DE2620243A1 - Einrichtung zum reinigen von serienteilen mittels ultraschall - Google Patents
Einrichtung zum reinigen von serienteilen mittels ultraschallInfo
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Description
SKF KUGELLAGERFABRIKEN GMBH
Schweinfurt, 29.04.76 NL 75 009 DT FR:gw
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Reinigen von Serienteilen mittels Ultraschall, bei der die zu reinigenden
Teile mit Hilfe einer Transportvorrichtung eine Reinigungsflüssigkeit durchlaufen, auf welche die Schallschwingungen
mindestens eines Ultraschallgebers einwirken.
Das Reinigen von Serienteilen durch die Anwendung von Ultraschallenergie
ist seit langer Zeit bekannt. Die Reinigung erfolgt meistens in einer geeigneten Reinigungsflüssigkeit,
z.B. Trichloräthylen, durch welche die zu reinigenden Teile quer zur Richtung der Ausbreitung der Ultraschallwellen geführt
werden. Je nach der Wahl der verwendeten Frequenz, welche im Bereich einiger 10 kHz liegen kann, entsteht hierbei
bekanntlich eine an der Oberfläche der zu reinigenden Teile mehr oder weniger starke Kavitation, wodurch Implosionen
innerhalb der Reinigungsflüssigkeit auftreten, die reinigend auf die Teile einwirken.
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Es sind auch bereits verschiedene Einrichtungen zum Reinigen von Serienteilen mittels Ultraschall bekannt. Beispielsweise
ist in der US-PS 2.845.077 eine Einrichtung beschrieben, bei der die zu reinigenden Teile in Körben mittels eines Bandförderers
durch einen mit einer Reinigungsflüssigkeit gefüllten Behälter bewegt werden, der wiederum in einen anderen,
grösseren Behälter ragt, der mit Wasser gefüllt ist und in dem sich ein Ultraschallgeber befindet. Das Verwenden
von zwei verschiedenen Flüssigkeiten in getrennten Behältern hat den Vorteil, dass einerseits der Verbrauch an Reinigungsflüssigkeit
möglichst gering gehalten werden kann und andererseits, dass zum Übertragen der Schallschwingungen teilweise
eine Flüssigkeit verwendet werden kann, die die Schwingungen besser überträgt als die Reinigungsflüssigkeit. Dennoch ist
der Transport der zu reinigenden Teile mittels eines Bandförderers durch das Reinigungsbad ungünstig, da, beispielsweise
bei Verwendung von Trichloräthylen, die über dem Reinigungsbad sich bildende Dampfatmosphäre stark entfettend
auf die Lagerstellen des Bandförderers einwirkt, so dass diese bei unzureichender Schmierung einem starken Verschleiss
unterliegen. Auch ist eine mechanische Transportvorrichtung verhältnismässig aufwendig.
Des weiteren ist eine Einrichtung zum Reinigen von Serienteilen mittels Ultraschall bekannt (DT-AS 1.129.030), bei
der eine geneigt angeordnete, am unteren Ende verschlossene und mit einem Vibrator verbundene Rinne vorgesehen ist, in
der die zu reinigenden Teile durch die Vibrationen der Rinne aufwärts zum offenen Ende der Rinne innerhalb der Reinigungsflüssigkeit
gefördert werden. Auch bei dieser Einrichtung wird zum Transportieren der Teile eine mechanische Vorrichtung
verwendet, die einen ununterbrochenen, wartungsfreien Dauerbetrieb kaum gewährleisten kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine betriebssichere,
einfach aufgebaute Einrichtung zum Reinigen von Serienteilen zu schaffen, die eine einwandfreie und
schonende Reinigung der Teile gewährleistet und die einen nahezu wartungsfreien Dauerbetrieb ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss auf einfache Weise dadurch gelöst, dass die Transportvorrichtung ein durch die
Reinigungsflüssigkeit geführter, teilweise offener Kanal ist, der ausserhalb der Reinigungsflüssigkeit eine Ein- und
Austrittsstelle für die Teile hat, wobei sich die Eintrittsstelle auf einem gegenüber der Austrittsstelle höheren
Niveau befindet, und dass der Ultraschallgeber mit seiner abstrahlenden Fläche zumindest einem Teil des eingetauchten
Kanals derart nahe gegenübersteht, dass sich die Teile in dem Kanal aufgrund der auftretenden Kavitation einerseits
und aufgrund der potentiellen Energie der Teile im Bereich der Eintrittsstelle des Kanals andererseits, selbsttätig in
Richtung der Austrittsstelle des Kanals fortbewegen.
Bei der erfindungsgemässen Einrichtung wird vorteilhaft von dem Umstand Gebrauch gemacht, dass sich aufgrund der an der
Oberfläche der zu reinigenden Teile auftretenden Kavitation - neben dem Reinigungseffekt - die Reibung zwischen den
Teilen und der Kanalwand verringert. Die bei der Kavitation auftretenden Implosionen, speziell die zwischen den Reibflächen,
sind die wesentliche Ursache hierfür. Die Verminderung der Reibung ermöglicht es, dass eine bestimmte potentielle
Energie der Teile im Bereich der Eintrittsstelle des Kanals ausreicht, vorteilhaft einen selbsttätigen Durchlauf
der Teile durch den Kanal zu bekommen. Die potentielle Energie der Teile im Eintrittsbereich kommt dann besonders
zum Tragen, wenn der Niveauunterschied zwischen der Eintrittsstelle und der Austrittsstelle der Teile relativ gross
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ist, wobei natürlich die Teile in einer Reihe lose hintereinander angeordnet sein müssen.
Ferner wird durch die relativ nahe Anordnung der Ultraschallgeber im Bereich der zu reinigenden Teile vorteilhaft erreicht,
dass sich die Reinigungswirkung gegenüber herkömmlichen derartigen Einrichtungen um ein Mehrfaches erhöht
hat. Insbesondere wird die Reinigungswirkung durch folgende Faktoren beeinflusst:
a) die Art der Reinigungsflüssigkeit und des Mediums für das direkte Übertragen der Schallschwingungen;
b) die Höhe der verwendeten sogenannten Kavitationsintensität, z.B. bis zu 300 Cavin und
c) die Grosse der verwendeten Wellenlänge.
Eine besonders einfache und wartungsfreie Transportvorrichtung wird erreicht, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
die Transportvorrichtung eine feststehende Röhre ist, die im Bereich der Reinigungsflüssigkeit ein mit Durchbrüchen versehenes
Bogenteil hat, welches an seinen beiden Enden in zumindest teilweise geschlossene Hohlteile übergeht, die
sich ausserhalb der Reinigungsflüssigkeit bis zur Eintrittsbzw. Austrittsstelle für die Serienteilen erstrecken. Zur
Erreichung eines bestimmten Niveauunterschiedes zwischen der Eintrittsstelle und der Austrittsstelle ist es ferner besonders
zweckmässig, dass mindestens das zur Austrittsstelle
sich erstreckende Hohlteil der Transportvorrichtung derart verläuft, dass es zusammen mit dem Reinigungsflüssigkeitspiegel
einen spitzen Winkel einschliesst.
Nach weiteren Merkmalen der vorliegenden Erfindung ist hinsichtlich
eines möglichst geringen Verbrauchs an Reinigungsflüssigkeit zweckmässig vorgesehen, dass die Transportvorrichtung
in einem relativ flachen Behälter derart angeordnet
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ist, dass sich zumindest das mit den Durchbrüchen versehene Bogenteil vollkommen in der Reinigungsflüssigkeit befindet,
wobei dieses Bogenteil aus zwei zueinander parallel verlaufenden Streifen bestehen kann, die zumindest mit einer
ihrer Kanten an dem Behälter befestigt sind.
Ferner ist es gemäss der Erfindung besonders zweckmässig, dass der die Reinigungsflüssigkeit enthaltende Behälter in
an sich bekannter Weise in einen anderen Behälter eingesetzt ist, in dem sich ein für die Übertragung von Schallschwingungen
geeignetes Medium und mindestens zwei Ultraschallgeber befinden, wobei diese beidseitig des die Reinigungsflüssigkeit
enthaltenden Behälters im Bereich des Bogenteils der Transportvorrichtung angeordnet sind. Dabei ist es gemäss
einem weiteren Merkmal der Erfindung besonders günstig, dass die Ultraschallgeber auf Traversen gegebenenfalls verschiebbar
angeordnet sind, deren jeweiliger Abstand von dem die Reinigungsflüssigkeit enthaltenden Behälter verändbar ist.
Schliesslich ist es möglich, die erfindungsgemässe Einrichtung dadurch vorteilhaft auszugestalten, dass dem Behälter,
der die Reinigungsflüssigkeit enthält, ein weiterer, mit diesem verbundener Behälter zugeordnet ist, der eine Heizung
zum Verdampfen eines Teils der Reinigungsflüssigkeit hat, wobei mindestens oberhalb der Verdampfungsfläche ein Kühler
angeordnet ist. Bei einer derartigen Einrichtung verläuft das zur Austrittsstelle sich erstreckende Hohlteil der
Transportvorrichtung zweckmässigerweise derart, dass sich ein Streckenabschnitt im Bereich des dampfförmigen Reinigungsmittels
und ein folgender Streckenabschnitt im Bereich des Kühlers befindet, wobei beide Streckenabschnitte mit Durchbrüchen
versehen sind.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind nachstehend
anhand in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert: Es
zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht einer teilweise im Schnitt dargestellten ersten Ausfuhrungsform einer erfindungsgemässen
Reinigungseinrichtung,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemässen Reinigungseinrichtung
und
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3.
Die in Fig. 1 gezeigte erste Ausführungsform einer Reinigungseinrichtung
hat ein Gehäuse 1, das einen wannenförmigen Behälter 2 und zwei Kammern 3 und 4 besitzt. In der Kammer 3
ist eine Pump- und Filtervorrichtung und in der Kammer 4 ist eine elektrische Bedienungsvorrichtung untergebracht (nicht
dargestellt). In dem Behälter 2 befindet sich eine zum übertragen von Schallschwingungen geeignete Flüssigkeit 5, im
vorliegenden Fall Wasser. In den Behälter 5 ist ferner ein relativ schmaler Behälter 6 eingesetzt, den eine Transportvorrichtung
7 durchläuft und der teilweise mit einer Reinigungsflüssigkeit 8 gefüllt ist. Im vorliegenden Fall besteht
die Reinigungsflüssigkeit 8 aus einem Gemisch, welches aus sogenanntem "Weissen Spiritus" und einem Volumenprozent
Öl besteht. Dieses Gemisch eignet sich nicht nur gut als Reinigungsmittel, sondern es verhindert gleichzeitig, dass
die zu reinigenden Teile korrodieren.
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Die Transportvorrichtung 7 besteht aus einer feststehenden Röhre, in der sich Serienteile 9, im vorliegenden Fall Wälzlagerringe,
befinden. Die Transportvorrichtung 7 hat ein mit Durchbrüchen versehenes Bogenteil 10, welches an seinen
beiden Enden in geschlossene Hohlteile 11 und 12 übergeht, die sich ausserhalb der Reinigungsflüssigkeit 8 zur Eintritts-
bzw. Austrittsstelle, bezeichnet mit II1 bzw. 12',
für die Serienteile 9 erstrecken. Das Hohlteil 12 verläuft schräg nach oben, so dass es mit dem Reinigungsflüssigkeit-»
spiegel einen spitzen Winkel einschliesst. Ferner ist die Austrittsstelle 121 niedriger angeordnet als die Eintrittsstelle ll1. Schliesslich ist innerhalb des Hohlteils 12 eine
Brause 13 zum Absprühen der Reinigungsflüssigkeit 8 von den Serienteilen 9 vorgesehen.
Wie insbesondere in Fig. 2 gezeigt, ist auf jeder Breitseite des Behälters 6 im Behälter 2 ein Ultraschallgeber 14 bzw.
15 vorgesehen, deren Leistung bei etwa 25-40 kHz liegt. Die Ultraschallgeber 14 und 15 sind auf Traversen 16 und 17
vertikal verschiebbar angeordnet, wobei der jeweilige Abstand der Ultraschallgeber von dem Behälter 6 mittels Stellschrauben
18 und 19 einstellbar ist.
Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Reinigungseinrichtung ist es einerseits möglich, die Transportvorrichtung 7 als eine
durchgehende Röhre mit rechteckförmigem Querschnitt auszubilden, jedoch ist es andererseits auch möglich, nur die
Hohlteile 11 und 12 derartig auszubilden, und für das Bogenteil 10 zwei zueinander parallel verlaufende Streifen zu
verwenden, die zumindest mit einer ihrer Längskannten an dem Behälter befestigt sind. Bezüglich der Reinigungsflüssigkeit ■
8 ist es möglich, verschiedene bekannte, im Handel zu beziehende Produkte zu verwenden. Derartige Produkte sind z.B.
bekannt unter den Namen: Arklone, Chlorotene, Cleaning
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Solvent und Cleaner 97. Insbesondere das Produkt "Cleaning Solvent", das hauptsächlich aus einem Gemisch von "Weissem
Spiritus 15" und 4% Mineralöl besteht, hat sich in der Praxis gut bewährt.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Reinigungseinrichtung arbeitet wie folgt: Zuerst wird die Transportvorrichtung 7
über die Eintrittsstelle II1 vollkommen mit Serienteile 9
gefüllt. Sodann werden die Ultraschallgeber 14 und 15 in Betrieb gesetzt. Die auf das Wasser 5 einwirkenden Hochfrequenz-Schwingungen
werden von diesem auf den Behälter 6 übertragen, so dass an der Oberfläche der Serienteile 9
Kavitation entsteht, welche die Serienteile 9 von möglichen Schmutzresten reinigt. Da sich, wie bereits erläutert, insbesondere
die Reibung zwischen den Serienteilen 9 und der Innenfläche des Bogenteils 10 aufgrund der auftretenden
Kavitation verringert, erfolgt gleichzeitig eine kontinuierliche Fortbewegung der Serienteilen 9 in Richtung der Austrittssteile
12'. Diese Fortbewegung wird durch das Gewicht derjenigen Serienteile 9 verursacht, die in dem Hohlteil 11
über dem höchsten Scheitelpunkt des Hohlteils 12 liegen. So lange der Transportvorrichtung 7 über die Eintrittsstelle
11' die Teile 9 fortlaufend zugeführt werden, erfolgt ein kontinuierliches, selbstständiges Weiterschieben der Teile
innerhalb der Transportvorrichtung 7. Die Serienteile 9 werden schliesslich im Hohlteil 12 mittels der Brause 13 von
der Reinigungsflüssigkeit 8 gesäubert, so dass eine mögliche nachfolgende Kontrolle der Teile 9 nicht durch Verunreinigungsteile
der Reinigungsflüssigkeit 8 ungünstig beeinflusst wird.
Es ist auch möglich, mehrere Reinigungseinrichtungen gemäss der Fig. 1 und 2 hintereinander zu schalten, so dass z.B.
schwierig zu reinigende Teile mehrmals einen Reinigungsprozess durchlaufen können.
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In Fig. 3 und 4 ist die zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen
Reinigungseinrichtung gezeigt. Sie besitzt eine Kammer 20, die in drei Gebiete 21-23 unterteilt werden kann.
Das Gebiet 21 wird durch einen zusätzlichen Behälter 24 gebildet, in welchem sich eine Reinigungsflüssigkeit 25 befindet,
die über ein Verbindungsblech 26 in diesen gelangt. In dem Gebiet 23 befindet sich ein Kühler 27 mit einer Auffangrinne
28. Am Boden des Behälters 24 ist eine Heizspirale 29 zum Verdampfen der Reinigungsflüssigkeit 25 vorgesehen,
welche der in Fig. 1 mit 5 bezeichneten Flüssigkeit entspricht. Die Auffangrinne 28 ist mit einem Abscheider 30
verbunden, der wiederum in einen Behälter 31 mündet. Der Behälter 31 entspricht seiner Funktion nach dem Behälter 6
gemäss Fig. 1. Ihn durchläuft ebenfalls eine Transportvorrichtung, hier bezeichnet mit 32, die ebenfalls ein mit
Durchbrüchen versehenes Bogenteil 32C hat, das an seinen beiden Enden in Hohlteile 32A und 33 übergeht, die sich
ausserhalb der Reinigungsflüssigkeit 25 bis zur hier nicht näher bezeichneten Eintritts- bzw. Austrittsstelle für die
Teile erstrecken. Das Hohlteil 33 ist hier vollkommen mit Durchbrüchen ausgebildet, wogegen das Hohllteil 32A durch
eine rohrförmige Abdeckung 32B geschützt ist. Die Abdeckung 32B reicht bis in die Flüssigkeit 25 des Behälters 31. Mit
dieser Abdeckung 32 soll verhindert werden, dass ein sogenanntes Dampfspülen der zu reinigenden Teile bereits bei
Eintritt in die Reinigungsvorrichtung erfolgt.
Auch bei dieser Ausführungsform ragt der Behälter 31, der gegenüber dem Behälter 6 der ersten Ausführungsform breiter
ausgebildet ist, in einen grösseren Behälter 34. Dieser Behälter 34 ist ebenfalls mit Wasser gefüllt - bezeichnet mit
35 - und hat Ultraschallgeber 36 und 37. Über Anschlüsse 38 und 39 sind die Behälter 24 und 34 mit nicht dargestellten
Pump-und Filtervorrichtungen verbunden. Schliesslich sind
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an dem Hohlteil 33 einstellbare Befestigungsbügel 40 vorgesehen, mit denen die Transportvorrichtung 32 in geeigneter
Weise befestigt ist.
Der Ablauf des Reinigungsprozesses bei der zweiten Ausführungsform
unterscheidet sich gegenüber dem der ersten Ausführungsform lediglich dadurch, dass das Reinigungsmittel
25 zusätzlich noch in dem Behälter 24 verdampft wird, wodurch die hier nicht eingezeichneten Serienteile einem weiteren
Behandlungsprozess ausgesetzt werden. Dadurch, dass die Serienteile zusätzlich einen Streckenabschnitt im Bereich
des dampfförmigen Reinigungsmittels und einen anschliessenden Streckenabschnitt im Bereich des Kühlaggregats
durchlaufen, wird ein besonders hoher Reinigungseffekt erzielt. Bei dieser Ausführungsform verlassen die gereinigten
Serienteile die Einrichtung vorteilhaft nahezu trocken und fleckenfrei, so dass z.B. eine sich anschliessende optische
Überprüfung der gereigneten Teile ohne weiteres möglich ist.
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Claims (13)
1.j Einrichtung zum Reinigen von Serienteilen mittels Ultraschall,
bei der die zu reinigenden Teile mit Hilfe einer Transportvorrichtung eine Reinigungsflüssigkeit
durchlaufen, auf welche die Schallschwingungen mindestens eines Ultraschallgebers einwirken, dadurch gekennzeichnet,
dass die Transportvorrichtung (7; 32) ein durch die Reinigungsflüssigkeit (8; 25) geführter, teilweise
offener Kanal ist, der ausserhalb der Reinigungsflüssigkeit eine Ein- und Austrittsstelle (H1, 12')
für die Teile (9) hat, wobei sich die Eintrittsstelle (H1) auf einem gegenüber der Austrittsstelle (12·)
höheren Niveau befindet, und dass der Ultraschallgeber (14; 36) mit seiner abstrahlenden Fläche zumindest
einem Teil des eingetauchten Kanals derart nahe gegenübersteht, dass sich die Teile (9) in dem Kanal aufgrund
der auftretenden Kavitation einerseits und auf-
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grund der potentiellen Energie der Teile (9) im Bereich
der Eintrittsstelle (H') des Kanals andererseits, selbsttätig in Richtung der Austrittsstelle (12') des
Kanals fortbewegen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Transportvorrichtung (7; 32) eine feststehende Röhre oder Rinne ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorrichtung (7; 32) im Bereich der
Reinigungsflüssigkeit (8; 25) ein mit Durchbrüchen versehenes Bogenteil (10; 32C) hat, welches an seinen beiden
Enden in zumindest teilweise geschlossene Hohlteile (11, 12; 32A, 33) übergeht, die sich ausserhalb der
Reinigungsflüssigkeit bis zur Eintritts- bzw. Austrittsstelle für die Serienteile (9) erstrecken.
4. Einrichtung nach Anspruch'3, dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens das zur Austrittsstelle sich erstreckende Hohlteil (12; 33) der Transportvorrichtung (7; 32) derart
verläuft, dass es zusammen mit dem Reinigungsflüssigkeitspiegel einen spitzen Winkel einschliesst.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Austrittsstelle (12') im Hohlteil (12) der
Transportvorrichtung (7) eine Brause (13) oder dergleichen zum Abspülen der Reinigungsflüssigkeit von den
Serienteilen (9) vorgesehen ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3-5, gekennzeichnet durch eine Anordnung der Transportvorrichtung {7?
32) in einem mit der Reinigungsflüssigkeit (8; 25)
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gefüllten, relativ flachen Behälter (61 31) derart,
dass sich zumindest das mit den Durchbrüchen versehene Bogenteil ClO; 32C) vollkommen in der Reinigungsflüssigkeit
befindet.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
dass das Bogenteil (10) der Transportvorrichtung (7)
aus zwei zueinander parallel verlaufenden Streifen besteht, die zumindest mit einer ihrer Kanten an dem Behälter
(6) befestigt sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der die Reinigungsflüssigkeit (8; 25) enthaltende
Behälter (6; 31) in an sich bekannter Weise in einem, gegenüber diesem, grösseren Behälter (2; 34) eingesetzt
ist, in dem sich ein für die übertragung von Schallschwingungen geeignetes Medium (5; 35) und mindestens
zwei Ultraschallgeber (14, 15; 36, 37) befinden.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallgeber (14, 15; 36, 37) beidseitig
des die Reinigungsflüssigkeit (8; 25) enthaltenden Behälters
(6; 31) im Bereich des Bogenteils (10; 32C) der Transportvorrichtung (7; 32) angeordnet sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallgeber (14, 15; 36, 37) auf
Traversen (16, 17) gegebenenfalls verschiebbar angeordnet sind, deren jeweiliger Abstand von dem die Reinigungsflüssigkeit
enthaltenden Behälter (6; 31) veränderbar ist.
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11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6-10, dadurch gekennzeichnet,
dass dem die Reinigungsflüssigkeit (25) enthaltenden Behälter (31) ein weiterer, mit diesem
verbundener Behälter (24) , zugeordnet ist, der eine Heizung (29} zum Verdampfen eines Teils der Reinigungsflüssigkeit
(25) hat, wobei mindestens oberhalb der Verdampfungsfläche eine Kühler (27) angeordnet ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
dass das zur Austrittsstelle sich erstreckende Hohlteil (33) der Transportvorrichtung (32) derart verläuft,
dass sich ein Streckenabschnitt im Bereich (21) des dampfförmigen Reinigungsmittels und ein folgender
Streckenabschnitt im Bereich des Kühlers (27) befindet, wobei beiden Streckenabschnitte mit Durchbrüchen versehen
sind.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
dass das ziir Eintrittsstelle sich erstreckende Hohlteil
(32A) der Transportvorrichtung (32) mit einer Abdeckung (32B) versehen ist,
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