schéma d'une forme d'exé- eution de l'appareil dans lequel le dispositif générateur se déplace par rapport aux objets souillés.
La fig. 3.4 représente une vue de détail, partiellement en coupe, suivant la ligne 3,1-3.1 de la fig. 3, dans le sens des flèches.
La fig. d est une représentation schémati que d'une forme d'exécution de l'appareil uti lisant deux générateurs fonctionnant alterna tivement de façon continue, afin de produire des ondes de compression qui sont déphasées entre elles de 90 degrés.
La fin-. 5 est un schéma d'un appareil uti lisant une lessiveuse à agitateur de type cou rant.
Dans un essai pratique, on a souillé un échan tillon de toile de coton d'environ 18 cm de long sur 8 cm de large, ayant avant souillure un degré de réflexion d'environ 64 1/o, au moyen de poussières provenant d'un aspirateur cou rant jusqu'à ce que le degré de réflexion attei gne environ 30 0/0. L'échantillon fut alors plié en forme d'un<B>U</B> ayant deux côtés verticaux parallèles d'environ 8 cm sur 9 cm et une lar geur d'environ 1,5 cm entre les deux côtés. On a immergé l'échantillon dans le liquide dé tersif, voir fin-. 3, à. une profondeur d'environ 4,5 cm.
Le liquide détersif consistait en une solution de savon doux de 0,2 % en poids dans de l'eau courante ordinaire avant une dureté d'environ 60 parties par million à 50 C. L'oseil:lateur a. été mis en marche pendant en viron une seconde en maintenant la source stationnaire, -.près quoi l'échantillon a été re tiré, puis rincé et séché.
II avait. alors l'appa- renee indiquée généralement dans la fi-.<B>1.</B> La partie centrale foncée représente la partie souillée qui n'était pas immergée dans le li quide détersif. Les deux surfaces 59 et 60 qui étaient directement au-dessus du cristal pen dant l'essai étaient d'une blancheur presque uniforme et avaient un degré de réflexion d'environ 64 o/o. Ainsi, la. souillure entière a été enlevée de ces surfaces de l'échantillon.
De chaque côté des surfaces blanches 59 et 60 de Féehantillon (fin-. 1), on a trouvé plu sieurs stries horizontales souillées et propres se suivant alternativement, la distance entre les stries étant environ égale à la moitié de la longueur d'onde des ondes produites par le générateur. On croit que ce résultat inattendu est. dû à la production d'une onde stationnaire entre le fond da récipient et la surface du liquide détersif et également au fait. qu'il ne s'est produit que très peu d'action détersive aux n#uds de l'onde.
Des stries horizontales ne se produisent pas sur les surfaces 59 et 60 directement au-dessus du générateur, l'action du générateur produi sant un mouvement de déplacement de haut en bas de la surface de l'eau, de façon à empê cher la formation d'ondes stationnaires et à produire des ondes mobiles qui résultent en une action détersive très intense sur la tota lité des surfaces 59 et 60.
Il est évident que si au lieu de suspendre les objets textiles souillés verticalement., ils :sont chiffonnés, l'onde stationnaire ne pro duira pas des stries alternées à espaces .régu liers, mais des places irrégulières donnant une impression générale que l'action de nettoyage n'a pas été uniforme. Ion prévoyant clans le récipient: un mouvement relatif entre les ob jets, d'une part, et les n#uds et, les ventres de l'onde stationnaire, d'autre part., on évite la formation des stries.
Les formes d'exécution préférées de l'appa reil pour l'application de la présente invention oont indiquées dans les fig. 2 à 5. Dans la fil;. 2, la laveuse indiquée comprend un réci pient 3l dans lequel est. {disposé un dispositif à cristal piézo-électrique 32. Le cristal peut être piloté par un oscillateur de puissance approprié. Aux fins d'etrsai, la. laveuse a été construite pour fournir enviran 300 watts d'énergie à 1.-13,7 kilocycles par seconde, le diamètre du cristal étant d'environ 5 cin.
I:tant donné qu'on applique de hautes tensions aux faces opposées du cristal, le dis positif à cristal 3? ne peut pas être immergé dans le liquide détersif, mais l'énergie engen drée doit. être transmise au liquide détersif d'une autre facon. On a obtenu de bons résul tats en mettant dans le récipient 31 une huile isolante telle qu'une huile minérale, par exem ple, et en mettant le liquide détersif dans un récipient 53 dont la. partie inférieure est im mergée dans l'huile.
Le récipient 53 devrait. avoir, de préfé rence, un fond en une matière à bon eoeffi- eient de couplage acoustique, c'est-à-dire ayant tune basse résistance acoustique.
Une matière plastique organique quelcon que à. poids moléculaire élevé, telle qu'une ma tière plastique au méthacrylate (le méthvlc, par exemple, convient. parfaitement. Le fond devra être suffisamment mince pour emp#''- cher l'échauffement de la matière plastique par la dissipation de l'énergie ondulatoire de compression. Par exemple, une épaisseur d'en viron lui millimètre s'est avérée satisfaisante.
Le mouvement, des objets à nettoyer 16 se fait au moyen d'une oarroie transporteuse sans fin et ouverte 64 montée sur .des rouleaux 65 qui sont fixés sur un chàsisis 66. La cour roie 6-1 est entraînée par lui moteur 67 a a moyen d'une poulie d'entraînement 68 fixée sur un côté d'un rouleau 65. Il faut remar quer que lorsque la courroie est. à sa position la plus basse, ,les objets 16 qu'elle porte se déplacent perpendiculairement au sens de la propagation (le l'énergie ondulatoire produite par 1e dispositif à cristal 32.
Par conséquent, la surface entière des objets 16 est soumise à l'action détersive et les stries indiquées à la fin. 1 ne se forment pas. On peut également empêcher la formation de stries sans déplacer les objets 16 en utili sant des ondes modulées en fréquence. La va riation de fréquence doit être suffisante pour obtenir un nettoyage complet.
Le mouvement relatif entre les objets à nettoyer 16 et. la source de génération d'ondes 3'? peut se faire aussi en .déplaçant la source de génération d'ondes 32 pendant que les ob jets restent stationnaires. -Un appareil conve nable à cet emploi est indiqué aux fig. 3 et 3r1, dans lequel le dispositif à cristal 32 est muni de tétons latéraux 69 et 70 pouvant glisser verticalement dans des rainures 69a et 70a. pratiquées dans des supports parallèles 71 et 72 fixés au cadre 32a.
Les tétons 69 et 70 ont, de préférence, des parois latérales droites, afin d'empêcher l'ensemble cristal 32 de tourner dans ses supports. Le téton 70 est articulé sur une tige .de liaison 73 articulée elle-même sur la manivelle 74 montée sur l'arbre d'un mo teur électrique hermétique classique 75 fixé dans l'appareil, comme indiqué. Avec ce mon tage, quand la manivelle 74 du moteur tourne, la. source de génération d'ondes 3? monte et descend par rapport aux objets à nettoyer 16 et se déplace presque entièrement dans un sens perpendiculaire à la surface du liquide 15.
Si l'amplitude totale du mouvement oscillatoire (c'est-à-dire la distance totale que la source de génération d'ondes 32 doit traverser en un cycle de son mouvement) est au moins égale à la. moitié de la. longueur d'onde des ondes émises par la source de génération d'ondes 32, des stries ne se formeront pas et, le nettoyage sera complet..
La fig. -1 représente une autre variante dans laquelle les stries sont supprimées en utilisant deux sources de génération d'ondes 32 et 32' décalées l'une par rapport à l'autre dans le sens vertical, de telle façon que les ondes stationnaires de compression produites par l'une des sources de génération d'ondes sont. décalées dans l'espace d'un quart de Ion- gueur d'onde par rapport. aux oncles station naires de .compression produites par l'autre source de génération d'ondes.
Les sources de #@énération d'ondes 32 et 32' sont reliées par les conducteurs<B>76,</B> 77 et<B>79,</B> 80 respective- nient à un dispositif de commutation de cou rant. 78 qui sert à connecter les sources de gé- liération d'arides 3? et 3?' alternativement. et < le faeon continue à un oscillateur 82, Au point de vue du fonctionnement. de l'appareil de la fi-. 4, quand l'oscillateur 8 est relié à la source de génération d'ondes 3?, celle-ci émettra.
-des ondes de fréquence et de phase données qui formeront sur les objets à nettoyer <B>16</B> des stries alternativement. propres et souillées, connu? indiqué à la<U>fi-.</U> 1.
Quand l'oscillateur Ï8? passe, au moyen du eommuta- teur 78, de la --.jurce de génération d'ondes 3'? à la source de génération \d'oncles 3\?', la source de génération d'ondes 3? s'arrête et la source de génération d'ondes 3?' émet des ondes de même fréquence, niais décalées dans l'espace d'un quart de longueur d'onde par rapport aux ondes émises auparavant par la.
source de génération d'ondes 3\3. Ces ondes auront un effet de nettoyage maximum sur les stries souillées des objets à nettoyer 16, de sorte que ceux-ci seront complètement nettoyés.
Si on le désire, on peut appliquer une source de s:@éiiératioii .d'ondes de compression à. une lessiveuse mécanique ordinaire pour obtenir un meilleur nettoyage en. moins de temps, comme indiqué à la fig. 5. Sur cette fig. 5, un a@,it.ateur classique @83 est indiqué inimer-@é flans le liquide détersif 17.
L'appa reil 83 peut se déplacer et tourner comme d'habitude pendant que la source de z6néra- tion d'ondes 3'émet de l'énergie ondulatoire. Avec ce montage, les objets à nettoyer 16 se déplacent dans le liquide 15 par rapport aux ondes.
Method and apparatus for cleaning soiled objects. The present invention relates to the cleaning of textile articles by means of wave compression energy.
It has been observed that textile articles cleaned by means of wave energy <B> (</B> pressure cannot always be cleaned in a uniform manner.
The present invention relates to. a method of cleaning soiled textile articles, in which these articles are brought into contact with a detergent liquid to which wave-compression energy is supplied, a process which avoids the said. disadvantage.
This process is. characterized in that a movement is produced. relative between said objects and. the nodes and bellies of a standing wave produced by said energy.
The present invention also comprises an apparatus for carrying out the method according to claim I, comprising a receptacle intended to receive the detergent liquid and said soiled objects and at least -Lin generator of wave energy of compression of the tines to supplying energy to the liquid contained therein. container, characterized by means for producing relative movement between said objects and the nodes and bellies of the standing wave produced by said energy.
By compressive wave energy is meant the kind of wave energy in which the individual particles of the medium subjected to such energy vibrate in the direction of energy propagation, thus producing a series of compressions and rarefactions in the medium without move it bodily.
Although good results are obtained by using compressive wave energy having a frequency in the upper part of the audible frequency band, an ultrasonic frequency is preferable. Ultrasonic frequencies are. those above the. audible band, ie above approx. 7.5000 cycles per second.
In a typical embodiment, the textile articles to. clean are submerged in a suitable detergent cleaning liquid and compression waves are. produced in the liquid by means of any suitable wave-generating device. The wave generation device can be mechanical or electrical. In order to generate electric waves, piezoelectric crystals or magnetostriction oscillators are preferred.
The relative movement between the object and the nodes and bellies of the standing wave produced by said energy can be produced by moving the wave source while holding the object. stationary, or else by moving the object while keeping the source stationary. It is also possible to use two wave generators arranged so as to operate alternately in a continuous manner, so that the compressing standing wave produced by a generator is.
shifted spatially by a quarter wavelength from the compressive standing wave produced by the other generator, so that the effect. combined produces a relative movement between the object. soiled and the knots and bellies of standing waves. Relative movement between soiled objects and knots and bellies can. also be ob held by frequency modulation of the compression uncle.
The drawing represents, by way of example, some embodiments of the apparatus. Fig. 1 shows a sample of cotton fabric after cleaning with ultrasonic wave energy. We see the streaks still present.
Fig. \? is a diagram. of an apparatus using a conveyor belt to tear up soiled textile objects.
The fi, -. 3 is a diagram of one embodiment of the apparatus in which the generating device moves relative to the soiled objects.
Fig. 3.4 is a detail view, partially in section, taken along line 3,1-3.1 of FIG. 3, in the direction of the arrows.
Fig. d is a schematic representation of an embodiment of the apparatus using two generators operating alternately continuously to produce compression waves which are out of phase with one another by 90 degrees.
The end-. 5 is a diagram of an apparatus utilizing a conventional type agitator washer.
In a practical test, a sample of cotton canvas about 18 cm long by 8 cm wide, having a degree of reflection of about 64 1 / o before soiling, was soiled with dust from a running vacuum cleaner until the degree of reflection reaches about 30%. The specimen was then folded into a <B> U </B> shape having two parallel vertical sides of about 8 cm by 9 cm and a width of about 1.5 cm between the two sides. The sample was immersed in the detersive liquid, see end-. 3, to. a depth of about 4.5 cm.
The detergent liquid consisted of a 0.2% by weight mild soap solution in ordinary running water having a hardness of about 60 parts per million at 50 C. The sorrel: lator a. was turned on for about a second while maintaining the source stationary, after which the sample was withdrawn, then rinsed and dried.
He had. then the appa- renee generally indicated in figure. <B> 1. </B> The dark central part represents the soiled part which was not immersed in the detergent liquid. The two surfaces 59 and 60 which were directly above the crystal during the test were almost uniform white and had a degree of reflection of about 64%. Thus, the. All soil was removed from these sample surfaces.
On either side of the white surfaces 59 and 60 of Sample Fairy (end-. 1), several soiled and clean horizontal streaks were found alternately following each other, the distance between the streaks being approximately equal to half the wavelength of the waves produced by the generator. It is believed that this unexpected result is. due to the production of a standing wave between the bottom of the container and the surface of the detergent liquid and also to the fact. that very little detersive action occurred at the nodes of the wave.
Horizontal streaks do not occur on surfaces 59 and 60 directly above the generator, the action of the generator producing an up and down movement of the water surface, so as to prevent formation. standing waves and producing moving waves which result in a very intense detersive action on all surfaces 59 and 60.
It is obvious that if instead of hanging soiled textile objects vertically, they: are crumpled up, the standing wave will not produce alternating streaks with regular spaces, but irregular places giving a general impression that the action cleaning was not uniform. Ion providing clans the container: a relative movement between the objects, on the one hand, and the nodes and, the bellies of the standing wave, on the other hand., The formation of streaks is avoided.
The preferred embodiments of the apparatus for the application of the present invention are indicated in FIGS. 2 to 5. In the wire ;. 2, the washer shown includes a receptacle 3l in which is. There is a piezoelectric crystal device 32. The crystal can be driven by a suitable power oscillator. For the purposes of etrsai, the. Washer was built to deliver about 300 watts of energy at 1.1-13.7 kilocycles per second, the diameter of the crystal being about 5 cin.
I: as long as high voltages are applied to the opposite sides of the crystal, the positive crystal 3? cannot be immersed in the detergent liquid, but the energy generated must. be transferred to the detergent liquid in another way. Good results have been obtained by placing in the container 31 an insulating oil such as mineral oil, for example, and by placing the detergent liquid in a container 53 of which the. lower part is immersed in oil.
The container 53 should. preferably have a bottom made of a material with a good acoustic coupling eoeffective, that is to say having a low acoustic resistance.
Any organic plastic material. high molecular weight, such as methacrylate plastics (eg methacrylate is fine. The bottom should be thin enough to prevent the plastic from heating up by heat dissipation. wave energy of compression For example, a thickness of about one millimeter has been found to be satisfactory.
The movement of the objects to be cleaned 16 is effected by means of an endless and open conveyor belt 64 mounted on rollers 65 which are fixed on a frame 66. The belt 6-1 is driven by it motor 67 aa medium a drive pulley 68 attached to one side of a roller 65. Note that when the belt is. at its lowest position, the objects 16 which it carries move perpendicular to the direction of propagation (the wave energy produced by the crystal device 32.
Therefore, the entire surface of the objects 16 is subjected to the detergent action and the streaks shown at the end. 1 do not form. Streak formation can also be prevented without moving the objects 16 by using frequency modulated waves. The frequency variation must be sufficient to obtain a complete cleaning.
The relative movement between the objects to be cleaned 16 and. the 3 'wave generation source? can also be done by moving the wave generation source 32 while the objects remain stationary. -A suitable appliance for this use is shown in fig. 3 and 3r1, in which the crystal device 32 is provided with side studs 69 and 70 which can slide vertically in grooves 69a and 70a. formed in parallel supports 71 and 72 fixed to the frame 32a.
The studs 69 and 70 preferably have straight side walls, in order to prevent the crystal assembly 32 from rotating in its supports. The stud 70 is articulated on a connecting rod 73 articulated itself on the crank 74 mounted on the shaft of a conventional hermetic electric motor 75 fixed in the apparatus, as indicated. With this assembly, when the crank 74 of the engine turns, the. wave generation source 3? moves up and down in relation to the objects to be cleaned 16 and moves almost entirely in a direction perpendicular to the surface of the liquid 15.
If the total amplitude of the oscillatory movement (i.e. the total distance that the wave-generating source 32 must travel in one cycle of its movement) is at least equal to the. half of the. wavelength of the waves emitted by the wave generation source 32, streaks will not form and the cleaning will be complete.
Fig. -1 shows another variant in which the streaks are suppressed by using two wave generation sources 32 and 32 'offset with respect to each other in the vertical direction, such that the compression standing waves produced by one of the wave generation sources are. shifted in space by a quarter of a wave length with respect. to the stationary compression uncles produced by the other source of wave generation.
The # @ wave generation sources 32 and 32 'are connected by the conductors <B> 76, </B> 77 and <B> 79, </B> 80 respectively to a current switching device. . 78 which is used to connect the arid 3 generation sources? and 3? ' alternately. and <the faeon continues to oscillator 82, operationally. of the device of the fi. 4, when the oscillator 8 is connected to the wave generation source 3?, The latter will transmit.
-waves of given frequency and phase which will form alternately streaks on the objects to be cleaned <B> 16 </B>. clean and dirty, known? indicated at <U> fi-. </U> 1.
When does oscillator Ï8? passes, by means of the switch 78, of the 3 'wave generation jury? to the source of generation \ of uncles 3 \? ', the source of wave generation 3? stops and the source of wave generation 3? ' emits waves of the same frequency, but shifted in space by a quarter of a wavelength compared to the waves previously emitted by the.
source of wave generation 3 \ 3. These waves will have a maximum cleaning effect on the soiled streaks of the objects to be cleaned 16, so that these will be completely cleaned.
If desired, one can apply a source of s: @ eliératioii. Of compression waves to. a regular mechanical washer for better cleaning. less time, as shown in fig. 5. In this fig. 5, a conventional generator 83 is shown to reduce detergent liquid 17.
The apparatus 83 can move and rotate as usual while the wave zeneration source 3 emits wave energy. With this assembly, the objects to be cleaned 16 move in the liquid 15 with respect to the waves.