CN1030043C - 超声波连续清洗装置 - Google Patents

Abstract

一种超声波连续清洗装置利用向清洗槽提供/补充清洗的清洗剂存储槽，清洗槽在存储槽下面且设有超声波振荡器。同步的网状输送装置用于输送待洗产品，高速吹风机设于清洗槽的下游侧。即使采用水或纯水作清洗剂，清洗效率亦很高。当用高速吹风机干燥清洗剂时，产品也可稳固在原位。无水痕形成，并可取得与使用氟利昂相同的清洗质量。另外通过使用不含氧气的水和在整个存储槽中使用惰性气体，可以清洗易于锈蚀的产品。

Description

本发明涉及连续清洗各种产品的超声波清洗装置，这些产品包括经过磨削后的磁铁，易受锈蚀的各种金属制品，一端封闭的管形产品或通常难于清洗的小尺寸工件，超声波清洗装置包括一个位于清洗槽下方的清洗剂存储槽，在清洗槽中安装有一超声波振荡器，一网状输送装置，或利用一稳固待清洗产品的保持网的网状输送装置，或一对用电驱动的作同步线性运动的上、下网状输送装置，提供小型化的清洗槽并缩短了清洗操作线。另外，该清洗装置结构简单，具有多种工业用途。由于使用了这种清洗装置，避免了待清洗产品的不合需要的运动和四处跳动，使用高速吹干器的强制干燥作业可以消除水滴痕迹。

在工业规模的正常操作中，已经采用了图3所示的超声波清洗装置来连续地清洗磨削后的铁氧体磁铁。

将放在环形网状传送装置1上的待清洗的产品2送过放在注满清洗剂的清洗槽3内的一对超声波振荡器4，4，从而通过超声波作用将待清洗产品上的脏物洗掉。

然而，按照普通式的清洗装置（参阅图3），送入清洗槽3的角度，以及在清洗后送出的角度都必须平缓，以避免由于在清洗槽内的转动作用而损坏环形输送装置1上装载的被清洗产品2，因此，网状输送装置1的两个倾斜部分1c，1d都需要有较长的长度。

因此，清洗槽3本身的长度就要很大，无法实现装置的小型化。另外，取决于待清洗产品2的形状，由于输送装置1的倾斜部分1c，1d，无法完全避免待清洗产品2的不合乎需要的转动。另外，由于待清洗产品2容易刺入网状部分，偶然会引起产品的破碎或裂缝。

虽然工业中使用的超声波清洗装置必须迅速而有效地进行清洗作业而不减小清洗效率，但是为增加清洗效率而一直采用的增加输送装置的速度或进行强制干燥会引起待清洗产品的不合要求的运动而导致产品的划伤或裂缝。

当待清洗产品是小型件或轻型件如电子零件时，由于超声波清洗作业中产生的振动，可能使零 件移位。

在普通的清洗方法中，水、纯水、氟利昂，或甲醇可选作清洗剂。

在清洗精密电子元件如陶瓷件时，出于质量控制和操作可靠性的考虑，最好使用甲醇和氟利昂作为清洗剂。这些清洗剂据信可避免清洗后在产品上出现水痕。

但是使用氟利昂会污染环境而受到严格的限制，而替代的清洗剂又尚在研制中。然而具有相当于氟利昂的高挥发速率和小表面张力的物质昂贵而不适合于大规模生产。因此，如果水或纯水可以用于清洗电子元件，将会对工业用途极为有利。

本发明的一个目的是提供一种小型化的超声波清洗装置，其清洗槽短，承载被清洗产品的网状输送装置没有倾斜部分，从而最大限度地减少了对产品的损坏。

本发明的另一个目的是提供一种超声波连续清洗装置，它具有良好的清洗性能和固定产品的能力，提高了输送装置的速度，改善了强制干燥作业，因而纵使使用水或纯水作为清洗剂也不会产生水痕。

为了克服上面提到的技术缺陷，我们检验了清洗槽的各种可能的结构后发现，通过下述途径可以克服这些技术缺陷，即使用一种具有超声波清洗功能的清洗槽，它带有一清洗剂存储槽，用于向清洗槽供送清洗剂，以便维持作为清洗剂的水的适当液面。

为了提高超声波连续清洗装置清洗产品的性能及固定产品的能力，我们考虑了各种结构之后发现，通过下述途径可克服上面提到的技术缺陷，即在运送待清洗产品的网状输送装置上另设一固定网，或者使用与网状输送装置同步的一固定网输送装置。以上述方式，在超声波清洗之前或在超声波清洗过程中，即使尺寸很小的待清洗产品都可安全地送过一预清洗淋洒器。然后可以用高速吹风机强制干燥以便消除水痕。

另外，在调查了用水清洗易腐蚀产品的各种设计结构后发现，可以通过下述途径将清洗槽内的气氛或吹送气体改为一种惰性气体，即用惰性气体注入封闭的清洗槽，并供送不含氧气的水，或者将清洗剂存储槽封闭起来，其中安装清洗槽，吹风设备或干燥装置。然后，卸出惰性气体，使用不含氧气的水或纯水作为清洗剂来清洗产品，就可以避免产品的锈蚀。

按照本发明，一种超声波连续清洗装置，具有：

一清洗槽，用于容纳清洗剂，清洗剂以接触的方式清洗通过的待清洗产品;

所述清洗槽上具有一入口和一出口;承载待清洗产品的网状输送装置的运行路径通过所述入口和出口进出所述清洗槽;

至少一对超声波振荡器，在所述清洗槽中的所述网状输送装置的运行路径每侧，各设置成对超声波振荡器中的一个;

一清洗剂存储槽，位于所述清洗槽下面，以便接受和储存来自所述网状输送装置的清洗剂;

循环装置，用于从所述清洗剂存储槽向所述清洗槽输送清洗剂，

一个网状输送装置，所述网状输送装置包括一个下部网状输送装置和一个与所述下部网状输送装置同步运行的上部网状输送装置。

本发明可以应用的待清洗产品包括下面在本发明一实施例中将要描述的铁氧体磁铁，以及各种磁铁，各种陶瓷，石头，玻璃，精密电子元件，金属制品和塑料等。

虽然根据待清洗产品的种类可适当选择水或溶剂作为清洗剂，但是最好从水，不含氧气的水，纯水或氟利昂的替代物中选择一种不同于有机溶剂氟利昂的溶剂。即使用水作清洗剂，按照本发明的超声波清洗装置也可消除水痕。

如果需要，可以在清洗剂存储槽外部设置一个预淋洒器，增加一个使用溶剂等物质来去除产品上的油脂的步骤。

在本发明中，最好将清洗剂存储槽设置在清洗槽下面，以便接收来自清洗槽入口和出口的清洗剂。

固定网的结构可以是任何种类的，其作用是将待清洗产品固定在下部的网状输送装置上，可以靠其自身重量，或者固定网可以钩于网状输送装置，或者可以一种开/合方式安装。

虽然对于固定网及输送装置的材料没有限制，但是，必须根据待清洗产品的种类，形状，尺寸，重量，超声波清洗条件，或者吹风设备的工作条件来确定固定网的结构及网孔的尺寸和形状。具体来 说，设计网时最好要使水能够方便地排泄掉。

在本发明中，上、下网状输送装置应以同速连续移动。因此，为了保持上、下网状输送装置接近区中两输送装置的同步运行，需要通过对电机的电控制或通过机械同步装置来实现同步。

网状输送装置之间的间隙宽得足以使产品正好夹在其间，该间隙可根据待清洗产品改变。例如，下部和上部网状输送装置之间的接近距离可以调整，以便靠上部网状输送装置的自重来固定待清洗产品。

网的材料的选择方式与固定网相同。

按照本发明，成对的超声波振荡器可在清洗槽中相隔网状输送装置垂向或横向面对面地放置。考虑到清洗效率，成对的超声波振荡器最好相隔网状输送装置垂向面对面地放置。另外，虽然成对的超声波振荡器的数目可根据装置的尺寸，待清洗产品的材料或大小来选择，但是，在网状输送装置的前进方向上最好设置至少一对超声波振荡器。

为了在短的干燥期间消除斑迹或水痕，最好在相对于网状输送装置运行方向的清洗槽的下侧设置吹送空气或惰性气体的吹风装置。另外，可用空气压缩机提供的压缩空气来取代吹风机。

吹风装置的流速要足够高以避免斑迹或水痕的形成，因此，最好为大约100-200米/秒。如果流速过低容易产生斑迹或水痕，特别是用水作清洗剂时。另一方面，如果流速过高，则产品可能会被吹动。

虽然根据流速和/或产品的形状和尺寸可以适当选择吹风装置喷嘴的尺寸，形状或数目，但是，为了干燥产品上的溶剂并避免在产品上形成斑迹或水痕，最好选择下述结构，即：（1）吹风装置的喷嘴定位使空气从网状输送装置的上、下两侧直线地吹过输送装置，（2）吹风装置在吹送空气时可改变吹风角度，或（3）沿网状输送装置的前进方向等距设置在上、下两侧的多个吹风装置以吹送空气。

另外，可以采用的另一种结构是，喷嘴和网状输送装置之间的距离可以改变。

吹风装置的最重要的一点是，吹送气体的清洁度，这是由于清洁度对水痕的形成有重大的影响。因此，可采用各种过滤器或空气滤清器来提高气体的清洁度。

虽然吹风装置所用的腔室是完全封闭的，或局部开口通向清洗剂存储槽，为了减少清洗剂在腔室中的溅射，最好排出空气。

另外，为了避免颗粒进入清洗剂存储槽，可以采用使惰性气体从输送装置的入口和出口排出的结构来控制清洗剂存储槽内部的惰性气氛。

在本装置中，除了由清洗槽和清洗剂存储槽构成的双槽式清洗槽外，还可以通过设置预清洗装置来提高清洗效率并进行高速干燥，例如，在清洗槽之前，这种预清洗装置可以是水或溶剂的淋洒器，或者使用旋转刷和防止清洗剂从清洗槽漏出清洗装置的闸门，还可以使用其它的清洗方法，如清洗槽后的淋洒器，干燥装置如加热器，或加热温度控制装置，这些将在第一实施例中详述。

本发明所使用的清洗剂存储槽将在下文中详述。清洗剂循环装置借助一循环泵输送和循环清洗剂存储槽中的清洗剂。在清洗槽的入口/出口内、外设置清洗剂通道部分以减小清洗槽内的压力，使用一个盖子，其上具有网状输送装置的入口和出口，这样，清洗剂循环装置就可以减少清洗剂的流量并维持清洗液面。另外，可以使用另一种清洗剂循环装置，在清洗槽的下部设置一孔以增加循环量和流量，从而改善清洗槽内清洗剂的清洗效果。

循环泵的种类和位置以及清洗槽中清洗剂输送孔的位置应根据清洗装置的用途和位置来适当选择。

另外，可设置向清洗槽中供送惰性气体和不含氧气水的通道装置，作为网状输送装置唯一的开口部分（入口和出口），使用一个盖子以便将在清洗槽中溶解氧气的含量减低至小于1%，从而防止产品的锈蚀。

现对照以下附图描述本发明的推荐实施例：

图1表示本发明的清洗装置的第一实施例的结构。

图2示本发明的清洗装置的第二实施例的结构。

图3表示普通清洗装置的结构。

实施例1

在清洗槽3中，上、下叠置的网状输送装置1a和1b水平地移动，在附图1中是从右向左移动。为了将待清洗产品2装在下部的网状输送装置1b上，并且上部的网状输送装置1a将其向下固定 以便载运，在槽侧壁中部设有入口6a和出口6b。上部网状输送装置1a与固定在它与下部网状输送装置1b之间的待清洗产品2一起从入口6a进入清洗槽3，然后在一对超声波振荡器4，4之间通过，这对超声波振荡器装在网状输送装置1a，1b相对的上、下两侧，网状输送装置1a，1b带着产品从出口6b输出。

上部的网状输送装置1a构成一个围绕清洗槽3上部的环，而下部的网状输送装置1b构成围绕清洗槽3的另一个环。上、下网状输送装置1a和1b分别由单独的电机（图中未示）驱动，两电机通过电控制保持同步。

在本实施例中，上、下网状输送装置都由不锈钢制成。

虽然清洗槽3中注有清洗剂5a，但由于一部分清洗剂从清洗槽3的入口和出口6a，6b流出，所以在这种状况下清洗剂5a的液面及容量不能得以维持。

因此，为了维持清洗剂的适当液面及容量，在上述清洗槽3下面设有一清洗剂循环泵（以下简称为存储槽）9和一清洗剂循环泵（以下简称循环泵）10，以便将清洗剂5b输送到清洗槽3中。

在存储槽9中的清洗剂5b被循环泵10送入一个位于清洗槽3上部的供应/补充槽（以下简称供补槽）7，并从选择上、下网状输送装置1a，1b的入口和出口6a，6b的喷口8a，8b喷入清洗槽3，并喷向上、下网状输送装置1a，1b。

喷口8a，8b可位于清洗槽3中的任何位置，但是喷口最好靠近入口/出口6a，6b，其喷出方向向下，如图1所示。

由于清洗剂5b以幕状从喷口8a，8b喷入，故可以减小从入口/出口6a，6b流出的清洗剂5c的量，并可维持在清洗槽3内部清洗剂5a的适当容量。

取决于上、下网状输送装置1a，1b的入口/出口6a，6b的尺寸，特别需要由循环泵10提供清洗剂5b的适当输送量和压力，以便确定清洗剂5a的流量。

虽然图示实施例中使用的是水内式泵，即循环泵10的主体放置在存储槽9内（换言之，放置在清洗剂5b内），但是循环泵10不是必须放置在存储槽9内，而是取决于存储槽9的可用周围空间，尺寸和形状，以及循环泵10的形状和尺寸，也可设置在存储槽9之外部。

虽然清洗槽3和存储槽9内的清洗剂在循环过程中是通过过滤装置或泵自身内的过滤器（图中未画）过滤的，但是，也可以从存储槽9底部的排出口放出一部分，并从图中所示的新鲜清洗剂淋洒器12b的旁流而补入一部分。

除了本发明的双式结构的清洗槽3和存储槽9以外，还可以安装闸板11以防清洗剂溅入清洗槽3的入口侧（图中的右侧），以及一个预淋洒器12a，或者在清洗槽出口侧的左侧设置一清洗淋洒器12b以便冲洗及补入清洗剂，还可设置用于干燥作业的空气吹风机13或带有吹风机（图中未画）的加热器14，这样就可以提高清洗效率及进行有效的干燥作业。

图中所示空气吹风机13具有等距设置的三个喷嘴，所排出的线性空气流跨过网状输送装置的整个宽度，风量大，风速高。

当腔室底部打开时，清洗剂可排向存储槽9。

为了根据待清洗产品的尺寸，形状和数量控制网状输送装置1a，1b的速度，可与上述的同步驱动控制装置一起使用控制装置来加以控制，例如通过安装在辐射加热器内的温度计来监控。

为了使清洗槽3内的网状输送装置1a，1b绷直而不松弛，需要在网状输送装置1a，1b的转动驱动系统中设置扭矩限制器或类似装置。

在所述清洗装置中，装在下部网状输送装置1b上，并由上部网状输送装置1a的自重压载的，预先经过清洗的待清洗产品2通过清洗槽上的入口6a送入清洗槽3，当经过一对超声波振荡器4，4时受到清洗，并受到从喷口8a，8b向下喷射引起的清洗剂5b搅动的增效作用。然后，产品从出口6b送出，随后受到另外的清洗或冲洗，以及干燥作业，从而完成所需要的清洗作业。

特别是由于待清洗产品2是由上、下网状输送装置1a，1b固定的，所以当被送入清洗槽3时，不会因超声波的振动而移动，在其后的干燥过程中，或被清洗剂喷洒时，或由高速吹风机干燥时也不会移动。

因此，即使使用水或纯水作为清洗剂5b，超声波的清洗效率依然很高，使用吹风机13排放高速的洁净空气瞬时除去清洗剂可以避免形成斑迹或 水痕。

另外，虽然清洗槽3中的清洗剂5a从网状输送装置的入口/出口6a，6b中流出，但是，由于按照清洗剂5c的流量从存储槽9循环和输送清洗剂5b，所以总是可以维持清洗剂的适当液面。

使用上述超声波清洗装置清洗磨削后的铁氧体磁铁，我们发现，清洗槽所需的长度仅为0.7m，存储槽的长度仅为1.5m，就可以获得相当于3m多长的普通清洗槽的清洗性能。因此，所需要的长度可以减少到普通清洗槽的一半以下。

所有的附加设备，包括清洗槽之前的预清洗装置如淋洒器，吹风装置，干燥设备如加热器等都可以三维的方式装设在清洗槽本身的总长度之内，因此，整个装置可以小型化至普通式装置的1/4以下。

本发明可使用水作清洗剂应用于清洗铁氧化磁铁。网状输送装置的运行速度是2.0米/分钟。超声波振荡器宽、长、高的尺寸为160mm×460mm×95mm。在本发明的装置中，循环泵的循环能力为400升/分钟。

在图1所示的清洗装置中，用水作为清洗剂清洗电子元件，在每秒200米的流速下用吹风装置进行干燥作业。我们发现，在上述清洗条件下，（1）在清洗后，上述电子元件固定在上、下网状输送装置之间不会从原来的位置移动，（2）清洗后的电子元件没有斑迹或水痕。

已经发现，通常很难清洗的一端封闭的管子，使用本发明的装置也能取得很好的清洗效果。

实施例2

虽然图2所示超声波连续清洗装置具有与图1所示装置基本相同的结构，但是，在存储槽9的外部设有一个预清洗剂淋洒器16，存储槽9设有一个盖子，只开有网状输送装置1a，1b的入口/出口，以及设有输送/排出氮气N₂（图中未画）的装置。高速氮气流从吹风装置19排出。氮气也从网状输送装置1a，1b的入口/出口排出，以避免外部空气的进入，并在存储槽中形成氮气气氛。

虽然吹风装置的氮气N₂就是在存储槽9内部循环的氮气，但是，如果需要，在本发明中，循环的氮气可由一冷却器净化，使其与清洗剂蒸汽分开。

清洗剂5a，5b为不含氧气的水，由不含氧水发生器（图中未画）充足地供应。如果必要，加热器18绕存储槽9设置，用来加热清洗剂5b，加热至（例如）50℃。如果需要，虽然在本实施例中在存储槽9外部设有一预清洗剂淋洒器16，如果象第一实施例那样，它临近清洗槽3的话，预清洗剂淋洒器的清洗剂也可以由上述加热器18来加热，以便改善清洗效果。

如果需要，待清洗产品2首先在预清洗剂淋洒器12a中用不含氧气的水预清洗或去掉油脂。然后由高速吹风机19吹掉清洗剂。然后将待清洗产品送入存储槽9，在清洗槽3中用不含氧的水进行超声波清洗。

当预清洗剂淋洒器16所用的清洗剂是溶剂时，与第一实施例相似，最好用在存储槽9内部的，临近于清洗槽3的另一个预清洗剂淋洒器12a，在不含氧气的水的作用下进行清洗。

在清洗槽3中进行超声波清洗之后，产品在清洗淋洒器12b下冲洗，受到高速氮气吹风装置的干燥，并进一步受到远红外线加热器的干燥。这个过程与第一实施例相似，但是不同之处在于，所用的是高速氮气。已经发现，两种情况下的清洗效果是相当的。

由于图2所示的超声波连续清洗装置使用不含氧气的水作为清洗剂，并使用氮气气氛。所以如Fe-B-R系的磁铁或其它金属制品等易腐蚀产品在清洗后可不留下斑迹或水痕。

按照本发明的超声波连续清洗装置由于清洗剂循环装置而增加了所输送的清洗剂量，并且由于清洗剂的搅动作用而提高了清洗效率，因此缩短了清洗作业的时间。由于待清洗的产品是固定于上、下网状输送装置之间，十分稳固。因此在清洗和干燥过程中不会移动。另外，在吹风机的强制干燥过程中不会移动。另外，在吹风机的强制干燥过程中也不会移动。特别是由于使用了高速吹风装置，产品上不会留有斑迹或水痕。

按照本发明的超声波连续清洗装置可制作得不到普通式清洗槽长度的一半，因此，小型化效果显著。另外，承载产品的网状输送装置可直线布置，因而产品更不易受到操作。总之，按照本发明的超声波连续清洗装置结构小，效果佳，在各工业领域中用途广泛。

另外，由于整个装置都置于惰性气氛下，使用 不含氧气的水作为清洗剂，而且在惰性气体中吹风干燥，所以可以有效地清洗易腐蚀的产品，因此可以使用水清洗各种工业产品，取得与使用氟利昂时相同的清洗效果。

Claims (7)

1、一种超声波连续清洗装置，具有：

一清洗槽，用于容纳清洗剂，清洗剂以接触的方式清洗通过的待清洗产品。

所述清洗槽上具有一入口和一出口，

承载待清洗产品的网状输送装置的运行路径通过所述入口和出口进出所述清洗槽，

至少一对超声波振荡器，在所述清洗槽中的所述网状输送装置的运行路径每侧，各设置成对超声波振荡器中的一个，

一清洗剂存储槽，位于所述清洗槽下面，以便接受和储存来自所述网状输送装置的清洗剂，

循环装置，用于从所述清洗剂存储槽向所述清洗槽输送清洗剂，以及

所述网状输送装置包括一个下部网状输送装置和一个与所述下部网状输送装置同步运行的上部网状输送装置。

2、按照权利要求1所述的装置，其特征在于：临近所述清洗槽的所述入口和出口之一还包括一个清洗剂喷口，用于喷出清洗剂。

3、按照权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括加热装置用于加热清洗剂。

4、按照权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括一个预清洗产品的预清洗装置和一个后清洗产品的后清洗装置，所述预清洗装置在所述运行路径中位于所述通向清洗槽的所述入口的前面，而所述后清洗装置位于所述清洗槽的出口的后面。

5、按照权利要求4所述的装置，其特征在于该装置还包括：

吹风装置，用于向被清洗的产品吹送加压空气，以及

干燥装置，用于加热被清洗的产品，

所述吹风装置和所述干燥装置在所述运行路径中都位于所述出口之后。

6、按照权利要求4所述的装置，其特征在于：还包括一个位于所述预清洗装置和所述入口之间的吹风装置，用于向送入所述清洗槽的待清洗产品输送加压空气。

7、按照权利要求4所述的装置，其特征在于：所述清洗剂存储槽具有基本封闭的结构，以及从吹风装置向所述清洗剂存储槽供送惰性气体以便从清洗剂存储槽中清除空气的装置。

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