DE2510202C3 - Vorrichtung zum Beheizen eines Ultraschall-Reinigungsbades - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrischen Heizen eines Ultraschall-Reinigungsbades mit die Reinigungsflüssigkeit aufnehmender, in Ultraschall-Frequenz bewegter Schwingwanne und dieser bzw. daran angebrachten elektromechanischen Wandlern od. dgl. zugeordnetem Ultraschall-Generator.

Derartige Reinigungsgeräte dienen vornehmlich für die Säuberung von Kleinteilen aller Art; die Reinigungsflüssigkeit wird zur Erzeugung eines guten chemischen Schmutzlöseverhaltens auf etwa die halbe Siedepunkt-Temperatur erwärmt.

Bei bekannten Vorrichtungen wird die Reinigungsflüssigkeit mit einem elektrischen Heizkörper, der in die Flüssigkeit taucht oder auf der Außenseite der Schwingwanne festgelegt ist, beheizt. Die Speisung dieses Heizkörpers erfolgt direkt aus einem 220 V bzw. V Stromnetz. Wegen der in der Reinigungsflüssigkeit erzeugten Kavitation bzw. wegen der mit Ultraschall-Frequenz bewegten Schwingwanne sind jedoch alle bekannten Vorrichtungen der eingangs erwähnten Art nicht betriebssicher und führen nach kurzer Betriebszeit zu Ausfällen.

Durch die Ultraschallschwingungen werden entweder der empfindliche Heizdraht oder aber die Isolation beschädigt, was wegen der hohen, aus Kostengründen direkt anliegenden Netzspannung nicht ungefährlich ist.

Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der

Erfinder das Ziel gesetzt die Betriebssicherheit derartiger Ultraschall-Reinigungsgeräte mit schwingendem Gefäß zu erhöhen und Herstellung und Betrieb in kostengünstigen Grenzen zu halten.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß die Metallwandung der Schwingwanne zur Erzeugung induzierter Wirbelströme wenigstens teilweise etwa ringförmig von zumindest einer elektrischen Erregerwicklung umgeben und diese mit dem Ultraschall-Generator zur Speisung mit Mittelfrequenzstrom verbunden ist Dabei soll die Erreger-Wicklung in Abstand zur Schwingwanne angeordnet sein und — nach einem weiteren Merkmal der Erfindung — deren Metallwandung aus korrosionsbeständigem unmagnetischem Chrom-Nickelstahl bestehen.

Das erforderliche Mittelfrequenzfeld liefert der für die Speisung der Ultraschallwandler od. dgl. vorhandene Generator, der durch geringe Änderungen bei direkter Netzspeisung auf den neuen Verwendungszweck angepaßt zu werden vermag; der Generator ist mit Brücken- oder Mittelpunktsschaltung ausgerüstet und über einen Mittelfrequenztransformator wahlweise an den Ultraschallschwinger oder die Erregerwicklung anzuschließen.

Der Generator ist selbstschwingend, und die Rückkopplungsspannung hängt von Ausgangs-Spannung und Strom über einen Shunt ab und steigt bei zunehmender Belastung an; dies bedeutet durch Abnahme der Rückkopplungsspannungen des Stromes eine automatische Anpassung der Treiberleistung und Frequenz bei schwankenden und stark unterschiedlichen Lasten.

Durch Verwendung der Ultraschall-Frequenz im Bereich von 20 bis 50 kHz und Wannenmänteln aus korrosionsbeständigem unmagnetischem Chrom-Nikkelstahl beträgt die Eindringtiefe des induzierten Hochfrequenzstromes einige Zehntel Millimeter.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
F i g. 1 den Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

F i g. 2 das Schaltbild dazu.

Eine Reinigungsschwingwanne 2 mit bodenwärts festliegenden elektromechanischen Wandlern 4 ist über einem Generator 5 mit diesen zu einer kompakten Einheit in einem Gehäuse 1 untergebracht. Die Metall»andung 10 der Schwingwanne 2 umgibt in Abstand dazu eine Erregerspule 3 mit einem Thermostaten 6.

Der Blick auf das Schaltbild zeigt, daß der im Schaltbetrieb arbeitende Ultraschall-Generator 5 bekannter Bauart mit Hochspannungstransistoren in Brücken- oder Mittelpunktschaltung ausgerüstet ist. Durch direkte Arbeitsweise am Netz ohne Netztransformator beträgt der Wirkungsgrad mehr als 90%.

b5 Die Last wird über einen Mittelfrequenztransformator 9 angekoppelt und galvanisch vom Netz getrennt.

Je nach Stellung des Wahlschalters 7 wird der Ultraschallschwinger 4, — oder die Erregerwicklung 3

gespeist Es ist auch möglich, bei genügender Generatorleistung, beide miteinander zu speisen.

Der induktive Widerstand der Erregerspule 3 wird mit einem Serienkondensator 8 kompensiert, damit der Generator 5 in eine reelle Last einspeist. Die gleiche Funktion erfüllt eine Serienspule 11 auf Ultraschallbetrieb bei der Verwendung piezoelektrischer Ultraschallwandler 4'.

Ein Shunt 13 erfaßt den Ausgangsstrom und liefert je nach Betriebsart — Heizen oder Ultraschall — mit eine·" Wicklung 14 die erforderliche Rückkopplungsspannung und Phasenlage für den Betrieb des Generators 5.

Heiz- und Ultraschalleistung stehen vorteilhaft im Verhältnis 3:1. Durch Erfassen des Ausgangsstromes mit Shunt 13, welcher auch durch einen Stromwandler is ersetzt werden kann, wird automatisch die Treiberleistung den entsprechenden Lastverhältnissen angepaßt

Die Erregerwicklung 3 besteht aus normalem isoiL-rtem Wickeldraht, dessen Querschnitt und Durchmesser so gewählt wird, daß keine btdeutende Eigenerwärmung durch den durchfließenden Strom hervorgerufen wird. Die Erregerwicklung wird indirekt durch den Wannenmantel SO aufgewärmt; ihre Temperatur ist geringer als die des Wannenmantels 10.

Durch den Thermostat 6 — welcher auch netzseitig angeordnet sein kann — wird die Erregerwicklung nach Erreichen der Badtemperatur abgeschaltet

Die stets auf niedriger Temperatur laufende und mit solidem Draht ausgeführte Erregerwicklung 3 gewährleistet hohe Betriebssicherheit gegen die vorhandenen Ultraschall-Schwingungen der Schwingwanne 2. Durch den Transformator 9 ist die Erregerwicklung 3 galvanisch vom Versorgungsnetz getrennt und damit ungefährlicher.

Durch geeignete großflächige Auslegung der Erregerwicklung 3 kann der gesamte Wannenmantel 10 gleichmäßig beheizt werden, was zu einem guten Wärmeübergang zwischen Erregerwicklung 3 bzw. Wannenmantel 10 und Reinigungsflüssigkeit führt. Die geringe spezifische Heizleistungsdichte bietet absolute Sicherheit beim Betrieb ohne Flüssigkeit und führt zu keinen örtlichen Überhitzungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum elektrischen Beheizen eines Ultraschall-Reinigungsbades und die Reinigungsflüssigkeit aufnehmender, in Ultraschall-Frequenz bewegter Schwingwanne und dieser bzw. daran angebrachten elektromechanischen Wandlern od. dgl. zugeordnetem Ultraschall-Generator, d a durch gekennzeichnet, daß die Metallwandung der Schwingwanne (2) zur Erzeugung induzierter Wirbelströme wenigstens teilweise etwa ringförmig von zumindest einer elektrischen Erregerwicklung (3) umgeben und diese mit dem Generator (5) zur Speisung mit Mittelfrequenzstrom verbunden ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung (3) in Abstand zur Schwingwanne (2) angeordnet isL

3. Vorrichtung nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallwandung der Schwingwanne (2) aus korrosionsbeständigem unmagnetischem Chrom-Nickelstahl besteht

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (5) mit Brücken- oder Mittelpunktsschaltung ausgerüstet und über einen Mittelfrequenztransformator wahlweise an einen Ultraschall-Schwinger (4') oder die Erreger-Wicklung (3) anschließbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (5) selbstschwingend ist und die Rückkopplungsspannung von Ausgangs-Spannung (14) und Strom über einen Shunt (13) abhängt sowie bei steigender Belastung ansteigt

6. Vorrichtung nach einem dec Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der speisende Ultraschall-Generator (5) im Schaltbetrieb und ohne Netztransformator vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsfrequenz im Bereich von 20 bis 50 kHz liegt.

8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerwicklung (3) ein Serienkondensator (8) zur Kompensation des induktiven Widerstandes der Erregerwicklung zugeordnet ist.