Die Erfindung betrifft ein Ultraschall-Reinigungssystem für Hohlkörper, welches einen Behälter mit einem Übertragungsmedium, einen Ultraschallgenerator und eine Schwingplatte aufweist, wobei die Schwingplatte mittels des Ultraschallgenerators erregbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Reinigung von Hohlkörpern mittels eines Ultraschall-Reinigungssystems, wobei das Ultraschall- Reinigungssystem einen Behälter mit einem Übertragungsmedium, einen Ultraschallgenerator und eine Schwingplatte aufweist, und die Schwingplatte mittels des Ultraschallgenerators mit einer vordefinierten Schwingfrequenz erregt wird.
Ultraschall wird sehr häufig zur Reinigung von Gegenständen und Produkten, insbesondere zur Reinigung von schwer zugänglichen Oberflächen und kompliziert geformten Gegenständen eingesetzt. Ferner kann die Ultraschallreinigung auch verwendet werden, wenn ein sehr hoher Reinheitsgrad erzeugt werden soll oder wenn eine Reinigung mit anderen Methoden mit Gesundheitsrisiken für das Personal verbunden ist. Als typische Beispiele von Gegenständen, welche oft mittels Ultraschall gereinigt werden, seien Teile der Feinmechanik und der Feinwerktechnik, medizinische Instrumente, optische Linsen, Glasgefässe, Zahnprothesen, Schmuck etc. angeführt. Die Reinigung erfolgt dadurch, dass der zu reinigende Gegenstand in ein ultraschallerregtes Flüssigkeitsbad getaucht wird bzw. in diesem fixiert wird.
Probleme ergeben sich jedoch immer dann, wenn Hohlkörper gereinigt werden sollen.
Im Stand der Technik sind im Wesentlichen zwei Methoden zur Reinigung von Hohlkörpern mittels Ultraschall bekannt. Bei dem einen System werden die Hohlkörper mit Sonotroden gereinigt. Hierfür werden die nadelförmigen Sonotroden in den Hohlkörper eingeführt und in Schwingung versetzt. Die DE 19 909 197 offenbart eine derartige Ultraschall-Reinigungsanlage, wobei dort die schaftförmige Ultraschall-Sonotrodeneinrichtung in die Hohlstruktur des Werkstückes einbringbar und zusätzlich relativ zum Werkstück hin- und herbewegbar ist. Die US 5 985 038 und EP 0 292 779 offenbaren ein weiteres System. Hierbei werden die Hohlkörper, beispiels-weise medizinische Instrumente mit Kanülen (US 5 985 038) und Bauteile für Tintendrucker (EP 0 292 779), von einem Reinigungsmedium durchspült.
Zusätzlich wird das Spülmedium und/oder das Bauteil ultraschallbeaufschlagt, so dass zusätzlich zur durchspülenden Wirkung noch eine Ultraschallwirkung hinzukommt.
Beiden Systemen haftet jedoch der Nachteil an, dass der Hohlkörper nur auf der Innenseite und nicht zugleich auch auf der Aussenseite gereinigt werden kann. Zur Reinigung der Aussenseite muss der Hohlkörper entweder anschliessend in ein Ultraschallbad mit beispielsweise einem plattenförmigen Flächenschwinger eingebracht werden. Eine weitere Möglichkeit ist, dass die Reinigung der Aussenseite des Hohlkörpers durch einen weiteren Schwingkörper, beispielsweise einen zusätzlichen Flächenschwinger, erfolgt. Eine gleichzeitige Reinigung von Aussen- und Innenseite ist jedoch mit den bekannten Vorrichtungen und Verfahren nicht möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Ultraschall-Reinigungssystem für Hohlkörper zur Verfügung zu stellen, mit dem zugleich die Aussenseite und die Innenseite des Hohlkörpers gereinigt werden kann. Eine weitere Aufgabe besteht darin, dass ein Verfahren zur Reinigung von Hohlkörpern zur Verfügung gestellt wird, mit welchem die Aussen- und Innenseite eines Hohlkörpers zugleich effektiv gereinigt wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Ultraschall- Reinigungssystem gemäss Anspruch 1 und ein Reinigungsverfahren nach Anspruch 8.
Das erfindungsgemässe Ultraschall-Reinigungssystem für Hohlkörper weist einen Behälter mit -einem Übertragungsmedium, einen Ultraschallgenerator und eine Schwingplatte auf. Die Schwingplatte ist mittels des Ultraschallgenerators erregbar, wobei zumindest ein mit der Schwingplatte verbundenes Übertragungselement durch die Erregung der Schwingplatte in Schwingung versetzbar ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Übertragungslement stab- oder nadelförmig gestaltet ist, wobei dieses durch die Schwingung der Schwingplatte zum Mitschwingen erregt wird. Dadurch erzeugt das Übertragungselement im Innenbereich des Hohlkörpers Kavitationsblasen, welche die Innenseite des Hohlkörpers reinigen. Zugleich wird die Aussenseite des Hohlkörpers durch die insbesondere randseitig auftretenden Schwingungen der membranartigen Schwingplatte gereinigt.
Auf diese Art und Weise ergibt sich der grosse Vorteil, dass mittels des erfindungsgemässen Ultraschall-Reinigungssystems Hohlkörper sowohl auf der Innenseite als auch auf der Aussenseite durch ein einziges Schwingsystem effektiv gereinigt werden können. Die Reinigung des Hohlkörpers geht mittels des erfindungsgemässen Ultraschall-Reinigungssystems sowohl schnell als auch gründlich vonstatten. Das Übertragungselement ist variabel in Form und Länge, so dass es in Abhängigkeit vom Reinigungsgut und den Resonanzfrequenzen gewählt werden kann. Soll beispielsweise ein sehr langer Hohlkörper gereinigt werden, so kann ein dementsprechend langes Übertragungselement eingesetzt werden. Das Übertragungselement ist vorzugsweise mit der Schwingplatte lösbar verbunden, insbesondere aufschraubbar.
Durch diese Gestaltung ist ein Wechseln des Übertragungselementes, beispielsweise in Abhängigkeit vom Reinigungsgut, schnell und problemlos möglich.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, dass das Übertragungselement zusätzlich Düsen zum Austritt von Übertragungsmedium, Wasser oder Reinigungsmitteln aufweisen kann, wodurch die Reinigung der Innenseite des Hohlkörpers verstärkt wird. Dieses ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Reinigung der Innenseite des Hohlkörpers besonders kritisch ist, beispielsweise bei der Reinigung von Kanülen oder anderen in der Medizin eingesetzten Hohlkörpern.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Reinigung von Hohlkörpern wird mittels eines Ultraschall-Reinigungssystems durchgeführt. Das Ultraschall-Reinigungssystem weist einen Behälter mit einem Übertragungsmedium, einen Ultraschallgenerator und eine Schwingplatte auf, wobei die Schwingplatte mit einer vordefinierten Schwingfrequenz erregt wird. Dabei wird ein Hohlkörper auf das mit der Schwingplatte zu einem einzigen Schwingsystem verbundenen Übertragungselement übergestülpt und das Übertragungselement durch die Erregung der Schwingplatte in Schwingung versetzt. Auf diese Art und Weise wird sowohl die Aussenseite als auch die Innenseite des Hohlkörpers zugleich gereinigt.
Weiterhin kann die Leistungsintensität zwischen Schwingplatte und Übertragungselement und damit die Intensität der Reinigung der Aussen- und Innenseite verändert werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Schwingfrequenz verschoben wird. Auf -diese Art und Weise schwingt die Schwingplatte mit einer anderen Intensität als das Übertragungselement, wodurch beispielsweise die Innenseite stärker gereinigt werden kann als die Aussenseite oder umgekehrt. Damit wird durch den Einsatz eines einzigen Schwingsystems ein bevorzugt gegenüber dem Behälter fixierter Hohlkörper sowohl auf der Aussenseite als auch auf der Innenseite gereinigt.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert und beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch ein erfindungsgemässes Ultraschall-Reinigungssystem.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemässes Ultraschall-Reinigungssystem 1 für zumindest einen Hohlkörper 12, der hier in Strichlinien dargestellt ist. Es besteht aus einem Behälter 2, in welchem ein Übertragungsmedium 3 enthalten ist. Das Übertragungsmedium 3 kann jedes bekannte, in der Ultraschall-Reinigungstechnik verwendete Übertragungsmedium sein, beispielsweise eine Reinigungslösung, ein organisches Lösungsmittel oder Wasser. Weiterhin weist das Ultraschall-Reinigungssystem 1 einen Ultraschallgenerator 4 auf, der auf der nicht schallabstrahlenden Fläche 6 einer Schwingplatte 5 montiert ist. Auf der schallabstrahlenden Fläche 7 der Schwingplatte 5 befindet sich ein Übertragungs-element 9.
Das Übertragungselement 9 besteht vorzugsweise aus einer Basis 10 und einem Schaft 11, auf den der zu reinigende Hohlkörper 12 übergestülpt bzw. aufsetzbar ist. Das Übertragungselement 9 ist vorzugsweise lösbar mit der Schwingplatte 5 verbunden. So kann es beispielsweise mit seiner Basis 10 in eine Bohrung 8 der Schwingplatte 5 einschraubbar sein. Das Übertragungselement 9 ist vorzugsweise nadelartig oder stabartig gestaltet. Es kann hohl oder massiv ausgebildet sein und hat vorzugsweise einen runden Querschnitt.
Darüber hinaus kann das Übertragungselement 9 mit zumindest einer, vorzugsweise mehreren Düsen ausgestattet sein (nicht gezeigt). Über diese Düsen kann Flüssigkeit, insbesondere Übertragungsmedium 3 oder eine Reinigungslösung, auf die Innenseite des Hohlkörpers 12 gesprüht werden, wodurch die Reinigungswirkung verstärkt wird. Vorzugsweise ist eine Vielzahl von Übertragungselementen 9 auf der Schwingplatte 5 angeordnet. Auf diese Art und Weise können viele Hohlkörper 12 zugleich gereinigt werden. Die Schwingplatte 5 bildet vorzugsweise den Boden des Behälters 2 und ist gegen Leckagen mittels Dichtungen 13 abgesichert. Die membranartig gestaltete Schwingplatte 5 ist vorzugsweise über Verbindungsmittel 14, beispielsweise Schrauben, mit dem Behälter 2 lösbar verbunden. Der Behälter 2 weist vorzugsweise einen Zulauf 15 und einen Ablauf 16 auf.
Dabei ist bevorzugt, dass der Zulauf 15 sich im bodennahen Bereich des Behälters 2 befindet, d.h. in der Nähe der Schwingplatte 5. Der Ablauf 16 befindet sich dagegen im oberen Bereich, d.h. in der Nähe des Randes 19 des Behälters 2. Auf diese Art und Weise werden durch den Reinigungsvorgang abgetrennte Trümmer, Debris oder sonstige Verschmutzungen über den oben liegenden Ablauf 16 entfernt. Vorzugsweise ist ein Überlauf 17 vorgesehen, so dass das Ultraschall-Reinigungssystem mit frischem Übertragungsmedium 3 durchspült werden kann, wie durch den Pfeil 18 angedeutet ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren sieht vor, dass ein Hohlkörper 12 auf das Übertragungselement 9 übergestülpt bzw. aufgesetzt wird. Anschliessend wird die Schwingplatte 5 mittels des Ultraschallgenerators 4 in Schwingung versetzt, wodurch das auf der Schwingplatte 5 befestigte Übertragungselement 9 in Schwingung versetzt wird. Durch die Schwingungen des Übertragungselementes 9 werden Kavitationsblasen im Innenbereich des Hohlkörpers 12 erzeugt, welche die Innenseite des Hohlkörpers 12 reinigen. Zugleich werden durch die Schwingungen der Schwingplatte 5, insbesondere im radial äusseren Bereich Kavitationsblasen im Übertragungsme-dium 3 erzeugt, welche die Aussenseite des Hohlkörpers 12 reinigen.
Durch Verändern der durch den Ultraschallgenerator 4 erzeugten Schwingfrequenz kann die Leistungsintensität zwischen Schwingplatte 5 und dem Übertragungselement 9 verschoben werden, wodurch sich eine Verschiebung der Intensität der Reinigung der Aussenseite gegenüber der Innenseite des Hohlkörpers 12 ergibt.
The invention relates to an ultrasonic cleaning system for hollow bodies, which has a container with a transmission medium, an ultrasonic generator and a vibrating plate, wherein the vibrating plate can be excited by means of the ultrasonic generator. Furthermore, the invention relates to a method for cleaning hollow bodies by means of an ultrasonic cleaning system, wherein the ultrasonic cleaning system comprises a container with a transmission medium, an ultrasonic generator and a vibrating plate, and the vibrating plate is excited by means of the ultrasonic generator with a predefined oscillation frequency.
Ultrasound is very often used for cleaning articles and products, in particular for cleaning hard-to-reach surfaces and intricately shaped objects. Furthermore, ultrasonic cleaning can also be used if a very high degree of purity is to be generated or if cleaning with other methods entails health risks for the staff. As typical examples of objects which are often cleaned by means of ultrasound, parts of the precision mechanics and precision engineering, medical instruments, optical lenses, glass vessels, dentures, jewelry, etc. are listed. The cleaning takes place in that the object to be cleaned is immersed in an ultrasound-excited liquid bath or is fixed in this.
However, problems always arise when hollow bodies are to be cleaned.
Essentially, two methods for cleaning hollow bodies by means of ultrasound are known in the prior art. In one system, the hollow bodies are cleaned with sonotrodes. For this purpose, the needle-shaped sonotrodes are introduced into the hollow body and set in vibration. DE 19 909 197 discloses such an ultrasonic cleaning system, wherein there the shaft-shaped ultrasonic sonotrode device can be introduced into the hollow structure of the workpiece and additionally moved back and forth relative to the workpiece. US 5,985,038 and EP 0 292 779 disclose another system. In this case, the hollow bodies, for example medical instruments with cannulas (US Pat. No. 5,985,038) and components for ink printers (EP 0 292 779), are flushed through by a cleaning medium.
In addition, the flushing medium and / or the component is subjected to ultrasound, so that in addition to the flushing effect, an ultrasonic effect is added.
However, both systems have the disadvantage that the hollow body can only be cleaned on the inside and not on the outside at the same time. To clean the outside of the hollow body must either be subsequently introduced into an ultrasonic bath with, for example, a plate-shaped surface oscillator. Another possibility is that the cleaning of the outside of the hollow body by a further oscillating body, for example, an additional surface oscillator takes place. However, a simultaneous cleaning of the outside and inside is not possible with the known devices and methods.
Object of the present invention is therefore to provide an ultrasonic cleaning system for hollow body, with the same time the outside and the inside of the hollow body can be cleaned. A further object is to provide a method for cleaning hollow bodies by means of which the outside and inside of a hollow body are effectively cleaned at the same time.
This object is achieved by an ultrasonic cleaning system according to claim 1 and a cleaning method according to claim 8.
The hollow body ultrasonic cleaning system according to the invention comprises a container with a transmission medium, an ultrasonic generator and a vibrating plate. The vibration plate can be excited by means of the ultrasonic generator, wherein at least one transmission element connected to the vibration plate can be set into oscillation by the excitation of the vibration plate.
It is preferably provided that the transmission element is designed rod-shaped or needle-shaped, this being excited by the oscillation of the oscillating plate to resonate. As a result, the transmission element generates cavitation bubbles in the interior region of the hollow body, which clean the inside of the hollow body. At the same time, the outside of the hollow body is cleaned by the oscillations of the membrane-like vibrating plate which occur in particular at the edge.
In this way, there is the great advantage that hollow bodies can be effectively cleaned both on the inside and on the outside by a single oscillating system by means of the ultrasonic cleaning system according to the invention. The cleaning of the hollow body by means of the ultrasonic cleaning system according to the invention takes place both quickly and thoroughly. The transmission element is variable in shape and length, so that it can be selected depending on the cleaning material and the resonance frequencies. For example, if a very long hollow body to be cleaned, so a correspondingly long transmission element can be used. The transmission element is preferably detachably connected to the oscillating plate, in particular screwed.
By this design, a change of the transmission element, for example, depending on the items to be cleaned, quickly and easily possible.
A further preferred embodiment of the invention provides that the transmission element may additionally comprise nozzles for the outlet of the transmission medium, water or cleaning agents, whereby the cleaning of the inside of the hollow body is reinforced. This is particularly advantageous if the cleaning of the inside of the hollow body is particularly critical, for example, in the cleaning of needles or other hollow bodies used in medicine.
The inventive method for cleaning hollow bodies is carried out by means of an ultrasonic cleaning system. The ultrasonic cleaning system comprises a container having a transmission medium, an ultrasonic generator, and a vibrating plate, the vibrating plate being excited at a predetermined vibration frequency. In this case, a hollow body is slipped over the transmission element connected to the vibrating plate to a single oscillating system and the transmission element is caused to oscillate by the excitation of the vibrating plate. In this way, both the outside and the inside of the hollow body is cleaned at the same time.
Furthermore, the power intensity between vibration plate and transmission element and thus the intensity of the cleaning of the outside and inside can be changed. This is achieved by shifting the oscillation frequency. In this way, the vibrating plate vibrates with a different intensity than the transmitting element, whereby, for example, the inside can be cleaned more than the outside or vice versa. This is cleaned by the use of a single oscillating system, a preferably fixed relative to the container hollow body both on the outside and on the inside.
The invention will be explained and described in more detail with reference to the drawing. It shows:
Fig. 1 is a schematic sectional view through an inventive ultrasonic cleaning system.
1 shows a section through an inventive ultrasonic cleaning system 1 for at least one hollow body 12, which is shown here in dashed lines. It consists of a container 2 in which a transmission medium 3 is contained. The transfer medium 3 may be any known transfer medium used in the ultrasonic cleaning technique, for example, a cleaning solution, an organic solvent or water. Furthermore, the ultrasonic cleaning system 1 has an ultrasonic generator 4 which is mounted on the non-sound radiating surface 6 of a vibrating plate 5. On the sound radiating surface 7 of the vibrating plate 5 is a transmission element. 9
The transmission element 9 preferably consists of a base 10 and a shaft 11, on which the hollow body 12 to be cleaned is slipped over or can be placed. The transmission element 9 is preferably detachably connected to the oscillating plate 5. So it can be screwed, for example, with its base 10 in a bore 8 of the vibrating plate 5. The transmission element 9 is preferably designed needle-like or rod-like. It may be hollow or solid and preferably has a round cross-section.
In addition, the transmission element 9 may be equipped with at least one, preferably a plurality of nozzles (not shown). Via these nozzles, liquid, in particular transfer medium 3 or a cleaning solution, can be sprayed onto the inside of the hollow body 12, whereby the cleaning effect is enhanced. Preferably, a plurality of transmission elements 9 is arranged on the oscillating plate 5. In this way, many hollow body 12 can be cleaned at the same time. The oscillating plate 5 preferably forms the bottom of the container 2 and is secured against leaks by means of seals 13. The membrane-like shaped vibrating plate 5 is preferably detachably connected to the container 2 via connecting means 14, for example screws. The container 2 preferably has an inlet 15 and a drain 16.
It is preferred that the inlet 15 is located near the bottom of the container 2, i. in the vicinity of the vibrating plate 5. The process 16 is, however, in the upper area, i. in the vicinity of the edge 19 of the container 2. In this way, debris, debris or other debris removed by the cleaning process are removed via the overhead drain 16. Preferably, an overflow 17 is provided, so that the ultrasonic cleaning system can be flushed with fresh transfer medium 3, as indicated by the arrow 18.
The inventive method provides that a hollow body 12 is slipped or placed on the transmission element 9. Subsequently, the vibrating plate 5 is vibrated by means of the ultrasonic generator 4, whereby the mounted on the vibrating plate 5 transmission element 9 is vibrated. By the vibrations of the transmission element 9 cavitation bubbles are generated in the inner region of the hollow body 12, which clean the inside of the hollow body 12. At the same time cavitation bubbles in the transmission medium 3 are generated by the vibrations of the oscillating plate 5, in particular in the radially outer region, which clean the outside of the hollow body 12.
By varying the vibration frequency generated by the ultrasonic generator 4, the power intensity between the vibrating plate 5 and the transmission element 9 can be shifted, resulting in a shift in the intensity of the cleaning of the outside relative to the inside of the hollow body 12.