DE3321741C2 - Verfahren zum zerstörungsfreien Reinigen und Ablösen von Ablagerungen von Trägermaterialien und Vorrichtung zur Durchführung desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum zerstörungs­ freien Reinigen und Ablösen von Ablagerungen von Trägermateria­ lien, insbesondere Metall filtern, unter Verwendung von Ul­ traschall und mit einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Verfahren der vorstehend genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung desselben sind aus US 3 056 698 bekannt. Hierbei wird ein Ultraschallgerät zur Reinigung und Ablösung von Ablagerungen von Filtern eingesetzt. Das zu reinigende und von Ablagerungen zu befreiende Gut wird in ein schwaches Reinigungs­ fluid eingebracht, das ein Lösungsmittel für Öle und Fett ist, das aber gegenüber den Metallteilen nicht korrosiv wirkt, und das in flüssiger Form vorliegt. Mit Hilfe eines Ultraschallgenerators werden Schwingungen mit Ultraschallfrequenzen in unmittelbarer Nähe einer Fläche des Filtersiebes des eingetauchten Filters erzeugt, wodurch äußerst starke Hohlraumbildungen in einer begrenzten Säule des Reinigungsfluids erzeugt werden.

Die Regeneration von Metallfiltern bei ihrer Verblindung und Verstopfung durch Rückstände von kunststoffenthaltenden Suspen­ sionen kann beispielsweise mit chemischen Lösungsmitteln, wie temperierten Säuren und Laugen, erfolgen. Hierbei ergibt sich als Problem ein nicht zu unterschätzendes Handhabungsrisiko und zudem ist zur Durchführung dieser Regenerationsarbeit geschultes Personal erforderlich. Auch tragen die hohen Chemikalienkosten zu erhöhten Regenerationskosten bei, worunter die Wirtschaft­ lichkeit der Regeneration derartiger Trägermaterialien leidet. Auch wurde versucht, Metallfilter, die durch magnetische Suspen­ sionen verschmutzt sind, in flüssigem Stickstoff mit Ultraschall während fünf Minuten zu behandeln. Analoge Versuche wurden in Gegenwart von Isopropanol-CO₂ mit einer Einwirkungsdauer bis zu drei Stunden durchgeführt. Hierbei hat sich gezeigt, daß trotz der durch den Ultraschall bewirkten Erschütterungen (Mikro- und Makroturbulenzen) die Elastizität der kunststoffhaltigen Suspensionen genügt, um deren Ablösung vom Metallfilter zu widerstehen. Ferner besteht bei längerer Einwirkungsdauer von Ultraschall die Gefahr eines Versagens des Filters durch Materialermüdung.

Aus JP-57-147 414 (A) ist die Verwendung eines sauerstoffhaltigen Mediums zur Regeneration von Metallfiltern bekannt. Die dort beschriebenen Versuchsergebnisse zeigen, daß ausschließlich das sauerstoffhaltige Medium zur Regeneration der Metallfilter genutzt wird.

In CH-272 271 ist ein Ultraschallgerät zur Reinigung und Ablösung von Ablagerungen von Filtern beschrieben. Hierbei kann das zu reinigende Teil von einem chemischen Fluid oder einer Flüssigkeit umgeben sein, welche das abgelagerte Material angreift und anlöst, welches bei der Reinigung zu entfernen ist. Hierdurch kann die durch Ultraschallbeaufschlagung vorgenommene Reinigung unterstützt und verstärkt werden.

Aus US 4 278 493 ist eine Ionenstrahlbehandlung zur Reinigung von Ablagerungen auf Trägermaterialien bekannt. Ionenstrahlen enthalten ionisierte Teile, während ein Plasma per Definition nur Atome ohne Elektronenhülle umfaßt.

In US 4 289 598 ist eine Plasmabehandlung beschrieben, bei er ein Vakuumbehälter eingesetzt wird, welcher eine darin befindliche Kammer hat, die das Plasmareaktorgehäuse bildet. Bei dieser Plas­ mabehandlung wird ausschließlich im Vakuum gearbeitet, so daß jegliches ultraschalleitende Medium bei einer derartigen Behand­ lungsweise fehlt. Ferner sind dort zum Hintergrund noch ein ent­ weder nasses chemisches (mit Säure arbeitendes) Verfahren oder eine trockenarbeitendes (mit Plasma arbeitendes) Verfahren ange­ geben.

Der Erfindung hingegen liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum zerstörungsfreien Reinigen und Ablösen von Ablagerungen von Trägermaterialien sowie eine Vorrichtung zur Durchführung desselben bereitzustellen, welche eine effektive Reinigung und Ablösung von Ablagerungen auf möglichst einfache Weise ohne Lösungsmittel gestatten.

Nach der Erfindung wird hierzu ein Verfahren zum zerstörungs­ freien Reinigen und Ablösen von Ablagerungen von Trägermateria­ lien, insbesondere Metall filtern, unter Verwendung von Ul­ traschall bereitgestellt, weiches sich dadurch auszeichnet, daß das zu reinigende Trägermaterial einem Plasma ausgesetzt wird und gleichzeitig der Ultraschall körperschalleitend pulsierend auf das Trägermaterial übertragen wird.

Durch die kombinatorische Verknüpfung und des hierbei erzielten synergistischen Effekts von Ultraschallbehandlung und körper­ schal leitender Übertragung auf das Trägermaterial im Hochvakuum eines Plasmas lassen sich das Ultraschallreinigen und das Plasmareinigen in der Weise miteinander verknüpfen, daß man die Reinigungswirkungen beider Verfahrensweisen bei möglichst geringem Verlust erhält, wodurch sich die Reinigungswirkung wesentlich gegenüber den bisher getrennt zur Anwendung kommenden Einzelver­ fahren steigern läßt. Hiermit ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine effektive Reinigung und Ablösung von Ablagerungen von Trägermaterialien ohne den Einsatz eines Lösungsmittels. Obgleich an sich bei einem Plasma ein schalleitendes Medium fehlt, erfolgt bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise die Ultraschallbeaufschlagung körperschalleitend, das heißt, die Ultraschallbeaufschlagung wird unmittelbar durch körperliche Schalleitung auf das zu reinigende Trägermaterial übertragen. Hierdurch können bisher benötigte zusätzliche Reinigungshilfs­ mittel, wie Lösungsmittel für die abzureinigenden und abzulösen­ den Ablagerungen, ersatzlos entfallen, so daß die Erfindung eine umweltfreundliche Regeneration von Trägermaterialien, ins­ besondere Metall filtern gestattet.

Aus Umweltschutzgründen ist das Plasma vorzugsweise ein Sauer­ stoffplasma.

Ferner wird nach der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung bereitgestellt, welche im Anspruch 3 angegeben ist.

Vorteilhafte Weiterbildung dieser Vorrichtung sind in den Ansprüchen 4 bis 6 wiedergegeben.

Nachstehend wird zur näheren Erläuterung der Erfindung eine bevorzugte Ausführungsform als Beispiel erörtert.

Zur Reinigung und Regenerierung von Metallfiltern von von Suspensionen herrührenden Verunreinigungen, welche organischer oder anorganischer Natur sein können, und bei denen es sich insbesondere um bindemittelhaltige magnetische Lacke handeln kann, wird ein mit Sauerstoff betreibbarer Plasmaionisator eingesetzt. Dieser umfaßt eine Prozeßkammer und einen Hoch­ frequenzregenerator. In die Prozeßkammer wird nach dem Einbringen eines zu reinigenden Filters bei einem Druck bis einem Torr Sauerstoff eingeleitet, und das Gas durch Anlegen eines Hoch­ frequenzfeldes ionisiert. Der angeregte Sauerstoff verascht schon bei Temperaturen bis 200°C die an der Oberfläche des Metall­ filters beispielsweise haftenden Lackrückstände. Über einen mit einer Bohrung versehenen Deckel der Prozeßkammer wird vor der Einführung des zu reinigenden Metallfilters die Sonde eines Ultraschallhomogenisators eingeführt, welcher einen Generator und einen piezoelektrischen Kristallwandler umfaßt. Mit Hilfe der Sonde wird die elektrische Leistung in eine akustische umgewan­ delt. Die am Deckel der Kammer befestigte Sonde wird gegenüber der Prozeßkammer mit Hilfe eines Simmerrings abgedichtet. Die Sondenspitze ist zweckmäßigerweise als Halteeinrichtung für den zu reinigenden Metallfilter ausgebildet, damit eine optimale Übertragung der Schallwellen als Körperschall gewährleistet ist.

Ein zu reinigendes bzw. von Ablagerungen zu beifreiendes Trägerma­ terial wurde bei einem Beispiel zwei Stunden lang dem Plasma ausgesetzt und währenddessen pulsweise für eine Dauer von ca. 1 bis 3 Minuten mit Ultraschall beaufschlagt. Hierbei hat sich gezeigt, daß das so gereinigte Trägermaterial den größten Teil seiner ursprünglichen Leistungsfähigkeit wieder zurückerhalten hat. Somit erlaubt das Verfahren in einfacher und wirksamer Weise und ohne Verbrauch von Lösungsmitteln eine lohnende Regenerierung von Metallfiltern.

Claims (6)

1. Verfahren zum zerstörungsfreien Reinigen und Ablösen von Ablagerungen von Trägermaterialien, insbesondere Metall­ filtern, unter Verwendung von Ultraschall, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zu reinigende Trägermaterial einem Plasma ausgesetzt wird, und gleichzeitig der Ultraschall körper­ schalleitend pulsierend auf das Trägermaterial übertragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma ein Sauerstoff-Plasma ist.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Plasmaionisator mit einer Prozeßkammer vorgesehen ist, die mit einer Vakuumpumpe verbunden ist, und daß in der Prozeßkammer die Sonde eines Ultraschallhomogenisators angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallhomogenisator einen piezoelektrischen Kristall­ wandler aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeßkammer einen Deckel aufweist, welcher mit einer Bohrung zur Einführung und Befestigung der Sonde versehen ist, und daß die Bohrung und die Sonde über einen Simmerring abgedichtet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze der in die Prozeßkammer hineinragenden Sonde mit einer Halteeinrichtung für das Trägermaterial, insbesondere den Metallfilter, zur direkten Übertragung der Schallwellen auf den Filterkörper versehen ist.