DE4115096A1

DE4115096A1 - Vorrichtung zum erzeugen von ultraschall-schwingungen in einem reinigungsbad

Info

Publication number: DE4115096A1
Application number: DE19914115096
Authority: DE
Inventors: Tibor Ing Grad Foeldi
Original assignee: KLN ULTRASCHALL GmbH
Current assignee: KLN ULTRASCHALL GmbH
Priority date: 1991-05-08
Filing date: 1991-05-08
Publication date: 1992-11-12

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Ul traschall-Schwingungen in einem Reinigungsbad, mit mindestens einer Übertragungswand, die mit ihrer Abstrahlfläche in das Bad eintaucht und auf ihrer von dem Bad abgewandten Fläche eine Mehrzahl von elektrisch ansteuerbaren Schwingungsgebern trägt. Bei derartigen Vorrichtungen handelt es sich beispielsweise um Tauchschwinger, die ein geschlossenes Gehäuse aufweisen und in das Bad eingetaucht werden, oder auch um Schwingerplatten, die in den Boden oder in die Wände einer Wanne eingeflanscht wer den. Ferner kann es sich um eine Schwingwanne handeln, bei der die Wannenwand die Übertragungswand bildet.

Der für die Ultraschall-Reinigung maßgebende Faktor ist die Kavitation, die in Wasser bzw. in wäßrigen Lösungen besonders intensiv erfolgt. Die dem Reinigungsgut anhaftenden, komplexen Verunreinigungen werden in der Regel in weniger als 1 Minute, häufig in wenigen Sekunden vollkommen abgetragen, aufgelöst und dispergiert bzw. emulgiert.

Unvermeidbarer Weise tritt die Kavitation auch an der Ab strahlfläche der Übertragungswand auf. Sie führt dort im Laufe der Zeit zu Erosionserscheinungen, die die Lebensdauer der Vorrichtung begrenzen.

Üblicherweise sind die Schwingungsgeber mit ihrer aus Alumi nium bestehenden Frontmasse auf die Übertragungswand aufgekit tet. Diese Konstruktion ist zwar fertigungstechnisch äußerst günstig, jedoch nicht ausreichend widerstandfähig gegen die auf Kavitation zurückzuführenden Erosionserscheinungen. Letztere hingegen sind beherrschbar durch eine Konstruktion, bei der die Frontmassen der Schwingungsgeber aus Edelstahl gefertigt und mit der ebenfalls aus Edelstahl bestehenden Übertragungswand verschweißt sind. Hier erfolgt die Einleitung der Ultraschall schwingungen direkt von den Frontmassen der Schwingungsgeber in das Bad. Bei dieser Konstruktion muß allerdings ein erheblicher fertigungstechnischer Aufwand getrieben werden. Die Frontmassen müssen zunächst gesenkgeschmiedet und sodann mechanisch nachbearbeitet werden, wobei ein radialer Flansch entsteht, der die Verschweißung mit der Übertragungswand ermöglicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs ge nannte Vorrichtung derart weiterzuentwickeln, daß sie bei fer tigungstechnisch günstiger Gestaltung eine hohe Lebensdauer aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung nach der Er findung dadurch gekennzeichnet, daß die mit Schwingungsgebern besetzten Bereiche der Übertragungswand von den jeweils benach barten, mit Schwingungsgebern besetzten Bereichen schwingungs technisch zumindest teilweise abgekoppelt sind.

Die Erfindung macht also Gebrauch von der ursprünglichen Fertigungstechnik, nach der die aus Aluminium bestehenden Frontmassen der Schwingungsgeber auf die durchgehende Übertra gungswand aufgesetzt, vorzugsweise aufgekittet werden. Durch die schwingungstechnische Abkopplung der Schwingungsgeber von einander wird die auf Kavitation zurückzuführende Erosion un terdrückt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Schwin gungsgeber in den anschließenden Bereichen der Übertragungswand Biegeschwingungen erzeugen und daß es in diesen Bereichen zu Interferenzen kommt, aus denen Amplituden resultieren, die den mehrfachen Wert der Amplituden der Schwingungsgeber erreichen können. An diesen Stellen sind die Kavitationserscheinungen dementsprechend extrem.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt also darin, daß diese Interferenzerscheinungen in den Bereichen zwischen den Schwingungsgebern unterbunden werden.

Für die schwingungstechnische Abkopplung sieht die Erfindung eine Anzahl alternativ oder kumulativ einsetzbarer Möglichkei ten vor:

So können in Weiterbildung der Erfindung die mit Schwin gungsgebern besetzten Bereiche der Übertragungswand von den nicht mit Schwingungsgebern besetzten Bereichen schwingungs technisch zumindest teilweise abgekoppelt sein. Jeder Schwin gungsgeber bildet also gewissermaßen eine schwingungstechnische Insel in der Ebene der Übertragungswand. Vorteilhafte Realisie rungsmöglichkeiten sind in den Patentansprüchen 3 bis 6 gekenn zeichnet.

Eine zusätzliche oder alternative Weiterbildung der Erfin dung besteht darin, die nicht mit Schwingungsgebern besetzten Bereiche der Übertragungswand schwingungstechnisch zu verstim men. Dies geschieht vorzugsweise mit den Merkmalen nach einem der Patentansprüche 8 bis 11.

Als erfindungswesentlich offenbart gelten auch solche Kombi nationen der erfindungsgemäßen Merkmale, die von den vorstehend diskutierten Verknüpfungen abweichen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausfüh rungsbeispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Übertragungswand an der Stelle eines der Schwingungsgeber;

Fig. 2 eine Ansicht einer Übertragungswand nach einer abge wandelten Ausführungsform, und zwar mit Blick auf die dem Bad abgewandte Fläche, wobei die Schwingungsgeber der Übersichtlichkeit halber im Schnitt dargestellt sind.

Nach Fig. 1 weist eine Übertragungswand 1 eine in das Bad eintauchende Fläche 2 sowie eine von dem Bad abgewandte Fläche 3 auf. Die Übertragungswand ist mit einer Mehrzahl von napfar tigen Vertiefungen 4 versehen, die zur Aufnahme von Schwin gungsgebern 5 dienen. Letztere sind auf die Fläche 3 aufgekit tet. Die napfartigen Vertiefungen dienen dazu, die Schwingungs geber 5 schwingungstechnisch von den nicht mit Schwingungsge bern besetzten Bereichen der Übertragungswand 1 abzukoppeln und in diesen Bereichen Interferenzerscheinungen mit daraus resul tierender, auf erhöhte Kavitation zurückzuführender Erosion zu unterbinden. Hierzu sind diese Bereiche außerdem durch Materi alauftrag schwingungstechnisch verstimmt. Im rechten Teil von Fig. 1 ist eine Schweißraupe 6 dargestellt, im linken Teil ein aufgekitteter Materialstreifen 7.

Nach Fig. 2 sind die Schwingungsgeber jeweils von Ringsicken 8 umgeben. Weitere Sicken 9 verlaufen in den Bereichen zwischen den Schwingungsgebern 5 und dienen zur schwingungstechnischen Verstimmung dieser Bereiche.

Anstelle der Materialauftragungen nach Fig. 1 oder der Sic ken nach Fig. 2 können auch Rinnen in das Material der Übertra gungswand eingearbeitet werden, wobei dies vorzugsweise spanab hebend geschieht. Ferner besteht die Möglichkeit, die Übertra gungswand mit Bereichen unterschiedlicher Dichte und/oder Gefü gestruktur zu versehen.

In Fig. 2 ist jeweils lediglich eine einzige Ringsicke für jeden Schwingungsgeber dargestellt. Erforderlichenfalls kann jedoch jeder Schwingungsgeber mit einer Mehrzahl von Ringsic ken, Ringrinnen oder ringförmigen Materialaufträgen umgeben werden. Die äußersten Ringe benachbarter Schwingungsgeber kön nen auch ineinander übergehen.

Im übrigen ist es u. U. nicht erforderlich, die Maßnahmen zur inselartigen Abkopplung der Schwingungsgeber mit denen zur schwingungstechnischen Verstimmung der nicht mit Schwingungsge ber besetzten Bereiche zu kombinieren. Ggf. reicht bereits eine der Maßnahmen für sich alleine aus.

Ferner sei darauf hingewiesen, daß im Rahmen der Erfindung eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten gegeben ist. So können Näpfe, Sicken und Rinnen untereinander sowie mit Maßnah men zur Materialauftragung abwechseln.

Claims

1. Vorrichtung zum Erzeugen von Ultraschall-Schwingungen in einem Reinigungsbad, mit mindestens einer Übertragungswand, die mit ihrer Abstrahlfläche in das Bad eintaucht und auf ihrer von dem Bad abgewandten Fläche eine Mehrzahl von elektrisch ansteu erbaren Schwingungsgebern trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Schwingungsgebern (5) besetzten Bereiche der Übertragungswand (1) von den jeweils benachbarten, mit Schwin gungsgebern (5) besetzten Bereichen schwingungstechnisch zumin dest teilweise abgekoppelt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Schwingungsgebern (5) besetzten Bereiche der Übertra gungswand (1) von den nicht mit Schwingungsgebern (5) besetzten Bereichen schwingungstechnisch zumindest teilweise abgekoppelt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungswand (1) in das Bad vorspringende Näpfe (4) zur Aufnahme mindestens einiger der Schwingungsgeber (5) bildet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß mindestens einige der Schwingungsgeber (5) von minde stens einer in der Übertragungswand (1) ausgebildeten Ringsicke (8) umgeben sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß mindestens einige der Schwingungsgeber (5) von mindestens einer mit der Übertragungswand (1) verbundenen Materialauftragung, vorzugsweise in Form einer Schweißraupe, umgeben sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß mindestens einige der Schwingungsgeber (5) von mindestens einer spanabhebend erzeugten Rinne umgeben sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die nicht mit Schwingungsgebern (5) besetzten Bereiche der Übertragungswand (1) schwingungstechnisch ver stimmt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht mit Schwingungsgebern (5) besetzten Bereiche der Übertragungswand (1) mit zwischen den Schwingungsgebern verlau fenden Sicken versehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich net, daß die nicht mit Schwingungsgebern (5) besetzten Bereiche der Übertragungswand (1) mit zwischen den Schwingungsgebern verlaufenden Materialauftragungen, vorzugsweise in Form von Schweißraupen (6), versehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht mit Schwingungsgebern (5) besetz ten Bereiche der Übertragungswand (1) mit spanabhebend erzeug ten Rinnen versehen sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht mit Schwingungsgebern (5) besetz ten Bereiche der Übertragungswand (1) Felder unterschiedlicher Dichte und/oder Gefügestruktur aufweisen.