專利名稱：超聲清洗多個相鄰分布條狀產(chǎn)品如導線、型鋼和管的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種如權利要求1前序部分的通過由超聲激勵液體來超聲清洗多個相鄰分布的條狀產(chǎn)品的裝置，該產(chǎn)品例如為導線、型鋼和管。
通過超聲和液體清洗多個彼此相鄰分布的條狀產(chǎn)品是公知的。
例如在整個超聲清洗過程中，其清洗效果取決于其空穴作用的原理。對此，要將超聲能量輸入到清洗液中，其清洗液圍住或從四面沖刷要清洗的材料。在液體中產(chǎn)生空穴作用，即由于高能量的作用，液體折回互相分開，由此產(chǎn)生氣泡，在氣泡內(nèi)部充滿了負壓氣體。氣泡被壓破，釋放出很高的能量并形成很強的微流。微流作用到要清洗物的臟表面上并去掉殘留物，如油脂、油、硬脂酸鹽、灰塵和類似物。
將超聲能量輸入液體中以清洗多個相鄰分布的條狀產(chǎn)品的公知方法采用板型浸沒式振蕩器，它設置在充滿液體的容器中。該浸沒式振蕩器的超聲能通過較大的表面以較小的振幅，即2微米(μm)，以及較小的單位面積的超聲功率密度，即每平方厘米1瓦(w/cm2)，輸入到清洗液中。在以板型浸沒式振蕩器為基礎的方法和配置中，要清洗的相鄰分布的條狀產(chǎn)品通過大容器通常是貯槽中的液體牽拉。由于單位面積的超聲功率密度較小為1w/cm2，在較大容積的清洗槽中，液體中只能獲得很小的單位體積超聲功率密度，平均約為每升15瓦(w/l)。因此，對于與清洗所需要的尺寸有關的清洗槽的液體體積需要引入很大的能量。對導線表面起清洗作用的功率大大低于超聲槽的整個功率，因為超聲不能完全對清洗材料的表面起作用，這樣就需要輸入很大的能量，以達到清洗的目的。
US41 00 926和US40 46 592公開的方法中，采用了普遍公知的圓柱形超聲觸頭(Sonotrode)，在其上設置穿過清洗導線的孔(Durchführung)。清洗液在箱和孔中與清洗材料接觸。其超聲觸頭必須在兩種情況下激勵較大體積的水，以致其超聲能量密度太小而不足以達到清洗的效果。此外，其超聲能量還不能集中到圍繞要清洗材料表面的小體積上。在公知的方法中，為了補償超聲清洗功率的不足，常使用對環(huán)境有害的例如酸或堿凈化器。
US 47 88 992描述了一種清洗條狀物的裝置，對其清洗效果的改進并不明顯，而且對導線清洗不適合且無效果。在該裝置中，要清洗的帶或條狀物在兩個彼此分開的以不同頻率振動的板型振蕩器之間的清洗箱中穿過。在板之間充入清洗液，清洗液通過膜板的振動對要清洗的帶表面產(chǎn)生作用。該板型振蕩器受到技術的限制，也就是說由于其材料特性、必要的小厚度以及板的幾何形狀會受到技術的限制，其振幅小且其單位面積超聲功率密度小進而其單位體積超聲功率密度小，因此只能用于帶狀產(chǎn)品的清洗。其清洗效果并不令人滿意，而且不適合用于具有圓形斷面的清洗產(chǎn)品，如導線和管的清洗。該板型振蕩器的幅面不能對圓形橫截面彎曲的表面產(chǎn)生作用。其直接輸入的超聲功率只在一小的區(qū)域起作用。必須采用多個超聲換能器進行清洗。
DE 196 02 917 C2公開了一種方法和裝置，要清洗的產(chǎn)品穿過在空氣中振動的超聲觸頭與該產(chǎn)品直徑相匹配的孔，在其中導入清洗液。
DE197 06 007C2描述了一種方法，要清洗的產(chǎn)品穿過在空氣中振動的特殊彎曲振蕩器的孔，在其中導入清洗液，其中的彎曲振蕩器由超聲觸頭激勵振動。
通過這種方法，少量的圍住或環(huán)繞其流動的要清洗物的水直接在特殊形成的超聲觸頭的工作孔中由超聲很強地激勵。由于其可能很大的振幅及由此引起的大單位面積超聲功率密度，對所述的小體積水量產(chǎn)生高的單位體積功率密度的作用。產(chǎn)生的強空穴區(qū)直接有效地進行作用。
根據(jù)上述方法不能清洗多個相鄰分布的條狀產(chǎn)品，如導線、管或截面對角線為幾厘米的型鋼或類似件。
本發(fā)明的目的在于提供一種超聲清洗多個相鄰分布的條狀產(chǎn)品，如導線、型鋼和管的裝置，由此確保，輸入超聲換能器的超聲直接作用到要清洗的產(chǎn)品上，并這樣實現(xiàn)有效的清洗，即用于清洗所必要的液體體積由超聲激勵，各相鄰分布的條狀產(chǎn)品盡可能均勻地被加載超聲。
該目的通過本發(fā)明權利要求1的特征實現(xiàn)。
本發(fā)明裝置的特征在于，在沿其縱向軸(x軸)在空氣中振動的具有大于λ/4厚度的超聲觸頭中，在垂直于該超聲觸頭的主振動方向(x軸)即y軸方向設置孔，用于對要清洗的產(chǎn)品進行清洗，這些孔位于超聲觸頭的外邊緣并且彼此以任意的距離近似成行設置，使得所述孔中的清洗液不僅由沿主振動方向(x軸)的振動激勵，而且由垂直于主振動方向，即z軸方向上的超聲觸頭材料的厚度上的振動激勵，其中，清洗液輸送到該孔，使其充滿。
通過采用特定厚度的超聲觸頭，在該超聲觸頭的外邊緣垂直于激勵平面(x軸)具有多個孔，在這些孔中穿過要清洗的產(chǎn)品，從而實現(xiàn)了在提高各超聲換能器功率的情況下例如為4千瓦，通過在振動波節(jié)上的孔中的厚度上(z軸)的振動作用和在振動峰值上的孔中的縱向振動(x軸)作用以及在其之間孔中的混合形式的振動作用實現(xiàn)有效清洗。
通過將對清洗產(chǎn)生作用的液體體積集中在厚的超聲觸頭的工作孔中，使輸入的超聲功率集中于小的體積上，以小的能量損耗形成強的空穴區(qū)，從而保證了在其中穿過的產(chǎn)品的高效清洗。超聲在工作孔內(nèi)的各側(cè)以很小的距離很強地作用到要清洗材料的表面上。其單位面積超聲功率密度達到公知方法的20-100倍，例如對于導線清洗而言，在均勻的能量消耗下，將達到高得多的清洗速度。此外，還節(jié)省了清洗液，減少了所需的裝置且提高了清洗物的穿過速度。通過有效利用能量和減小清洗劑的消耗，減小了對環(huán)境的污染。
本發(fā)明的裝置用于有效清洗多個相鄰分布的條狀產(chǎn)品，如導線、型鋼和管，也可以用來清洗更多根的多股線。
根據(jù)不同的橫截面或不同的材料類型可以選擇和使用適合的超聲功率。超聲觸點的振幅可以根據(jù)使用情況調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的其它優(yōu)選的結(jié)構(gòu)由從屬權利要求的特征給出。
下面借助附圖示出的厚超聲觸頭的實施例對本發(fā)明進行進一步描述。


圖1示出了超聲觸頭1的示意性透視圖，該超聲觸頭由超聲換能器2激勵，沿其縱向軸(x軸)超聲振動US。
選擇一“厚的”超聲觸頭作為超聲觸頭1，其具有矩形或近似矩形的橫截面，且其厚度為λ/4至λ/2，其作用是既產(chǎn)生縱向振動又產(chǎn)生厚度上的振動。
在孔適當配置的情況下，在設置于超聲振動US的振動波節(jié)上的孔3中，產(chǎn)生厚度上(z軸)的振動，在設置于振動峰值上的孔3中，產(chǎn)生縱向(x軸)振動。在其之間設置的孔3中，根據(jù)孔3距振動峰值的距離由縱向(x軸)振動分量和厚度上(y軸)的振動分量產(chǎn)生疊加。由此，確保各孔3承受約相等的超聲功率的負載。
為了補償在孔3中可能產(chǎn)生的不均勻的超聲負載，對彼此相鄰分布的產(chǎn)品產(chǎn)生不均勻的清洗，可以彼此錯開連續(xù)地設置兩個超聲觸頭1。
該超聲觸頭1的長度為λ/2的任意多倍。
該超聲觸頭1沿著縱向軸(x軸)在上下邊緣區(qū)域設有多個孔3，要清洗的產(chǎn)品如多根相鄰分布的導線4穿過它們。
該孔3可以具有不同的直徑，且可在距超聲觸頭1的外棱不同的距離上設置，適合的是，孔外邊緣與超聲觸頭1外棱之間的距離被選擇為約2mm-約8mm之間，且孔3之間的距離也可不同地進行選擇。
為了實現(xiàn)其結(jié)構(gòu)的功能，孔3沿超聲觸頭1的外棱排成行。
由相對于超聲觸頭1的中軸線各對稱設置的孔組成的第二行孔3提高了由于空穴作用受到磨損的超聲觸頭1的壽命它們有助于進一步保持聲傳播的對稱條件。在孔3磨損的情況下，可以將超聲觸頭1向一側(cè)翻轉(zhuǎn)，并通過使用另一側(cè)的孔3繼續(xù)使用該超聲觸頭1。
在超聲觸頭1上連接根據(jù)不同的使用情況確定尺寸的超聲處理器2，使得在孔3中導入清洗液的裝置振動，以使液體作用到同心穿過孔3的產(chǎn)品的表面上。值得注意的是，液體要充滿整個孔3。
通過將輸入的超聲功率集中作用到孔3中很小的空間上，特別是集中作用到孔3壁和同心導入孔3中的條狀產(chǎn)品之間的空間，形成很強的空穴區(qū)，在空穴區(qū)中對整個臟的導線表面進行強洗。松脫的污物與清洗液被沖洗到孔3的另一側(cè)。其清洗液可以根據(jù)相應的處理情況重新輸送。
超聲觸頭1以根據(jù)要清洗的產(chǎn)品調(diào)節(jié)的振幅在空氣中振動。該超聲觸頭1優(yōu)選為矩形，也可以使用圓形的超聲觸頭1。
下面詳細說明根據(jù)本發(fā)明裝置的具體實施方式
的有益效果。
例如，如果使用的頻率為20千赫，在采用鈦作為超聲觸頭材料時，其λ/2約為125mm?？蛇x擇超聲觸頭1的橫截面例如為100mm×100mm，其長度為λ/2的任意倍，例如為2000mm。在超聲觸頭1中設置每行分別具有直徑為10mm的100個孔3。如果超聲換能器2使用的功率為4千瓦，那么每個孔3約加載40瓦的超聲功率。這相應于孔容積功率約為14W/cm3。其孔容積約為7.85cm3，而當導線直徑為8mm時，該孔容積還要減少5cm3，這樣，在各孔3中激勵約2.85cm3清洗液。
采用現(xiàn)有技術的清洗池，其單位體積超聲功率密度為0.015-0.03W/cm3。
附圖標記一覽表1 超聲觸頭2 超聲換能器3 孔4 導線(要清洗的產(chǎn)品)
權利要求
1.通過由超聲激勵孔(3)中的液體來超聲清洗多個相鄰分布的條狀產(chǎn)品的裝置，該產(chǎn)品例如為導線、型鋼和管，該孔(3)的直徑比要清洗的產(chǎn)品的直徑略大，即約大5-50％，其中將清洗液輸送到該孔(3)，使其充滿，其特征在于，在沿其縱向軸(x軸)在空氣中振動的具有大于λ/4厚度的超聲觸頭中，在垂直于該超聲觸頭的主振動方向(x軸)即y軸方向設置孔(3)，用于對要清洗的產(chǎn)品進行清洗，這些孔位于該超聲觸頭(1)的外邊緣并且彼此以任意的距離近似成行設置，使得所述孔中的清洗液不僅由沿主振動方向(x軸)的振動激勵，而且由垂直于主振動方向，即z軸方向上的超聲觸頭材料的厚度上的振動激勵。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，各孔的外邊緣距該超聲觸頭(1)的外棱的距離被選擇為約2mm-8mm。
3.如權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，該孔(3)相對于該超聲觸頭(1)的中軸線/縱軸彼此盡可能對稱設置成兩行，以提高該超聲觸頭(1)的壽命并保持超聲傳播時的對稱條件。
4.如權利要求1-3所述的裝置，其特征在于，該超聲觸頭(1)具有一矩形截面。
5.如權利要求1-4所述的裝置，其特征在于，彼此錯開連續(xù)地設置兩個超聲觸頭(1)，以補償在孔(3)中可能產(chǎn)生的不均勻的超聲負載。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過由超聲激勵孔(3)中的液體來超聲清洗多個相鄰分布的條狀產(chǎn)品的裝置，該產(chǎn)品例如為導線、型鋼和管，該孔(3)的直徑比要清洗的產(chǎn)品的直徑略大，即約大5－50％，其中將清洗液輸送到該孔(3)，使其充滿。
文檔編號B08B3/12GK1568231SQ02820004
公開日2005年1月19日 申請日期2002年10月31日 優(yōu)先權日2001年10月31日
發(fā)明者霍爾格·希爾舍 申請人:希爾舍系統(tǒng)有限公司