专利名称：超声清洗多个相邻分布条状产品如导线、型钢和管的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1前序部分的通过由超声激励液体来超声清洗多个相邻分布的条状产品的装置，该产品例如为导线、型钢和管。
通过超声和液体清洗多个彼此相邻分布的条状产品是公知的。
例如在整个超声清洗过程中，其清洗效果取决于其空穴作用的原理。对此，要将超声能量输入到清洗液中，其清洗液围住或从四面冲刷要清洗的材料。在液体中产生空穴作用，即由于高能量的作用，液体折回互相分开，由此产生气泡，在气泡内部充满了负压气体。气泡被压破，释放出很高的能量并形成很强的微流。微流作用到要清洗物的脏表面上并去掉残留物，如油脂、油、硬脂酸盐、灰尘和类似物。
将超声能量输入液体中以清洗多个相邻分布的条状产品的公知方法采用板型浸没式振荡器，它设置在充满液体的容器中。该浸没式振荡器的超声能通过较大的表面以较小的振幅，即2微米(μm)，以及较小的单位面积的超声功率密度，即每平方厘米1瓦(w/cm2)，输入到清洗液中。在以板型浸没式振荡器为基础的方法和配置中，要清洗的相邻分布的条状产品通过大容器通常是贮槽中的液体牵拉。由于单位面积的超声功率密度较小为1w/cm2，在较大容积的清洗槽中，液体中只能获得很小的单位体积超声功率密度，平均约为每升15瓦(w/l)。因此，对于与清洗所需要的尺寸有关的清洗槽的液体体积需要引入很大的能量。对导线表面起清洗作用的功率大大低于超声槽的整个功率，因为超声不能完全对清洗材料的表面起作用，这样就需要输入很大的能量，以达到清洗的目的。
US41 00 926和US40 46 592公开的方法中，采用了普遍公知的圆柱形超声触头(Sonotrode)，在其上设置穿过清洗导线的孔(Durchführung)。清洗液在箱和孔中与清洗材料接触。其超声触头必须在两种情况下激励较大体积的水，以致其超声能量密度太小而不足以达到清洗的效果。此外，其超声能量还不能集中到围绕要清洗材料表面的小体积上。在公知的方法中，为了补偿超声清洗功率的不足，常使用对环境有害的例如酸或碱净化器。
US 47 88 992描述了一种清洗条状物的装置，对其清洗效果的改进并不明显，而且对导线清洗不适合且无效果。在该装置中，要清洗的带或条状物在两个彼此分开的以不同频率振动的板型振荡器之间的清洗箱中穿过。在板之间充入清洗液，清洗液通过膜板的振动对要清洗的带表面产生作用。该板型振荡器受到技术的限制，也就是说由于其材料特性、必要的小厚度以及板的几何形状会受到技术的限制，其振幅小且其单位面积超声功率密度小进而其单位体积超声功率密度小，因此只能用于带状产品的清洗。其清洗效果并不令人满意，而且不适合用于具有圆形断面的清洗产品，如导线和管的清洗。该板型振荡器的幅面不能对圆形横截面弯曲的表面产生作用。其直接输入的超声功率只在一小的区域起作用。必须采用多个超声换能器进行清洗。
DE 196 02 917 C2公开了一种方法和装置，要清洗的产品穿过在空气中振动的超声触头与该产品直径相匹配的孔，在其中导入清洗液。
DE197 06 007C2描述了一种方法，要清洗的产品穿过在空气中振动的特殊弯曲振荡器的孔，在其中导入清洗液，其中的弯曲振荡器由超声触头激励振动。
通过这种方法，少量的围住或环绕其流动的要清洗物的水直接在特殊形成的超声触头的工作孔中由超声很强地激励。由于其可能很大的振幅及由此引起的大单位面积超声功率密度，对所述的小体积水量产生高的单位体积功率密度的作用。产生的强空穴区直接有效地进行作用。
根据上述方法不能清洗多个相邻分布的条状产品，如导线、管或截面对角线为几厘米的型钢或类似件。
本发明的目的在于提供一种超声清洗多个相邻分布的条状产品，如导线、型钢和管的装置，由此确保，输入超声换能器的超声直接作用到要清洗的产品上，并这样实现有效的清洗，即用于清洗所必要的液体体积由超声激励，各相邻分布的条状产品尽可能均匀地被加载超声。
该目的通过本发明权利要求1的特征实现。
本发明装置的特征在于，在沿其纵向轴(x轴)在空气中振动的具有大于λ/4厚度的超声触头中，在垂直于该超声触头的主振动方向(x轴)即y轴方向设置孔，用于对要清洗的产品进行清洗，这些孔位于超声触头的外边缘并且彼此以任意的距离近似成行设置，使得所述孔中的清洗液不仅由沿主振动方向(x轴)的振动激励，而且由垂直于主振动方向，即z轴方向上的超声触头材料的厚度上的振动激励，其中，清洗液输送到该孔，使其充满。
通过采用特定厚度的超声触头，在该超声触头的外边缘垂直于激励平面(x轴)具有多个孔，在这些孔中穿过要清洗的产品，从而实现了在提高各超声换能器功率的情况下例如为4千瓦，通过在振动波节上的孔中的厚度上(z轴)的振动作用和在振动峰值上的孔中的纵向振动(x轴)作用以及在其之间孔中的混合形式的振动作用实现有效清洗。
通过将对清洗产生作用的液体体积集中在厚的超声触头的工作孔中，使输入的超声功率集中于小的体积上，以小的能量损耗形成强的空穴区，从而保证了在其中穿过的产品的高效清洗。超声在工作孔内的各侧以很小的距离很强地作用到要清洗材料的表面上。其单位面积超声功率密度达到公知方法的20-100倍，例如对于导线清洗而言，在均匀的能量消耗下，将达到高得多的清洗速度。此外，还节省了清洗液，减少了所需的装置且提高了清洗物的穿过速度。通过有效利用能量和减小清洗剂的消耗，减小了对环境的污染。
本发明的装置用于有效清洗多个相邻分布的条状产品，如导线、型钢和管，也可以用来清洗更多根的多股线。
根据不同的横截面或不同的材料类型可以选择和使用适合的超声功率。超声触点的振幅可以根据使用情况调节。
本发明的其它优选的结构由从属权利要求的特征给出。
下面借助附图示出的厚超声触头的实施例对本发明进行进一步描述。
图1示出了超声触头1的示意性透视图，该超声触头由超声换能器2激励，沿其纵向轴(x轴)超声振动US。
选择一“厚的”超声触头作为超声触头1，其具有矩形或近似矩形的横截面，且其厚度为λ/4至λ/2，其作用是既产生纵向振动又产生厚度上的振动。
在孔适当配置的情况下，在设置于超声振动US的振动波节上的孔3中，产生厚度上(z轴)的振动，在设置于振动峰值上的孔3中，产生纵向(x轴)振动。在其之间设置的孔3中，根据孔3距振动峰值的距离由纵向(x轴)振动分量和厚度上(y轴)的振动分量产生叠加。由此，确保各孔3承受约相等的超声功率的负载。
为了补偿在孔3中可能产生的不均匀的超声负载，对彼此相邻分布的产品产生不均匀的清洗，可以彼此错开连续地设置两个超声触头1。
该超声触头1的长度为λ/2的任意多倍。
该超声触头1沿着纵向轴(x轴)在上下边缘区域设有多个孔3，要清洗的产品如多根相邻分布的导线4穿过它们。
该孔3可以具有不同的直径，且可在距超声触头1的外棱不同的距离上设置，适合的是，孔外边缘与超声触头1外棱之间的距离被选择为约2mm-约8mm之间，且孔3之间的距离也可不同地进行选择。
为了实现其结构的功能，孔3沿超声触头1的外棱排成行。
由相对于超声触头1的中轴线各对称设置的孔组成的第二行孔3提高了由于空穴作用受到磨损的超声触头1的寿命它们有助于进一步保持声传播的对称条件。在孔3磨损的情况下，可以将超声触头1向一侧翻转，并通过使用另一侧的孔3继续使用该超声触头1。
在超声触头1上连接根据不同的使用情况确定尺寸的超声处理器2，使得在孔3中导入清洗液的装置振动，以使液体作用到同心穿过孔3的产品的表面上。值得注意的是，液体要充满整个孔3。
通过将输入的超声功率集中作用到孔3中很小的空间上，特别是集中作用到孔3壁和同心导入孔3中的条状产品之间的空间，形成很强的空穴区，在空穴区中对整个脏的导线表面进行强洗。松脱的污物与清洗液被冲洗到孔3的另一侧。其清洗液可以根据相应的处理情况重新输送。
超声触头1以根据要清洗的产品调节的振幅在空气中振动。该超声触头1优选为矩形，也可以使用圆形的超声触头1。
下面详细说明根据本发明装置的具体实施方式
的有益效果。
例如，如果使用的频率为20千赫，在采用钛作为超声触头材料时，其λ/2约为125mm。可选择超声触头1的横截面例如为100mm×100mm，其长度为λ/2的任意倍，例如为2000mm。在超声触头1中设置每行分别具有直径为10mm的100个孔3。如果超声换能器2使用的功率为4千瓦，那么每个孔3约加载40瓦的超声功率。这相应于孔容积功率约为14W/cm3。其孔容积约为7.85cm3，而当导线直径为8mm时，该孔容积还要减少5cm3，这样，在各孔3中激励约2.85cm3清洗液。
采用现有技术的清洗池，其单位体积超声功率密度为0.015-0.03W/cm3。
附图标记一览表1 超声触头2 超声换能器3 孔4 导线(要清洗的产品)
权利要求
1.通过由超声激励孔(3)中的液体来超声清洗多个相邻分布的条状产品的装置，该产品例如为导线、型钢和管，该孔(3)的直径比要清洗的产品的直径略大，即约大5-50％，其中将清洗液输送到该孔(3)，使其充满，其特征在于，在沿其纵向轴(x轴)在空气中振动的具有大于λ/4厚度的超声触头中，在垂直于该超声触头的主振动方向(x轴)即y轴方向设置孔(3)，用于对要清洗的产品进行清洗，这些孔位于该超声触头(1)的外边缘并且彼此以任意的距离近似成行设置，使得所述孔中的清洗液不仅由沿主振动方向(x轴)的振动激励，而且由垂直于主振动方向，即z轴方向上的超声触头材料的厚度上的振动激励。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，各孔的外边缘距该超声触头(1)的外棱的距离被选择为约2mm-8mm。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，该孔(3)相对于该超声触头(1)的中轴线/纵轴彼此尽可能对称设置成两行，以提高该超声触头(1)的寿命并保持超声传播时的对称条件。
4.如权利要求1-3所述的装置，其特征在于，该超声触头(1)具有一矩形截面。
5.如权利要求1-4所述的装置，其特征在于，彼此错开连续地设置两个超声触头(1)，以补偿在孔(3)中可能产生的不均匀的超声负载。
全文摘要
本发明涉及一种通过由超声激励孔(3)中的液体来超声清洗多个相邻分布的条状产品的装置，该产品例如为导线、型钢和管，该孔(3)的直径比要清洗的产品的直径略大，即约大5－50％，其中将清洗液输送到该孔(3)，使其充满。
文档编号B08B3/12GK1568231SQ02820004
公开日2005年1月19日 申请日期2002年10月31日 优先权日2001年10月31日
发明者霍尔格·希尔舍 申请人:希尔舍系统有限公司