DE19602917A1

DE19602917A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von faden- oder von bandförmigen Erzeugnissen, insbesondere von Draht

Info

Publication number: DE19602917A1
Application number: DE1996102917
Authority: DE
Inventors: Harald Dr Hielscher; Norbert Lehmann
Original assignee: Dr Hielscher GmbH
Current assignee: Dr Hielscher GmbH
Priority date: 1996-01-20
Filing date: 1996-01-20
Publication date: 1997-07-24
Anticipated expiration: 2016-01-21
Also published as: DE19602917C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von faden- oder von bandförmigen Erzeugnissen, insbesondere von Draht, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es ist bereits bekannt, faden- oder bandförmige Erzeugnisse mittels Ultraschall und Flüssigkeit zu reinigen.

Die bekannten Verfahren, z. B. zur Reinigung von Draht, verwenden Tauchschwinger, die in mit Flüssigkeit ge füllte Behälter eingebracht sind. Die Ultraschall energie der Tauchschwinger wird in die Flüssigkeit eingestrahlt. In der Flüssigkeit kommt es zur Kavitation, d. h. Flüssigkeit bricht infolge der hohen Energie auseinander, es entstehen Bläschen, deren Inneres mit unter Unterdruck stehendem Gas gefüllt ist. Die Gasbläschen implodieren, dabei wird hohe Energie frei und eine starke Mikroströmung entsteht. Diese Strömung wirkt auf die verschmutzte Oberfläche des zu reinigenden Gutes und entfernt Rückstände wie Fette, Öle oder dgl. (Prospekt der Firma martin walter ultraschalltechnik gmbh, D 75334 Straubenhardt 5, "Ultraschall Reinigungsschwinger").

Nachteilig ist es bei dieser bekannten Einrichtung bzw. den damit angewendeten Verfahren, daß das zu reinigende Gut bzw. der Draht durch die Flüssigkeit eines großen Behälters, in der Regel eines Beckens, gezogen wird, in welchem eine Schalleistungsdichte von durchschnittlich 1 Watt pro cm² oder von 15 Watt pro Liter Flüssigkeit besteht, die nur mit hohem Energie aufwand auf die für Reinigungszwecke notwendige Größe gebracht werden kann. Die wirksame Leistung an der Drahtoberfläche liegt weit unter der Gesamtleistung des Ultraschallbeckens. Der Ultraschall wird nicht ausreichend zielgerichtet an der z. B. Drahtoberfläche wirksam, so daß ein hoher Energieeinsatz notwendig wird, um den Reinigungseffekt zu erzielen.

Von daher ist es Aufgabe der Erfindung, diese Mängel zu beseitigen und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, mit denen gewährleistet ist, daß der Ultraschall direkter am zu reinigenden Erzeugnis einwirkt und eine hohe Effektivität der Reinigung erzielt.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der Ansprüche 1 und 5.

Durch die Konzentration des für die Reinigung wirk samen Flüssigkeitsvolumens in einer Arbeitsbohrung einer mit hoher Amplitude von ca. 20 bis 250 µm schwingenden Ultraschall-Sonotrode wird die eingebrachte Ultraschalleistung auf dieses kleine Volumen konzentriert, so daß mit geringem Energieaufwand ein intensives Kavitationsfeld entsteht, in dem eine hocheffektive Reinigung des durchlaufenden Drahtes gewährleistet ist. Der Ultra schall wirkt innerhalb der Arbeitsbohrung von allen Seiten in geringer Entfernung, und damit sehr intensiv auf die Drahtoberfläche. Es wird eine 20- bis 100- fache Intensität der Schalleistung (bezogen auf die schallabstrahlende Fläche) gegenüber den bekannten Verfahren erreicht, so daß mit einem vergleichbaren Energieaufwand eine wesentlich größere km-Leistung bei zum Beispiel der Drahtreinigung erzielt wird. Es wird außerdem Reinigungsflüssigkeit eingespart, eine kleinere Anlage benötigt und eine höhere Durchlauf geschwindigkeit des zu reinigenden Gutes erreicht. Die Umweltbelastung wird minimal. Der Einsatz von umweltbelastenden Reinigungsmitteln wird stark reduziert.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungs gemäße Sonotrode sind für die Reinigung eines Drahtes, für die Reinigung mehrerer Drähte, auch im Verbund einer Litze, und auch für die Reinigung von Stoffbändern, Metallbändern, Seilen oder dgl. mit hoher Effektivität anwendbar.

Für jeden Drahtdurchmesserbereich oder für jede Materialart kann die geeignete Ultraschalleistung ausgewählt und eingesetzt werden. Die Schwingungs amplitude der Sonotrode kann je nach Anwendungsfall eingestellt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles einer Sonotrode näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung der Sonotrode und

Fig. 2 eine um 90° gedrehte weitere Schnittdarstellung der Sonotrode.

In der Fig. 1 ist eine Sonotrode 1 im Schnitt dargestellt, die für die Drahtreinigung mittels Ultraschall und einer Reinigungsflüssigkeit vorgesehen und ausgebildet ist. Die Sonotrode 1 weist entlang ihrer Längsachse eine erste Bohrung 2 (Spülbohrung) auf, in die über eine nicht dargestellte schwingungs entkoppelte Zuführung im oberen Abschnitt der Sonotrode 1 im Bereich ihres Schwingungsknotens eine Reinigungsflüssigkeit geeigneter Art eingebracht wird. Die erste Bohrung 2 steht mit einer zweiten Bohrung 3 im unteren Teil der Sonotrode 1 im Bereich des Schwingungsmaximums in Verbindung (Arbeits- oder Reinigungsbohrung). Die Arbeitsbohrung 3 ist zur Bohrung 2 senkrecht angeordnet (Fig. 2) und ist nach beiden Seiten offen.

Wenn an die Sonotrode 1 ein für den jeweiligen Anwendungsfall ausreichend dimensionierter Ultra schallprozessor angeschlossen wird, dann gerät die über die Bohrung 2 eingeströmte Reinigungsflüssigkeit in vertikale Schwingungen, die sich von der Flüssig keit auf die Oberfläche eines durch die Bohrung 3 konzentrisch durchgeleiteten Drahtes 4 übertragen. Es ist darauf zu achten, daß die Flüssigkeit die Bohrungen 2, 3 voll ausfüllt. Durch die Konzentration der eingestrahlten Ultraschalleistung auf das kleine Volumen in den Bohrungen 2, 3 und insbesondere auf das Volumen zwischen der Wandung der Bohrung 3 und dem konzentrisch in der Bohrung 3 geführten Draht 4 wird ein sehr intensives Kavitationsfeld gebildet, in dem eine sehr intensive Reinigung der Drahtoberfläche von allen Verschmutzungen erfolgt. Die gelösten Verun reinigungen werden mit der Reinigungsflüssigkeit zu beiden Seiten der Bohrung 3 herausgespült. Die Reinigungsflüssigkeit kann nach einer entsprechenden Aufbereitung dem Prozeß erneut zugeführt werden. Es können bei der Reinigung von z. B. Zinndraht hohe Arbeitsgeschwindigkeiten von z. B. 1,5 m/s erzielt werden. Dabei können mit einer Kilowattstunde beispielsweise 12 km Draht gereinigt werden.

Die Sonotrode 1 schwingt mit einer in Abhängigkeit vom zu reinigenden Erzeugnis eingestellten Amplitude in der Luft. Es können auch Stoffbänder, Metallbänder, Seile oder dgl. gereinigt oder zur weiteren Bearbeitung vorbehandelt werden.

Dem Reinigungsprozeß in der Sonotrode 1 kann ein Spülbad nachgeordnet werden.

Bezugszeichenliste

1 Sonotrode
2 Bohrung
3 Bohrung
4 Erzeugnis (zu reinigendes Gut)

Claims

1. Verfahren zum Reinigen von faden- oder von band förmigen Erzeugnissen, insbesondere von Draht, mittels Ultraschall über eine Ultraschall-Sonotrode (1) und eine Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Erzeugnis (4) durch eine Bohrung (3) einer mit hoher Amplitude schwingenden Ultra schall-Sonotrode (1) geführt wird, in welche die von einer mit Ultraschall-Energie sehr hoher Ampli tude und Leistung angeregte Reinigungsflüssigkeit eingeströmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsflüssigkeit die Bohrung (3) voll ausfüllend zugeführt wird und daß die Flüssigkeit über die Bohrung (3) aus der Sonotrode (1) heraus geleitet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsamplitude der Sonotrode (1) in Abhängigkeit von der Anwendung eingestellt wird, wobei die Sonotrode (1) in der Luft schwingt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Erzeugnis (4) in der Bohrung (3) konzentrisch ohne Berührung der Bohrungswandung geführt wird.

5. Ultraschall-Sonotrode zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Bohrung (2) zur Einleitung von Reinigungsflüssigkeit und eine mit der ersten Bohrung (2) verbundene zweite Bohrung (3), durch welche das zu reinigende Erzeugnis (4) geführt wird, vorgesehen sind.

6. Ultraschall-Sonotrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit der ersten Bohrung (2) eine Schwingungsentkoppelte Zuführung für die Reinigungsflüssigkeit verbunden ist.

7. Ultraschall-Sonotrode nach den Ansprüchen i und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bohrung (2) zur Flüssigkeitszuleitung im Bereich des Schwingungsknotens und die zweite Bohrung (3) für das zu reinigende Erzeugnis (4) im Bereich des Schwingungsmaximums am unteren Ende der Sonotrode (1) angeordnet sind.