Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von flächigen Materialien in Form von Bahnen, Streifen, Bändern oder Folie aus z. B. Textilien, Gewebe, Kunststoff etc., bei dem das zu reinigende Material mit einer oder mehreren Flüssigkeiten zum Lösen und/oder Abtransportieren der Verunreinigung behandelt wird und bei dem das Material zur Unterstützung der Reinigungswirkung in Kontakt mit oder in der Nähe einer oder mehrerer im Ultraschallbereich schwingender Platten relativ zu den Platten bewegt wird. Ein derartiges Verfahren ist in der EP 1 010 796 B1 beschrieben. Es soll dazu dienen, bei z. B. Waschanlagen für Textilbahnen die Reinigungswirkung zu verbessern und die Waschzeit zu verkürzen, sowie den Energieverbrauch gegenüber herkömmlichen Ultraschallwaschanlagen, bei denen die Ultraschallenergie in den Tank mit der Waschflüssigkeit eingeleitet wird, zu verringern. Trotz dieses an sich richtigen Ansatzes haben derartige Textilwaschanlagen, wie sie in der EP 1 010 796 B1 beschrieben sind, bislang keine Verbreitung gefunden, wohl weil der Energieverbrauch immer noch relativ hoch und der erzielbare Effekt in Bezug auf die Waschleistung gemessen am Energieverbrauch und dem Aufwand der Ultraschallanlage begrenzt war.The invention relates to a method for cleaning sheet materials in the form of webs, strips, tapes or foil of z. As textiles, fabric, plastic, etc., in which the material to be cleaned with one or more liquids for dissolving and / or removal of the contaminant is treated and in which the material in support of the cleaning effect in contact with or in the vicinity of one or more is moved in the ultrasonic range of vibrating plates relative to the plates. Such a method is in the EP 1 010 796 B1 described. It should serve at z. As washing systems for textile webs to improve the cleaning effect and shorten the washing time, and to reduce energy consumption compared to conventional ultrasonic washing systems in which the ultrasonic energy is introduced into the tank with the washing liquid. Despite this in itself correct approach have such textile washing systems, as in the EP 1 010 796 B1 So far, no distribution found, probably because the energy consumption was still relatively high and the achievable effect in terms of washing performance measured in terms of energy consumption and the cost of the ultrasound system was limited.
In der Zeitschrift „Melliand Textilberichte” Heft 3/2009 ist auf Seite 90 das Prinzip eines Ultraschallmoduls für Textilbahnen beschrieben. Die danach aufgebaute Wascheinrichtung arbeitet, wie sich den Webseiten des Herstellers entnehmen lässt, mit einer Sonotrode, wie sie z. B. für das Ultraschallschweissen verwendet wird und benötigt 1800 Watt an Ultraschallleistung. Auch in diesem Gerät wird die Ultraschallenergie nicht effektiv genug zur Reinigung von Textilbahnen oder -bändern eingesetzt. Zudem lassen sich mit dieser Anlage nur relativ schmale Bänder behandeln bzw. sind je nach Bahnbreite unterschiedliche Sonotroden erforderlich, die auf den jeweiligen Zweck angepasst werden müssen.In the magazine "Melliand Textile Reports" Issue 3/2009 on page 90 the principle of an ultrasonic module for textile webs is described. The then built-up washing device works, as can be seen from the websites of the manufacturer, with a sonotrode, as z. B. is used for ultrasonic welding and requires 1800 watts of ultrasonic power. Also in this device the ultrasonic energy is not used effectively enough to clean textile webs or ribbons. In addition, this system can treat only relatively narrow bands or depending on the web width different sonotrodes are required, which must be adapted to the particular purpose.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem Materialbahnen, Streifen oder Bänder möglichst effektiv gereinigt werden können. Diese Aufgabe wird gemäß den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen dadurch gelöst, dass eine oder mehrere im Ultraschallbereich schwingender Körper oder deren Teile unter einem Winkel zur Fläche der zu reinigenden Materialien derart angeordnet sind, dass die Schallenergie auf einen im Wesentlichen linienförmigen Bereich auf das zu reinigende Material abgegeben wird.It is the object of the present invention to provide a method with which webs of material, strips or bands can be cleaned as effectively as possible. This object is achieved according to the features specified in the characterizing part of claim 1, characterized in that one or more oscillating in the ultrasonic range body or parts thereof at an angle to the surface of the materials to be cleaned are arranged such that the sound energy to a substantially linear area on the is discharged to be cleaned material.
Die Erfindung geht also, wie die eingangs genannte EP 1 010 796 B1 , für das Applizieren der Ultraschallenergie auf das zu reinigende Material z. B. von plattenförmigen Biegeschwingern aus, die beispielsweise in einer ihrer Resonanzmoden betrieben werden, wobei jedoch lediglich die Kante oder bei entsprechend gekrümmter Formgebung der Platte beide Kanten an die zu reinigende Materialbahn angestellt werden. Aufgrund der linienförmigen Berührstellen wird die Schallenergie insgesamt auf einen sehr kleinen Bereich konzentriert, so dass sich dort hohe Schallamplituden und damit verbunden auch mit moderaten Anschlussleistungen der für eine effektive Reinigung erforderliche Kavitationseffekt in der Flüssigkeit, mit dem das zu reinigende Material getränkt oder emulgiert ist, erzielen lässt.The invention thus goes, as the aforementioned EP 1 010 796 B1 , for applying the ultrasonic energy to the material to be cleaned z. Example of plate-shaped bending vibrators, which are operated for example in one of their resonance modes, but only the edge or in accordance with curved shape of the plate both edges are employed on the material web to be cleaned. Due to the line-shaped contact points, the sound energy as a whole is concentrated in a very small area, so that there high sound amplitudes and, associated therewith, with moderate connection performance required for effective cleaning cavitation effect in the liquid with which the material to be cleaned is soaked or emulsified, achieve.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, den Ultraschall sowohl an Stellen, bei denen die Materialbahn frei zwischen Führungen hängt oder läuft oder auch an Stellen, an denen das zu reinigende Material über eine Rolle oder Walze geführt ist, zu applizieren.With the method according to the invention, it is possible to apply the ultrasound both at locations where the material web hangs or runs freely between guides or at locations where the material to be cleaned is passed over a roller or roller.
In beiden Fällen kann das Applizieren der Ultraschallenergie entweder in einem Tank mit Reinigungsflüssigkeit oder außerhalb des Tanks erfolgen, wenn es sich z. B. um saugfähiges Material handelt, das mit der Reinigungsflüssigkeit getränkt ist.In both cases, the application of the ultrasonic energy can be done either in a tank with cleaning fluid or outside the tank when it is z. B. is absorbent material, which is impregnated with the cleaning liquid.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der 1 bis 12 der beigefügten Zeichnungen.Further advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to FIG 1 to 12 of the accompanying drawings.
In der 1 ist schematisch ein Ausschnitt des Bahntransports in eine Wascheinrichtung für endlose Textilbahnen dargestellt. Mit 2 und 3 sind Transportrollen bezeichnet, über die die Textilbahn 1 beispielsweise von einer Behandlungsstation in eine Trockenstation befördert wird. Zwischen den Transportwalzen 2 und 3 befindet sich ein Waschtrog 7 mit einer Reinigungsflüssigkeit, in die die Textilbahn 1 eintaucht. Über dem Waschtrog 7 ist ein Ultraschallgeber 4 angeordnet, der über hier nicht dargestellte Mittel am Gehäuse der Wascheinrichtung befestigt ist. An seinem aktiven Ende trägt er einen Schwingungskörper in Form einer Platte 5 aus einem elastischen und korrosionsbeständigen Material wie z. B. Edelstahl oder Titan. Sie ist in ihren Abmessungen unter Berücksichtigung des Elastizitätsmodus für das verwendete Material so dimensioniert, dass sie als Resonanzschwinger Biegeschwingungsmoden im Ultraschallbereich besitzt. Die Frequenz des Ultraschallgebers 4 ist auf die Eigenfrequenz dieser Biegeschwingungsmoden abgestimmt. Die Platte 4 ist im Detail in der 11a und 11b dargestellt. Sie besitzt die Form einer rechteckigen Leiste, wobei bezogen auf die Längsachse 27 die Leiste aus einem verdickten biegesteifen Teil 29a und einem sich parallel dazu erstreckenden biegeweichen Stück 29b besteht, das über eine Materialkerbe 29b biegeweich gemacht wurde. Die Längskante 23 der Platte ist abgerundet.In the 1 schematically a section of the railway transport is shown in a washing device for endless textile webs. With 2 and 3 are referred to transport rollers over which the textile web 1 for example, is transported from a treatment station in a drying station. Between the transport rollers 2 and 3 there is a washing trough 7 with a cleaning fluid into which the textile web 1 dips. Above the washing trough 7 is an ultrasound generator 4 arranged, which is attached via means not shown here on the housing of the washing device. At its active end it carries a vibrating body in the form of a plate 5 made of an elastic and corrosion-resistant material such. As stainless steel or titanium. Taking into account the elasticity mode for the material used, it is dimensioned such that it has bending modes in the ultrasonic range as a resonance oscillator. The frequency of the ultrasound generator 4 is tuned to the natural frequency of these bending modes. The plate 4 is in the detail in the 11a and 11b shown. It has the shape of a rectangular bar, with respect to the longitudinal axis 27 the strip of a thickened rigid part 29a and a flexible piece extending parallel thereto 29b that exists over a material score 29b was made flexible. The longitudinal edge 23 the plate is rounded.
Wie in der Darstellung nach 1 ersichtlich, drückt die Platte 5 mit der abgerundeten Kante 23 gegen die Textilbahn 1, wobei dieser Druck von der Bahnspannung abhängt, mit der die Textilbahn 1 durch die Anlage geführt wird. As shown in the illustration 1 visible, pushes the plate 5 with the rounded edge 23 against the textile web 1 , this pressure depends on the web tension with which the textile web 1 is guided through the plant.
Die Montagehöhe des Ultraschallgebers 4 in Bezug auf den Waschtrog 7 ist so gewählt, dass die Metallplatte 5 mit ihrer abgerundeten Kante 23 die Textilbahn 1 unter die Oberfläche der in der Wanne eingefüllten Waschflüssigkeit drückt.The mounting height of the ultrasonic transducer 4 in terms of the washing trough 7 is chosen so that the metal plate 5 with its rounded edge 23 the textile railway 1 press under the surface of the filled in the tub washing liquid.
Sobald der Ultraschallgeber 4 von einem hier nicht dargestellten Ultraschallgenerator in Schwingungen versetzt wird, gerät die Platte 5 in Resonanzschwingungen und konzentriert dabei die abgegebene Ultraschallleistung auf die linienförmige Berührstelle zwischen der Kante 23 und der Textilbahn 1. Dadurch werden im Gewebe befindlicher Schmutz, Farbreste etc. von den Fasern gelöst und mit der Waschflüssigkeit im Waschtrog 7 wegtransportiert, die zu diesem Zwecke an der linienförmigen Kontaktstelle zwischen der Kante 23 und der Textilbahn 1 vorbeiströmt, was durch hier nicht dargestellte Pumpen und andere Strömungsmittel bewirkt wird. Eine effektive Reinigung bei geringer Ultraschallleistung wird erzielt, wenn der Trog 7 mit der Reinigungsflüssigkeit klein gehalten wird und die Metallplatte 5 nicht zu tief in die Waschflüssigkeit eintaucht. Der Trog 7 mit der Waschflüssigkeit kann an einen Kreislauf angeschlossen sein, über den die Waschflüssigkeit dauernd umgepumpt und der aus den Textilfasern gelöste Schmutz ausgefiltert wird.Once the ultrasound generator 4 is vibrated by an ultrasonic generator, not shown here, gets the plate 5 in resonant vibrations while concentrating the output ultrasonic power on the line-shaped contact between the edge 23 and the textile railway 1 , As a result, located in the tissue dirt, paint residues, etc. are released from the fibers and with the washing liquid in the washing trough 7 transported away for this purpose at the linear contact point between the edge 23 and the textile railway 1 flows past, which is caused by pumps and other fluids not shown here. Effective cleaning at low ultrasonic power is achieved when the trough 7 with the cleaning liquid is kept small and the metal plate 5 do not immerse too deeply in the washing liquid. The trough 7 with the washing liquid can be connected to a circuit through which the washing liquid is constantly pumped around and the dirt dissolved from the textile fibers is filtered out.
In der 2 ist ein leicht modifiziertes Ausführungsbeispiel dargestellt. Dort besteht der in Resonanz schwingende Körper 105 aus einem symmetrischen gebogenen Profilteil. Die beiden symmetrischen Schenkel des Profils 105 sind abgewinkelt und an den Enden abgerundet. Mit diesen abgerundeten Enden 113a und 113b drückt das Profilteil 105 nun die Textilbahn 1 wie im Ausführungsbeispiel unter 1 in einen Waschtrog 7. Da somit die Textilbahn beim Durchlaufen des Waschtrogs zweimal in den linienförmigen Bereichen 113a und 113b mit Ultraschallamplitude beaufschlagt wird, kann das Waschergebnis nochmals verbessert werden.In the 2 a slightly modified embodiment is shown. There is the resonating body 105 from a symmetrical curved profile part. The two symmetrical legs of the profile 105 are angled and rounded at the ends. With these rounded ends 113a and 113b pushes the profile part 105 now the textile railway 1 as in the embodiment below 1 in a washing trough 7 , Since thus the textile web when passing through the washing trough twice in the line-shaped areas 113a and 113b is applied with ultrasonic amplitude, the washing result can be further improved.
In der 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt für das Reinigen von eher undurchlässigen Materialbahnen wie beispielsweise Kunststoffbahnen. Zur Reinigung der Oberfläche von beiden Seiten sind zwischen den Transportwalzen 12 und 13 für die Kunststoffbahn 11 zwei Ultraschallgeber 4a und 4b vorgesehen, deren jeweils aktiv schwingenden Körper 105a und b einmal von oben und einmal von unten gegen die Bahn drücken. Von einem Sprührohr 16 wird die Kunststoffbahn 11 von unten befeuchtet und durchläuft dann die zwei linienförmigen Berührstellen mit dem Metallkörper 105b. Anschliessend taucht sie in den Trog 17 mit Reinigungsflüssigkeit ein, in den der in Resonanz schwingende Körper 105a die Kunststoffbahn 11 hineindrückt. Dort wird der gelöste Schmutz auf beiden Seiten der Bahn von der Waschflüssigkeit aufgenommen.In the 3 an embodiment is shown for the cleaning of rather impermeable material webs such as plastic sheets. To clean the surface from both sides are between the transport rollers 12 and 13 for the plastic web 11 two ultrasound transmitters 4a and 4b provided, each active swinging body 105a and press b once from above and once from below against the track. From a spray pipe 16 becomes the plastic web 11 moistened from below and then passes through the two line-shaped contact points with the metal body 105b , Then she dives into the trough 17 with cleaning liquid into which the resonating body vibrates 105a the plastic track 11 pushes. There, the dissolved dirt on both sides of the web is absorbed by the washing liquid.
Die beschriebene beidseitige Reinigung lässt sich auch mit dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel erreichen. Dort sind jeweils zwei der in 2 dargestellten Waschmodule hintereinander angeordnet, wobei zwischen den Walzen 26 und 27 eine Bahnwendung stattfindet. Hierzu ist die Bahn 11 zwischen den Walzen 26 und 27 über eine Wendestange 28 geführt. Diese Anordnung hat den Vorteil, im Vergleich zu der Ausführung aus 3, dass beide Ultraschallgeber 4a und 4b oberhalb des jeweiligen Waschtrog 7a und 7b angeordnet werden können, wodurch es besser möglich ist, das Eindringen von vernebelter Waschflüssigkeit in die Ultraschallgeber 4a, 4b und den Austritt der Waschflüssigkeit in die Umgebung zu verhindern.The two-sided cleaning described can also be done with the in 4 reach illustrated embodiment. There are two of each in 2 shown washing modules arranged one behind the other, wherein between the rollers 26 and 27 a web turn takes place. This is the train 11 between the rollers 26 and 27 over a turner bar 28 guided. This arrangement has the advantage, compared to the execution of 3 that both ultrasonic transmitters 4a and 4b above the respective washing trough 7a and 7b can be arranged, whereby it is better possible, the penetration of atomized washing liquid in the ultrasonic generator 4a . 4b and to prevent the escape of the washing liquid into the environment.
Die Ausführungsbeispiele nach den 5 und 6 entsprechen denen nach 1 und 2 insofern, dass dort jeweils die gleichen Ultraschallgeber und in Resonanz schwingenden Körper 5 bzw. 105 verwendet sind. Jedoch befinden sich diese direkt über einer Umlenktrommel 32, die in einem Bad aus Waschflüssigkeit dreht und die damit getränkte Stoffbahn 31 in linienförmigem Kontakt mit den Enden der schwingenden Körper 5a bzw. 105a bringt. Die in den 5 und 6 dargestellte Anordnung eignet sich insbesondere für sehr breite Materialbahnen. Um zu erreichen, dass diese gleichmäßig über die Breite gereinigt werden, sind, wie aus der gestrichelten Darstellung in den 5 und 6 ersichtlich, bezogen auf die Bahntransportrichtung, mehrere schwingende Körper 5a/5b bzw. 105a/105b nebeneinander angeordnet, und zwar so, dass sich versetzte bzw. überlappende Berührlinien ergeben, wie das in den 7 bis 10 erläutert ist.The embodiments of the 5 and 6 correspond to those after 1 and 2 insofar as that there each have the same ultrasonic generator and resonating body 5 respectively. 105 are used. However, these are directly above a tail pulley 32 which turns in a bath of washing liquid and the fabric soaked with it 31 in linear contact with the ends of the vibrating bodies 5a respectively. 105a brings. The in the 5 and 6 shown arrangement is particularly suitable for very wide webs. To achieve that they are evenly cleaned across the width are, as shown in the dashed line in the 5 and 6 can be seen, based on the Bahntransportrichtung, several vibrating body 5a / 5b respectively. 105a / 105b arranged side by side, in such a way that result in staggered or overlapping lines of contact, as in the 7 to 10 is explained.
Im einfachsten Fall ist dazu die Anordnung nach 7 gewählt, beider die schwingenden Körper 105a bis d abwechselnd versetzt „auf Lücke” nebeneinander angeordnet sind. Eine andere Möglichkeit, die eher für einen Bereich geeignet ist, an dem die zu reinigende Materialbahn auf einer ebenen Unterlage läuft, ist in 8 dargestellt. Hier sind die asymmetrischen, einseitig angestellten Biegeschwinger 5a bis 5d etwas aus der Normalen zur Transportrichtung T „herausgedreht”, so dass sich die Ultraschallgeneratoren 4a bis d in einer Reihe nebeneinander anordnen lassen, ohne dass sich die Platten 5a bis 5d einander berühren.In the simplest case, the arrangement is after 7 chosen, both the swinging bodies 105a to d alternately offset "gap" are arranged side by side. Another possibility, which is more suitable for an area where the material web to be cleaned runs on a flat surface is in 8th shown. Here are the asymmetric, one-sided bent bending pendulum 5a to 5d something out of the normal to the transport direction T "twisted out", so that the ultrasonic generators 4a to arrange d in a row next to each other, without the plates 5a to 5d touching each other.
Letzteres gilt auch für das Ausführungsbeispiel nach 9. Dort sind die schwingenden Körper 115a bis d trapezförmig von einem entsprechenden Strangprofil abgeschnitten, und deshalb liegen die vorderen Kanten seitlich versetzt zu den hinteren Kanten auf dem zu reinigenden Material auf und entsprechend werden durchgehende Lücken in Bezug auf die Transportrichtung vermieden, weil alle Bereiche auf der Materialoberfläche mindestens einmal eine Berührlinie mit den Ultraschallschwingern 115a bis 115e durchlaufen.The latter also applies to the exemplary embodiment 9 , There are the swinging bodies 115a cut off trapezoidal from a corresponding extruded profile to d, and therefore lie the leading edges laterally offset from the trailing edges on the material to be cleaned, and correspondingly continuous gaps with respect to the transport direction are avoided because all areas on the surface of the material at least once touch a line with the ultrasonic transducers 115a to 115e run through.
Eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach 7 ist in der 10 dargestellt. Hier sind die schwingenden Körper 205a, b, c auch „auf Lücke” seitlich und hintereinander versetzt angeordnet, jedoch ist der Versatz in Transportrichtung T sehr viel geringer. Es wird nur der halbe Abstand benötigt, weil die schwingenden Körper 205a, b und c an den Seitenkanten, wo sie mit der Materialbahn in Berührung sind, gegenüber dem Mittenbereich, an den die Ultraschallgeber angeschlossen sind, vorspringen. Dadurch ist die gezeigte geschachtelte Anordnung möglich, wodurch Bauraum gespart wird. Der dazugehörige schwingende Körper 205 ist in der 12 noch einmal detaillierter dargestellt. Wir betrachten diese Ausführungsform als bevorzugtes Ausführungsbeispiel.A modification of the embodiment according to 7 is in the 10 shown. Here are the swinging bodies 205a , b, c also arranged "on gap" laterally and successively offset, but the offset in the transport direction T is much lower. Only half the distance is needed because the swinging body 205a , b and c at the side edges, where they are in contact with the web, projecting from the center area to which the ultrasound transmitters are connected. As a result, the nested arrangement shown is possible, whereby space is saved. The associated swinging body 205 is in the 12 again shown in more detail. We consider this embodiment as a preferred embodiment.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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EP 1010796 B1 [0001, 0001, 0004] EP 1010796 B1 [0001, 0001, 0004]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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„Melliand Textilberichte” Heft 3/2009 [0002] "Melliand Textile Reports" Issue 3/2009 [0002]
