DE1228492B - Device for cleaning, pickling and descaling metal pipes using ultrasound - Google Patents
Device for cleaning, pickling and descaling metal pipes using ultrasoundInfo
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Description
Vorrichtung zum Reinigen, Beizen und Entzundern von Metallrohren mittels Ultraschall Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen, Beizen und Entzundern der äußeren und inneren Oberflächen von Metallrohren mit Hilfe von Ultraschallschwingungen.Device for cleaning, pickling and descaling metal pipes by means of Ultrasound The invention relates to a device for cleaning, pickling and descaling the outer and inner surfaces of metal pipes with the help of ultrasonic vibrations.
Bekannt sind Ultraschall-Waschanlagen, die aus Hochfrequenzgenerator, Flüssigkeitsbehälter und Ultraschallgebern und letztere aus je einem elektromechanischen Wandler zum Umformen elektrischer Schwingungen in Ultraschallschwingungen und einem mit dem Wandler fest verbundenen, als Konzentrator zum Bündeln von Ultraschallstrahlen ausgebildeten Kopf bestehen.Ultrasonic washing systems are known which consist of a high-frequency generator, liquid container and ultrasonic transducer and the latter each consist of an electromechanical transducer for converting electrical vibrations into ultrasonic vibrations and a head which is firmly connected to the transducer and designed as a concentrator for bundling ultrasonic beams.
Die bekannten Anlagen zum Entfernen von Fett-und Schmutzüberzügen mittels einer in Ultraschallschwingungen versetzten Flüssigkeit gewährleisten je- doch bekanntlich nicht die Beseitigung schwer zu entfernender Ansätze und Beläge, wie Krustenbildungen, Zunder, Rostflecken und sonstige überzüge an den äußeren und inneren Rohrflächen.The known systems for removing grease and dirt coatings ensure means of an offset in ultrasonic vibrations liquid JE yet known, not removing difficult to remove approaches and coverings, as encrustations, scale, rust stains and other coatings on the outer and inner pipe surfaces.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung unterscheidet sich von den bekannten Ultraschalleinrichtungen dadurch, daß sie eine Beseitigung der festhaftenden Beläge gleichzeitig an den äußeren und inneren Rohroberflächen infolge erhöhter Intensität der beim Zerreißen der Flüssigkeitskontinuität auftretenden Kavitationswirkung der Ultraschallstrahlung auf jene Beläge bei der Berührung des zu reinigenden Rohres mit den Konzentratorstirnflächen der Ultraschallgeber gewährleistet.The device according to the invention differs from the known ones Ultrasonic devices in that they remove the adhering deposits at the same time on the outer and inner pipe surfaces as a result of increased intensity the cavitation effect that occurs when the liquid continuity is ruptured Ultrasonic radiation on those deposits when touching the pipe to be cleaned guaranteed with the concentrator front surfaces of the ultrasonic transducer.
Dieser hauptsächliche Vorzug der neuen Vorrichtung zum Reinigen, Beizen und Entzundern von Metallrohren mittels Ultraschall, bei welcher die Rohre an im Flüssigkeitsbad angeordneten elektromagnetischen Schallgebern, deren Köpfe als Ultraschallkonzentratoren ausgebildet sind, vorbeigeführt werden, wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß rund um das durch das Flüssigkeitsbad in axialer Richtung und gleichzeitig um seine Achse drehend bewegte Metallrohr mehrere Ultraschallgeber angeordnet sind und daß deren Köpfe, d. h. die Ultraschallkonzentratoren, das MetaBrohr berühren sowie in einer gemeinsamen vertikalen Ebene derart aufgestellt sind, daß ihre Achsen sich in einem Punkt der geometrischen Achse des Metallrohres schneiden.This main advantage of the new device for cleaning, pickling and descaling metal pipes by means of ultrasound, in which the pipes are guided past electromagnetic sounders arranged in the liquid bath, the heads of which are designed as ultrasonic concentrators, is achieved according to the invention by the fact that around the liquid bath In the axial direction and at the same time rotatingly moved metal tube about its axis several ultrasonic transducers are arranged and that their heads, d. H. the ultrasonic concentrators touch the metal tube and are set up in a common vertical plane in such a way that their axes intersect at a point on the geometric axis of the metal tube.
E-Ine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält drei um die Achse des zu reinigenden Rohres herum in einem gegenseitigen Winkel von 120' angeordnete Ultraschallgeber. Hierbei ist der untere Geber, der sich gänzlich unter dem Flüssigkeitsspiegel befindet, am Behältergestell starr befestigt, während die beiden anderen Geber zum Flüssigkeitsspiegel geneigt aufgestellt sind und an Führungsflächen entlang verschoben werden können. Zu diesem Zweck sind die Geber an verstellbaren Kopfsockeln mittels in senkrechter Richtung teleskopartio, ausziehbarer Stützen sowie durch Stützflansche befestigt. Eine solche Ausführung der Vorrichtung gestattet deren schnelle Abstimmung beim Reinigen von Rohren unterschiedlichen Durchmessers.A preferred embodiment of the device according to the invention contains three around the axis of the pipe to be cleaned in one mutual Ultrasonic transducers arranged at an angle of 120 '. Here is the lower encoder, the is completely below the liquid level, rigidly attached to the container frame, while the other two sensors are inclined to the liquid level and can be moved along guide surfaces. For this purpose, the Encoder on adjustable head bases by means of teleskopartio in the vertical direction, extendable supports as well as fixed by support flanges. Such an execution the device allows their quick tuning when cleaning pipes different Diameter.
Eine Besonderheit der neuen Vorrichtung besteht darin, daß einer der Ultraschallgeber zweckmäßigerweise sowohl mit einer Rückholfeder, welche den vom Metallrohr zur Seite weggezogenen Sockel an der geneigten Führungsfläche entlang in die Ausgangsstellung zurückbringt, wie auch mit einem Schraubenregler versehen ist, welcher die Verschiebung des Sockels und folglich auch der Konzentratorstimfläche zum Rohr begrenzt. Diese Ausführungsform der Vorrichtung vereinfacht und beschleunigt das Einbringen des zu reinigenden Rohres zwischen den Konzentratorstimflächen sogar beim Vorhandensein großer Rohrkrümmungen.A special feature of the new device is that one of the Ultrasonic transmitter expediently both with a return spring, which the from Metal tube pulled to the side along the base along the inclined guide surface returns to the starting position, as well as provided with a screw regulator which is the displacement of the pedestal and, consequently, of the concentrator end face limited to the pipe. This embodiment of the device simplifies and speeds up even introducing the pipe to be cleaned between the concentrator end faces in the presence of large pipe bends.
Eine weitere Besonderheit der neuen Vorrichtung ist die Ausführung des Flüssigkeitsbehälters mit an den Stirnseitenwänden angesetzten, auswechselbaren Trögen, die den Behälter verlängern und deren Höhenausmaße verbürgen, daß das zu reinigende Rohr in einer Tiefe von etwa 100 mm unter dem Flüssigkeitsspiegel zu liegen kommt. Eine solche Ausführungsform der Vorrichtung gestattet die Reinigung von Rohren, die erheblich länger sein können als der Behälter. Die Zeichnungen erläutern eine Ausführungsforru ZD der Erfindung. Hierbei ist in F i g. 1 eine isometrische Gesamtansicht einer Vorrichtung mit drei Ultraschallköpfen und in F i g. 2 ein senkrechter Querschnitt des Flüssigkeitsbehälters beim Schnitt durch die Köpfe gezeigt. An sich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung drei, vier, fünf und mehr Ultraschallgeberköpfe aufweisen - in Abhängigkeit vom Durchmesser der Rohre und dem Charakter des zu beseitigenden Beschlages; in den Zeichnungen -ist die bevorzugt anwendbare Anlage mit drei Ultraschallgeberköpfen, die in einem Winkel von 120' zueinander angeordnet sind, gezeigt.Another special feature of the new device is the design of the liquid container with interchangeable troughs attached to the end walls, which lengthen the container and whose height dimensions guarantee that the pipe to be cleaned comes to a depth of about 100 mm below the liquid level. Such an embodiment of the device allows the cleaning of pipes which can be considerably longer than the container. The drawings illustrate an embodiment of the invention. Here in FIG. 1 shows an isometric overall view of a device with three ultrasound heads and in FIG. Figure 2 shows a vertical cross-section of the liquid container when sectioned through the heads. As such, the device according to the invention can have three, four, five or more ultrasonic transducer heads - depending on the diameter of the pipes and the character of the fitting to be removed; in the drawings - which is preferably applicable system with three ultrasonic transducer heads, which are arranged at an angle of 120 'to each other is shown.
Die wichtigsten Bauteile der veranschaulichten Vorrichtung sind: Der auf Rollen fahrbare Hochfrequenzgenerator 1, welcher die Vorrichtung mit Strom versorgt; der Flüssigkeitsbehälter 2, der während des Betriebs der Vorrichtung mit Wasser gefüllt ist, in dem unter seinem Spiegel die Rohrreinigung vor sich geht; die Ultraschallgeber 3, 4 und 5, von denen jeder aus dem Gehäuse des elektromechanischen Wandlers 6 und einem mit diesem starr gekuppelten parabolischen oder anderen Ultraschallkonzentrator 7 besteht.The most important components of the illustrated device are: the high-frequency generator 1, which is mobile on castors and which supplies the device with power; the liquid container 2, which is filled with water during the operation of the device, in which the pipe cleaning takes place under its level; the ultrasonic transducers 3, 4 and 5, each of which consists of the housing of the electromechanical transducer 6 and a parabolic or other ultrasonic concentrator 7 rigidly coupled to it.
Im Wandlergehäuse 6 ist das Paket 8 magnetostriktiver Elemente mit der an den Generator 1 mittels des Leitungsdrahtes 10 angeschlossenen Erregerwicklung 9 untergebracht. Die eine Stimfläche des Paketes 8 ist am Konzentrator 7, die andere Stirnfläche mit entsprechenden Isolierzwischenlagen an das Wandlergehäuse 6 angelötet. Kühlwasser wird in das Wandlergehäuse 6 über den Schlauch 11 eingeführt und aus dem Gehäuse über den Schlauch 12 abgeführt.The package 8 of magnetostrictive elements with the exciter winding 9 connected to the generator 1 by means of the conductor wire 10 is accommodated in the converter housing 6. One end face of the package 8 is soldered to the concentrator 7, the other end face is soldered to the converter housing 6 with corresponding insulating layers. Cooling water is introduced into the converter housing 6 via the hose 11 and discharged from the housing via the hose 12.
Die Achsen der Ultraschallgeber 3, 4 und 5 bzw. deren Konzentratoren 7 sind in einer gemeinsamen Ebene angeordnet und schneiden sich in einem Punkt, der auf der geometrischen Achse des zu reinigenden Rohres liegt. Die Stimflächen der Konzentratoren 7 befinden sich in Berührung mit dem zu reinigenden Rohr.The axes of the ultrasonic transducers 3, 4 and 5 or their concentrators 7 are arranged in a common plane and intersect at a point which lies on the geometric axis of the pipe to be cleaned. The end faces of the concentrators 7 are in contact with the pipe to be cleaned.
Der Ultraschallgeber 5, der sich während des Betriebs der Anlage gänzlich unter dem Flüssigkeitsspiegel befindet, ist in senkrechter Stellung am Behältergestell 13 starr befestigt.The ultrasonic transducer 5, which is located entirely below the liquid level during operation of the system, is rigidly attached to the container frame 13 in a vertical position.
Die seitlich angeordneten geneigten LRtraschallgeber 3 und 4 sind derart angebracht, daß ihre senkrechte und axiale Verstellung möglich ist. Zu diesem Zweck sind deren Wandfergehäuse 6 mit Hilfe der Stützflansche 14 und der teleskopartig ausziehbaren Stützen 15 mit den an den geneigten Führungsplatten 17 entlang verstellbaren Kopfsockeln 16 fest verbunden. Die Führungsplatten 17 bilden Teile des Behältergestells 13. Die Kopfsockel 16 werden auf den Führungsplatten 17 durch Bolzen oder Schrauben festgeklemmt.The laterally inclined ultrasonic transducers 3 and 4 are attached in such a way that their vertical and axial adjustment is possible. For this purpose, their wall mount housings 6 are firmly connected with the aid of the support flanges 14 and the telescopically extendable supports 15 to the head sockets 16 which can be adjusted along the inclined guide plates 17. The guide plates 17 form parts of the container frame 13. The head bases 16 are clamped onto the guide plates 17 by bolts or screws.
Die Führungsplatten 17 bilden in der Dreikopfanlage einen Winkel von 120', wodurch eine schnelle Abstimmung der Anlage auf andere Durchmesser der zu reinigenden Rohre in einer Reihe von Fällen durch eine einfache Verstellung der Kopfsockel 16 längs der Führungsplatten 17 erfolgen kann, ohne daß man die Stützen 15 auszuziehen braucht.The guide plates 17 form an angle of 120 'in the three-head system, whereby a quick adjustment of the system to other diameters of the pipes to be cleaned can be done in a number of cases by a simple adjustment of the head base 16 along the guide plates 17 without having to use the supports 15 needs to take off.
Zwecks Erleichterung und Beschleunigung des Einbringens des Rohres 22 zwischen die Stimflächen 18 der Konzentratoren 7 der Ultraschallgeber ist bei einem der Geber, beispielsweise beim Geber 3, der Kopfsockel 16 mit der Rückholfeder 19 versehen, welche den längs der geneigten Führung der Platte 17 zur Seite weggezogenen Kopfsockel 16 in die AusgangssteRung zurückbringt.For the purpose of facilitating and accelerating the introduction of the tube 22 between the end faces 18 of the concentrators 7 of the ultrasonic transducer, the head base 16 of one of the transducers, for example the transducer 3, is provided with the return spring 19 , which pulls the return spring 19 along the inclined guide of the plate 17 to the side Brings head socket 16 back to the original control.
Die Ausgangsstellung des Kopfsockels 16 wird mit Hilfe des Anschlagschraubenreglers 20 eingestellt, welcher in der am Behältergestell 13 befestigten Mutter 21 verschiebbar angeordnet ist und die Verschiebung des Kopfsockels 16 längs der Führungsplatte 17 und folglich auch die Verschiebung der Konzentratorstirnfläche 18 zur Achse des zu behandelnden Rohres 22 begrenzt. Hierdurch wird ein zuverlässiges Andrücken der Konzentratorstirnflächen 18 an das zu behandelnde Rohr 22 gewährleistet. Das Einbringen des Rohres 22 in den Raum zwischen den Konzentratorstirnflächen 18 wird dadurch erleichtert, daß beim Einbringen des Rohres einer der Ultraschallgeber zur Seite weggezogen wird, gefolgt vom selbsttätigen Rücklauf des Gebers in die Ausgangsstellung und Andrücken der Konzentratorstimflächen 18 an das Rohr 22 durch Wirkung der Feder 19. The starting position of the head base 16 is set with the help of the stop screw regulator 20, which is arranged displaceably in the nut 21 attached to the container frame 13 and the displacement of the head base 16 along the guide plate 17 and consequently also the displacement of the concentrator face 18 to the axis of the pipe 22 to be treated limited. This ensures that the concentrator end faces 18 are reliably pressed against the pipe 22 to be treated. The introduction of the tube 22 into the space between the concentrator end faces 18 is facilitated by pulling one of the ultrasonic transducers to the side when the tube is introduced, followed by the automatic return of the transducer to the starting position and pressing the concentrator end faces 18 against the tube 22 by the action of the Spring 19.
Die lineare und drehende Bewegung des Rohres 22 zwischen den Konzentratorstimflächen 18 wird dadurch erleichtert ' daß die Hochfrequenzkontakte zwischen den Stirnflächen 18 und dem Rohr 22 von einem Füllen des Spaltes zwischen diesen mit einer zugleich als Schmiermittel wirkenden Flüssigkeit abgewechselt werden. Dabei wird die Berührung des Rohres 22 mit der Konzentratorstirnfläche 18 vom Vorliegen stark wechselnder Drücke in der Flüssigkeit und von der Bildung und dem »Platzen« von Kavitationsgasbläschen begleitet, deren Beschuß des Zunders, Ansatzes und überzugs eine vollständige Reinigung des Rohrmetalls zur Folge hat. Die zerkleinerten Teilchen der von den Rohroberflächen losgelösten Beläge unterstützen dabei die Ultraschallabrieberosion der noch nicht lösgelÖsten Beschläge.The linear and rotational movement of the tube 22 between the Konzentratorstimflächen 18 is facilitated by 'that the high-frequency contact between the end faces 18 and the tube 22 from a filling of the gap between them are alternated with a force acting at the same time as a lubricant liquid. The contact of the tube 22 with the concentrator face 18 is accompanied by the presence of strongly changing pressures in the liquid and the formation and "bursting" of cavitation gas bubbles, the bombardment of which on the scale, attachment and coating results in complete cleaning of the tube metal. The crushed particles of the deposits detached from the pipe surface support the ultrasonic abrasion erosion of the hardware that has not yet been detached.
Die Stimwände des Flüssigkeitsbehälters 2 sind mit Bügeln 23, die zum Befestigen der Ansatztröge 24 und damit zum Verlängern der Nutzfläche des Flüssigkeitsbehälters 2 dienen, versehen, falls längere Rohre, als der Behälter 2 es erlaubt, zu reinigen sind. Die Ansatztröge 24 haben Abmessungen, die das Bearbeiten des Rohres 22 in einer Tiefe von etwa 100 mm unter dem Flüssigkeitsspiegel zulassen. Der Behälter 2 ist mit Heizwiderständen 25 und einem Sammler 26 für die losgelösten Metallbeläge versehen.The end walls of the liquid container 2 are provided with brackets 23 which are used to attach the attachment troughs 24 and thus to extend the usable area of the liquid container 2 if longer tubes than the container 2 allow are to be cleaned. The attachment troughs 24 have dimensions that allow the processing of the tube 22 at a depth of approximately 100 mm below the liquid level. The container 2 is provided with heating resistors 25 and a collector 26 for the detached metal coatings.
Um eine besonders durchgreifende Reinigung von Rohren mit festhaftenden Belägen, z. B. Zunder und Krustenbildungen an Rohren aus rostfreiem Stahl zu clewährleisten, beizt man derartige Rohre vor der Ultraschallbehandlung beispielsweise 2 Stunden lang in einem Dreisäurebad, das 5,5 Volumprozent Schwefelsäure und 10 Volumprozent Salpetersäure, berechnet auf den Badinhalt, sowie 50 g/l. Flußsäure enthält. Die nachfolgende Ultraschallreinigung der Rohre muß in einer Mindesttauchtiefe von 50 bis 100 mm erfolgen und hierbei die volle Auffüllung der Rohre mit der Flüssigkeit und das völlige Fehlen von Luftkissen und -blasen vor allem in gekrümmten Rohren unbedingt gewährleistet sein.In order to achieve a particularly thorough cleaning of pipes with adherent coatings, e.g. B. to ensure the formation of scale and crusts on stainless steel pipes, such pipes are etched for 2 hours in a tri-acid bath, for example, for 2 hours before the ultrasound treatment, the 5.5 percent by volume sulfuric acid and 10 percent by volume nitric acid, calculated on the bath content, and 50 g / l. Contains hydrofluoric acid. The subsequent ultrasonic cleaning of the pipes must be carried out at a minimum immersion depth of 50 to 100 mm and the complete filling of the pipes with the liquid and the complete absence of air cushions and bubbles, especially in curved pipes, must be guaranteed.
Das Flüssigkeitsbad soll auf 50' C erwärmt sein; die zu reinigenden Rohre müssen gleichfalls eine Mindesttemperatur von 50' C haben.The liquid bath should be heated to 50 ° C; the pipes to be cleaned must also have a minimum temperature of 50 ° C.
Das lineare axiale Hindurchziehen des zu reinigenden Rohres zwischen den Konzentratorstirnflächen 18 der Köpfe muß langsam unter Drehung des Rohres geschehen, damit das spiralförmige Nacheinanderbeschallen und Reinigen der gesamten inneren und äußeren Oberflächen des Rohres in einem Durchgang gewährleistet wird.The linear axial pulling through of the pipe to be cleaned between the concentrator end faces 18 of the heads must be done slowly while rotating the pipe so that the spiral-shaped successive sonication and cleaning of the entire inner and outer surfaces of the pipe is ensured in one pass.
Die Konzentratorstirnflächen 18 sollen zweckmäßigerweise zuvor gehärtet und daraufhin überwacht werden, daß sich ihr Durchmesser mit der Zeit nicht vergrößert und die Stimflächen keine Höhlungen aufweisen.The concentrator end faces 18 should expediently be hardened beforehand and monitored to ensure that their diameter does not increase over time and that the end faces do not have any cavities.
Falls Fehlstellen in der Bearbeitung aufgedeckt werden, erfolgt die Nachreinigung nur an den Fehlstellen.If defects are discovered in the processing, the Post-cleaning only at the defective areas.
Die Mechanisierung des Rohrdurchziehens zwischen den Konzentratorstimflächen der Köpfe und das Vereinigen der linearen Verschiebung mit der Drehung des Rohres ist nicht Gegenstand der Erfindung c*The mechanization of pipe pulling between the concentrator faces of the heads and the union of the linear displacement with the rotation of the pipe is not the subject of the invention c *
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEK48966A DE1228492B (en) | 1963-02-16 | 1963-02-16 | Device for cleaning, pickling and descaling metal pipes using ultrasound |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEK48966A DE1228492B (en) | 1963-02-16 | 1963-02-16 | Device for cleaning, pickling and descaling metal pipes using ultrasound |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1228492B true DE1228492B (en) | 1966-11-10 |
Family
ID=7225093
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEK48966A Pending DE1228492B (en) | 1963-02-16 | 1963-02-16 | Device for cleaning, pickling and descaling metal pipes using ultrasound |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1228492B (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4194922A (en) * | 1977-04-18 | 1980-03-25 | Rederiaktiebolaget Nordstjernan | Method and apparatus for ultrasonic cleaning of component parts |
US4590636A (en) * | 1983-06-20 | 1986-05-27 | Georg Fischer Aktiengesellschaft | Vibration device for the removal of burrs from workpieces constructed as foundry cores or the like |
US5088510A (en) * | 1991-02-04 | 1992-02-18 | Bannon John H | Ultrasonic parts cleaning container |
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-
1963
- 1963-02-16 DE DEK48966A patent/DE1228492B/en active Pending
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