EP0895489A1 - Verfahren zum reinigen von faden- oder von bandförmigen erzeugnissen, insbesondere von draht - Google Patents

Verfahren zum reinigen von faden- oder von bandförmigen erzeugnissen, insbesondere von draht

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EP0895489A1 EP98908083A EP98908083A EP0895489A1 EP 0895489 A1 EP0895489 A1 EP 0895489A1 EP 98908083 A EP98908083 A EP 98908083A EP 98908083 A EP98908083 A EP 98908083A EP 0895489 A1 EP0895489 A1 EP 0895489A1
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C43/00—Devices for cleaning metal products combined with or specially adapted for use with machines or apparatus provided for in this subclass
    • B21C43/02—Devices for cleaning metal products combined with or specially adapted for use with machines or apparatus provided for in this subclass combined with or specially adapted for use in connection with drawing or winding machines or apparatus
    • B21C43/04—Devices for de-scaling wire or like flexible work

Definitions

  • the invention relates to a method for cleaning filamentary or band-shaped products, in particular wire, by means of ultrasound via an ultrasound sonotrode and a liquid according to DE 196 02 917.1-15.
  • the known methods for example for cleaning wire, use immersion transducers which are introduced into containers filled with liquid.
  • the ultrasonic energy of the submersible transducer is radiated into the liquid. It occurs in the liquid Cavitation, ie liquid breaks apart due to the high energy, bubbles form, the inside of which is filled with gas under negative pressure.
  • the gas bubbles implode, releasing high energy and creating a strong micro flow. This flow acts on the soiled surface of the items to be cleaned and removes residues such as fats, oils or the like.
  • a method is also known in which a generally known cylindrical feed-through sonotrode is used, through which a feed-through in which the wire to be cleaned is guided is passed.
  • the cleaning liquid is atomized and in chambers and in the implementation with broke the wire.
  • the sonotrode does not come into contact with the cleaning agent.
  • the sonotrode must excite a relatively large volume of water so that the sound energy concentration is too low to achieve sufficient cleaning performance.
  • the ultrasound does not work directly enough on the surface of the wire to be cleaned.
  • DE 196 02 917.1-15 describes a generic method, according to which the product to be cleaned is passed through a bore in a special ultrasonic sonotrode which vibrates in the air and into which cleaning liquid flows.
  • the object of the invention is to develop a method for cleaning thread-like or band-shaped products, which ensures that the ultrasound acts directly on the product to be cleaned.
  • the ultrasound power that is introduced is concentrated on this small volume, so that an intensive cavitation field is created with little energy expenditure, in which a highly effective cleaning of the continuous wire is guaranteed.
  • the ultrasound acts within the working bore from all sides at a short distance and over an irr.
  • the ultrasonic sonotrode relatively long distance intensively on the wire surface.
  • a 20 to 100 times the intensity of the sound power (based on the sound-emitting surface) is achieved compared to the known methods, so that a substantially greater km power is achieved with, for example, wire cleaning with a comparable energy expenditure.
  • the method according to the invention is for cleaning a wire, for cleaning a plurality of wires, also in the composite of a strand, and also for cleaning fabric strips, metal strips, ropes or the like. applicable with high effectiveness.
  • the appropriate ultrasonic power can be selected and used for every wire diameter range or for every type of material.
  • the vibration amplitude of the bending vibrator can be adjusted depending on the application.
  • a bending vibrator 3 is shown in a schematic sectional illustration, which is excited by an ultrasonic sonotrode 1 to ultrasonic vibrations US.
  • the bending vibrator 3 has a first bore 2 along the longitudinal axis through which the product to be cleaned, e.g. Wire.
  • the first bore 2 is connected to further bores 4 in the area of the vibration node SK of the bending oscillator 3.
  • These holes 4 are arranged perpendicular to the hole 2 and serve to supply a suitable cleaning liquid.
  • the sonotrode 1 and the bending oscillator 3 vibrate in the air with an amplitude set as a function of the product to be cleaned.
  • the sonotrode 1 excites the bending oscillator 3 in a point or line shape on the line of a constant amplitude.
  • the sonotrode is preferably rectangular, but a round sonotrode 1 can also be used.
  • It can also be fabric tapes, metal tapes, ropes or the like. cleaned or pretreated for further processing.

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Description

Verfahren zum Reinigen von faden- oder von bandförmigen Erzeugnissen, insbesondere von Draht
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von faden- oder von bandförmigen Erzeugnissen, insbesondere von Draht, mittels Ultraschall über eine Ultraschall-Sonotrode und eine Flüssigkeit nach DE 196 02 917.1-15.
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 gefüllte 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 l Watt pro cm2 oder von 15 Watt pro Liter Flüssigkeit besteht, die nur mit hohem Energieaufwand 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.
Aus der US 41 00 926 ist weiterhin ein Verfahren bekannt, bei dem eine allgemein bekannte zylindrische Durchführungs-Sonotrode verwendet wird, durch die eine Durchführung, in der sich der zu reinigende Draht befindet, geführt wird. Die Reinigungsflüssigkeit wird zerstäubt und in Kammern und in der Durchführung mit dem Draht in Kontakt gebrach . Die Sonotrode kommt mit dem Reinigungsmittel gar nicht in Kontakt . Die Sonotrode muß ein relativ großes Wasservolumen anregen, so daß die Schallenergiekonzentration zu gering ist, um eine ausreichende Reinigungsleistung zu erzielen. Der Ultraschall wirkt nicht direkt genug an der Oberfläche des zu reinigenden Drahtes .
In der DE 196 02 917.1-15 wird ein gattungsgemäßes Verfahren beschrieben, nach dem das zu reinigende Erzeugnis durch eine Bohrung einer in der Luft schwingenden speziellen Ultraschall-Sonotrode geführt wird, in die Reinigungsflüssigkeit eingeströmt wird.
Durch dieses Verfahren wird eine nur geringe Wassermenge direkt in einer Arbeitsbohrung der speziell ausgebildeten Sonotrode durch Ultraschall sehr intensiv angeregt. Es entsteht eine sehr hohe, etwa um zwei Größenordnungen höhere Schall-Leistungsdichte als bisher üblich, mit der eine sehr direkte und effektive Reinigung durch ein intensives Kavitationsfeld erfolgt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Reinigen von faden- oder von bandförmigen Erzeugnissen zu entwickeln, mit dem gewährleistet ist, daß der Ultraschall direkt am zu reinigenden Erzeugnis einwirkt .
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruches 1. Durch die Verwendung eines speziellen Biegeschwingerε , durch den das zu reinigende Erzeugnis geführt wird, bei Bedarf auch durch mehrere Bohrungen im Biegeschwinger gleichzeitig, können die für die Reinigung wirksamen Längen vergrößert werden. Es können mit geringerem materiellen Aufwand gleiche Leistungen erzielt werden.
Durch die Konzentration des für die Reinigung wirksamen Flüssigkeitsvolumens in einer Arbeitsbohrung eines mit hoher Amplitude von ca. 20 bis 250 μ schwingenden Biegeschwingers 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 Ultraschall wirkt innerhalb der Arbeits- bohrung von allen Seiten in geringem Abstand und über eine irr. Vergleich zur Ultraschall-Sonotrode verhältnismäßig langen Strecke 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 Durchlaufgeschwindigkeit des zu reinigenden Gutes erreicht. Die Umweltbelastung wird minimal. Der Einsatz von umweltbelastenden Reinigungsmitteln wird stark reduziert. Das erfindungsgemäße Verfahren ist 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 Schwingungsamplitude des Biegeschwingers 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 einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispieles eines Biegeschwingers näher erläutert.
In der einzigen Fig. 1 ist in schematischer Schnittdarstellung ein Biegeschwinger 3 gezeigt, der durch eine Ultraschall-Sonotrode 1 zu Ultraschall-Schwingungen US angeregt wird. Der Biegeschwinger 3 weist entlang der Längsachse eine erste Bohrung 2 auf, durch welche das zu reinigende Erzeugnis, z.B. Draht, geführt wird. Die erste Bohrung 2 steht mit weiteren Bohrungen 4 im Bereich von Schwingungsknoten SK des Biegeschwingers 3 in Verbindung. Diese Bohrungen 4 sind zur Bohrung 2 senkrecht angeordnet und dienen der Zufuhr einer geeigneten Reinigungsflüssigkeit.
Wenn an die Sonotrode 1 ein für den jeweiligen Anwen- dungsfall ausreichend dimensionierter Ultraschall - Prozessor angeschlossen wird, dann gerät die über die Bohrungen 4 eingeströmte Reinigungsflüssigkeit im Biegeschwinger 3 in vertikale Schwingungen, die sich von der Flüssigkeit auf die Oberfläche eines durch die Bohrung 2 konzentrisch durchgeleiteten Drahtes übertragen. Es ist darauf zu achten, daß die Flüssigkeit die Bohrung 2 voll ausfüllt. Durch die Konzentration der eingestrahlten Ultraschalleistung auf das kleine Volumen in der Bohrung 2 und insbesondere auf das Volumen zwischen der Wandung der Bohrung 2 und dem konzentrisch in der Bohrung 2 geführten Draht wird ein sehr intensives Kavitationsfeld gebildet, in dem eine sehr intensive Reinigung der Drahtoberfläche von allen Verschmutzungen erfolgt. Die gelösten Verunreinigungen werden mit der Reinigungsflüssigkeit zu beiden Seiten der Bohrung 2 herausgespült. Die Reinigungsflüssigkeit kann nach einer entsprechenden Aufbereitung dem Prozeß erneut zugeführt werden.
Die Sonotrode 1 und der Biegeschwinger 3 schwingen mit einer in Abhängigkeit vom zu reinigenden Erzeugnis eingestellten Amplitude in der Luft. Die Sonotrode 1 regt den Biegeschwinger 3 punkt- oder linienförmig auf der Linie einer konstanten Amplitude an. Die Sonotrode ist vorzugsweise rechteckig ausgeführt, es kann jedoch auch eine runde Sonotrode 1 zum Einsatz kommen.
Es können auch Stoffbänder, Metallbänder, Seile oder dgl . gereinigt oder zur weiteren Bearbeitung vorbehandelt werden.
B E Z U G S Z E I C H E N L I S T E
Ultraschallwandler (Sonotrode) Bohrung Biegeschwinger Bohrung Schwingungsknoten Ultraschallschwingung

Claims

P A T E N T AN S P R Ü C H E
1. Verfahren zum Reinigen von faden- oder von bandförmigen Erzeugnissen, insbesondere von Draht, mittels Ultraschall über eine Ultraschall-Sonotrode und eine Flüssigkeit nach DE 196 02 917.1-15,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
das zu reinigende Erzeugnis durch mindestens eine an den Durchmesser des Erzeugnisses angepaßte Bohrung (2) in der Längsachse und/oder durch mindestens eine Bohrung quer zur Längsachse jeweils an der Stelle eines Schwingungsmaximums eines in der Luft schwingenden speziellen Biegeschwingers (3) geführt wird, welcher zur Erzeugung eines intensiven Kavitationsfeldes in den Bohrungen (2) mit einer sehr hohen Amplitude schwingt, wobei der Biegeschwinger (3) durch die Ultraschall-Sonotrode (1) punkt- oder linienförmig auf der Linie einer konstanten Amplitude angeregt wird, und daß die Reinigungsflüssigkeit die Bohrung (2) voll ausfüllend zugeführt und über die Bohrung (2) aus dem Biegeschwinger (3) herausgeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Erzeugnis in der Bohrung (2) konzentrisch ohne Berührung der Bohrungswandung geführt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsflüssigkeit an dem Ort eines Schwingungsknotens (SK) dem Biegeschwinger (3) zugeführt wird.
EP98908083A 1997-02-10 1998-02-09 Verfahren und vorrichtung zum reinigen von faden- oder von bandförmigen erzeugnissen, insbesondere von draht Expired - Lifetime EP0895489B1 (de)

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