DE1207681B - Ultrasonic treatment device for long or large objects - Google Patents

Ultrasonic treatment device for long or large objects

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DE1207681B
DE1207681B DEL42385A DEL0042385A DE1207681B DE 1207681 B DE1207681 B DE 1207681B DE L42385 A DEL42385 A DE L42385A DE L0042385 A DEL0042385 A DE L0042385A DE 1207681 B DE1207681 B DE 1207681B
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Germany
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ultrasonic
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radiation
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DEL42385A
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German (de)
Inventor
Dr Reimar Pohlman
Dipl-Ing Friedrich Mugele
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DR LEHFELDT AND CO GmbH
Original Assignee
DR LEHFELDT AND CO GmbH
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    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/20Reflecting arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/10Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
    • B08B3/12Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration by sonic or ultrasonic vibrations

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Description

Ultraschall-Behandlungsvorrichtung für lange oder großflächige Gegenstände Die Erfindung betrifft eine Ultraschall-Behandlungsvorrichtung für lange oder großflächige Gegenstände, z. B. Rohre, Stäbe, Bleche usw.Ultrasonic treatment device for long or large objects The invention relates to an ultrasonic treatment device for long or large areas Objects, e.g. B. Pipes, rods, sheets, etc.

Oftmals tritt in der Industrie das Problem auf, lange oder großflächige Gegenstände, wie Rohre, Stäbe, Bleche usw., mit Ultraschall zu reinigen. Da dafür zum Teil Flüssigkeiten benutzt werden, empfiehlt es sich somit, die Ultraschall-Reinigung in vertikaler Lage durchzuführen. Man kann dann beispielsweise so vorgehen, daß man zahlreiche Rohre oder Stangen im Rechen nebeneinander oder eventuell auch in zwei Schichten anordnet und die auf diese Weise gefüllten Rechen beün Eintauchen oder Entnehmen aus der Reinigungsflüssigkeit an dem Ultraschallstrahler vorbeiführt. Bei Rohren tritt hierbei gleichzeitig eine Innenreinigung ein, da die Ultraschallschwingung weitgehend die Rohrwandung durchdringt und somit auch im Inneren zur Wirkung kommt. Das senkrechte Ein- und Ausfahren der Rohre bewirkt hierbei eine vorzügliche Durchspülung. In ähnlicher Weise wird man auch bei Blechen vorgehen, wobei allerdings die Länge der Schwingerzeilen der Breite des gesamten Bleches entsprechen muß.The problem often arises in industry, for a long time or over a large area To clean objects such as pipes, rods, sheets, etc. with ultrasound. There for it In some cases liquids are used, it is therefore advisable to use ultrasonic cleaning to be carried out in a vertical position. You can then proceed, for example, that you have numerous tubes or rods in the rake next to each other or possibly also in arrange two layers and immerse the rake filled in this way or removal from the cleaning liquid bypasses the ultrasonic emitter. In the case of pipes, internal cleaning occurs at the same time as the ultrasonic vibration largely penetrates the pipe wall and thus also takes effect on the inside. The vertical retraction and extension of the pipes ensures excellent flushing. You will proceed in a similar way with sheet metal, but with the length the transducer rows must correspond to the width of the entire sheet.

Eine derartige Anordnung ist nicht optimal, weil jedes Flächenelement des Waschgutes nur so lange bestrahlt wird, wie es beim Ein- und Austauchen in unmittelbarer Nähe der Schwingerzeile vorbeiläuft. Sind bei starker Verschmutzung oder hohen Anforderungen an den Reinheitsgrad längere Bestrahlungszeiten erforderlich, so bedingen diese ein sehr langsames Ein- und Ausfahren und somit einen geringen Durchsatz der Reinigungsvorrichtung. Soll außerdem von beiden Seiten aus gereinigt werden, so stören sich die einander gegenüberliegenden Schwingerzeilen und ergeben unkontrollierbare Interferenzen.Such an arrangement is not optimal because every surface element the items to be washed are only irradiated for as long as they are in the immediate vicinity when they are immersed and removed Near the Schwinger line. Are with heavy pollution or high requirements Longer irradiation times are required due to the degree of purity, so these result a very slow retraction and extension and thus a low throughput of the cleaning device. If cleaning is also to be carried out from both sides, they interfere with each other opposite rows of transducers and result in uncontrollable interference.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung vermeidet diese übelstände bei einer Ultraschall-Behandlungsvorrichtung für lange oder großflächige Gegenstände, z. B. Rohre, Stäbe, Bleche usw., durch ein längliches, aufrecht stehendes, konusföriniges Gefäß 1, an de- sen oberen Ende die Ultraschall-Generatoren 3 so angeordnet sind, daß ihre nach unten gerichtete Strahlung mit der Lotrechten 6 einen spitzen Winkel bildet und die konusförmige Abschrägung des Gefäßes so bemessen ist, daß die abwärts gerichtete lAtraschall-Strahlung trotz wachsender Entfernung vom Generator durch diesen akustischen Transformator gleiche Intensität beibehält. Hierdurch entfällt einerseits die genannte gegenseitige Störung der Schwingerzeilen, zum anderen wandert die Ultraschallenergie, der schräg nach unten gerichteten Einstrahlung entsprechend, an den Gefäßwandungen mehrfach hin und her reflektierend nach unten und kann, da aufwärts gerichtete Reflexionsflächen fehlen, nur schwer oder gar nicht wieder nach oben gelangen. Hierdurch nimmt die Strahlungsdichte nach unten hin keineswegs ab, sondern bei nicht allzu großer Dämpfung sogar zu, und das Waschgut wird somit nicht nur während der kurzen Zeit des Vorbeilaufens an den Schwingerzeilen, sondern während der gesamten Verweilzeit im Gefäß intensiv mit Ultraschall behandelt. Die Tauchzeit kann hierdurch wesentlich abgekürzt werden und der Durchsatz entsprechend erhöht werden.The device according to the invention avoids these inconveniences in an ultrasonic treatment device for long or large objects such. B. tubes, rods, sheets, etc., through an elongated, upright, conical vessel 1, at the upper end of which the ultrasonic generators 3 are arranged so that their downward radiation forms an acute angle with the perpendicular 6 and the conical bevel of the vessel is dimensioned so that the downwardly directed ultrasonic radiation maintains the same intensity despite increasing distance from the generator through this acoustic transformer. On the one hand, this eliminates the mutual disturbance of the transducer rows mentioned, on the other hand, the ultrasonic energy, corresponding to the inclined downward irradiation, migrates down the vessel walls, reflecting back and forth several times and, since there are no upward reflective surfaces, it can only return with difficulty or not at all get up. As a result, the radiation density does not decrease towards the bottom, but even increases if the attenuation is not too great, and the laundry is therefore not only treated intensively with ultrasound during the short time it passes the transducer rows, but during the entire time it is in the vessel. The immersion time can be shortened considerably and the throughput can be increased accordingly.

Die Figur zeigt einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung zur lAtraschallbehandlung langer oder großflächiger Gegenstände. Mit 1 ist das nach unten hin verjüngt zulaufende Reinigungsgefäß bezeichnet, dessen oberer Rand nach außen hin bei 2 ausgebuchtet ist zur Aufnahme der Ultraschallstrahler 3. Diese sind derart im Winkel schräg nach unten hin strahlend angeordnet, daß die Strahlungsbündel 4 an den einander gegenüberliegenden Wandungen hin und her reflektierend, möglichst tief bis zur Spitze 5 hin vordringen. Die Reflexionen wiederholen sich so oft, bis der Auftreffwinkel 901 erreicht. Dann erst tritt eine Umkehrung der Strahlungsrichtung ein, und die bis dahin nicht absorbierte Strahlung kehrt auf gleichem oder ähnlichem Wege bei sich gleichzeitig erhöhendem Querschnitt des Gefäßes nach oben zurück. Während beim Hinlauf jedoch die natürliche Strahlenschwächung mit wachsendem Abstand vom Strahler durch den sich verjüngenden Querschnitt kompensiert oder sogar überkompensiert wird und somit eine Strahlungskonzentration nach unten hin eintritt, wirken beim Rücklauf Schwächung und Querschnittserweiterung beide im Sinne einer abnehmenden Konzentration, so daß also kaum ein merklicher Energieanteil zurückkehrt. Die Energieverteilung in einem derartigen Gefäß läßt sich somit durch entsprechende Wahl des spitzen Winkels wunschemäß gestalten. Beispielsweise sind in der Figur mit 6 Rohre bezeichnet, die, der Längsabmessung des Gefäßes entsprechend, ein oder zweischichtig nebeneinander angeordnet eingefahren werden können. Statt dessen können beispielsweise auch ein oder zwei Bleche#nebeneinander hängend ein- und ausgefahren werden.The figure shows a vertical section through the device for the ultrasonic treatment of long or large-area objects. 1 with the downwardly tapering cleaning vessel is referred to, the upper edge of which is bulged outwards at 2 to accommodate the ultrasonic emitter 3. These are arranged so that the radiation beam 4 at the opposite walls at an angle downward and in a reflective manner, penetrate as deeply as possible to the tip 5 . The reflections are repeated until the angle of incidence reaches 901. Only then does a reversal of the direction of radiation occur, and the radiation that has not been absorbed up to that point returns upwards in the same or a similar way with a simultaneous increase in the cross-section of the vessel. While the natural attenuation of the radiation with increasing distance from the radiator is compensated for or even overcompensated for by the tapering cross-section on the outward path, and thus a downward radiation concentration occurs, on the return, the weakening and cross-sectional expansion both act in the sense of a decreasing concentration, so that hardly a noticeable one Energy share returns. The energy distribution in such a vessel can thus be designed as desired by appropriate selection of the acute angle. For example, 6 denotes pipes in the figure which, depending on the longitudinal dimensions of the vessel, can be inserted in one or two layers arranged next to one another. Instead, for example, one or two sheets # can be moved in and out while hanging next to each other.

Von großer Wichtigkeit ist, daß die Reflexionen selbst möglichst wenig Energie verbrauchen. Dieses läßt sich verhältnismäßig leicht dadurch erzielen, daß die Gefäßwandung aus dünnem und möglichst absorptionsfreiem Material (Stahl- oder Aluminiumblech) besteht und allseitig an Luft grenzend aufgehängt oder aufgestellt wird. Ist, wie meist üblich, eine zusätzliche Wärmeisolation erforderlich, so darf diese nicht aus den üblichen Asbestanstrichen bestehen, sondern ein möglichst poröser, wärmeisolierender Schaumstoff ist trocken auf die Gefäßwandungen aufzulegen und in geeigneter Weise zu befestigen.It is of great importance that the reflections themselves as little as possible Consume energy. This can be achieved relatively easily in that the vessel wall is made of thin material that is as absorption-free as possible (steel or Aluminum sheet) and hung or set up on all sides adjacent to the air will. If, as is usually the case, additional thermal insulation is required, then it may these do not consist of the usual asbestos paint, but rather a porous, heat-insulating foam is to be placed dry on the walls of the vessel and to be attached in a suitable manner.

Sollte als Behandlungsflüssigkeit eine Säure, eine Base oder in anderer Form aggressive Flüssigkeit Verwendung finden, so kann es sich empfehlen, die Ultraschallschwinger nicht gemäß der Figur innerhalb des Gefäßes in eine Ausbuchtung einzusenken, sondern das Gefäß selbst an seinem oberen Ende mit entsprechenden Schrägflächen zu versehen und die Schwinger von außen aufzukleben, anzulöten oder einzuflanschen. Diese Anordnung hat den Vorteil, nicht nur die Schwinger vor dem Angriff der aggressiven Flüssigkeit zu schützen, sondern überdies eine leichtere Reinigung zu ermöglichen und außerdem die akustische Dämpfung der gesamten Anordnung weiterhin herabzusetzen.Should be an acid, a base or other as the treatment liquid If aggressive liquids are used, it may be advisable to use the ultrasonic transducer do not sink into a bulge within the vessel as shown in the figure, but rather to provide the vessel itself at its upper end with corresponding inclined surfaces and glue, solder or flange the transducers on from the outside. This arrangement has the advantage of not only protecting the transducer from attack by the aggressive liquid to protect, but also to enable easier cleaning and moreover further reduce the acoustic attenuation of the entire arrangement.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Ultraschall-Behandlungsvorrichtung für lange oder großflächige Gegenstände, z. B. Rohre, Stäbe, Bleche usw., gekennzeichnet durch ein längliches, aufrecht stehendes konusförnüges Gefäß (1), an dessen oberem Ende «die Ultraschallgeneratoren (3) so angeordnet sind, daß ihre nach unten gerichtete Strahlung mit der Lotrechten (6) einen spitzen Winkel bildet und die konusförinige Abschrägung des Gefäßes so bemessen ist, daß die abwärts gerichtete Ultraschallstrahlung trotz wachsender Entfernung vom Generator durch diesen akustischen Transformator gleiche Intensität beibehält. Claims: 1. Ultrasonic treatment device for long or large objects such. B. tubes, rods, sheets, etc., characterized by an elongated, upright konusförnüges vessel (1), at the upper end "the ultrasonic generators (3) are arranged so that their downward radiation with the perpendicular (6) one forms acute angle and the conical bevel of the vessel is dimensioned so that the downwardly directed ultrasonic radiation maintains the same intensity despite increasing distance from the generator through this acoustic transformer. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schräg abwärts strahlenden Schwinger in am oberen Rande des Gefäßes vorgesehene Ausbuchtungen eingelassen sind. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abwärts strahlenden Schwinger an am oberen Gefäßrand vorgesehene Schrägflächen der Gefäßwand von außen angebracht sind. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß möglichst dämpfungsfrei aufgehängt oder -gestellt ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeisolation des Gefäßes ein möglichst poröser Schaumstoff trocken auf die Gefäßwand (außen) aufgelegt und befestigt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 865 832, 909 406, 917 460, 947 264, 935 159; USA.- Patentschrift Nr. 2 546 706; britische Patentschriften Nr. 705 080, 663 064, 700 151; schweizerische Patentschrift Nr. 294 746.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the obliquely downward radiating transducers are embedded in bulges provided on the upper edge of the vessel. 3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the downward radiating transducers are attached from the outside to inclined surfaces of the vessel wall provided on the upper edge of the vessel. 4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the vessel is suspended or placed with as little damping as possible. 5. Apparatus according to claim 1, characterized in that a foam as porous as possible is placed and fastened dry on the vessel wall (outside) as thermal insulation of the vessel. Considered publications: German Patent Nos. 865 832, 909 406, 917 460, 947 264, 935 159; U.S. Patent No. 2,546,706; British Patent Nos. 705 080, 663 064, 700 151; Swiss patent specification No. 294 746.
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