Ultraschall-Reinigung

Ultraschallreinigungsbäder werden vielfach in der industriellen Produktion für die Reinigung und Entfettung metallischer Bauteile eingesetzt und sind auch für den Privatgebrauch zur Reinigung von Schmuck und Brillen verfügbar. Der Reinigungsprozess basiert hierbei auf der durch Ultraschallwellen erzeugten Kavitation im Reinigungsmedium (Wasser, ggf. mit Reingungszusätzen): aufgrund hoher Schallwechseldrücke entstehen Dampfblasen, die spontan oder nach mehreren Schwingzyklen wieder zerfallen. Die dabei entstehenden Druckwellen und Strömungen reißen Schmutzpartikel von den zu reinigenden Oberflächen. Zudem begünstigt die Kavitation die Verteilung der Verunreinigungen im Reinigungsmedium, es gelingt z. B. auch stabile Öl-Wassser-Emulsionen herzustellen.

In dem ZIM-geförderten Forschungsprojekt „Mobile Reinigungseinheit für Förderketten basierend auf Ultrschall“ wurde gemeinsam mit zwei Industrieunternehmen untersucht, ob Förderketten, die im industriellen Bereich an der Hallendecke montiert und zum Transport hängender Güter genutzt werden, im Umlaufverfahren mit Ultraschall effizienter gereinigt werden können als mit konventionellen Systemen wie Hochdruck- oder Dampfstrahlern.

Der Reinigungsprozess hängt wesentlich von der Intensität und Verteilung des Schallfeldes im Prozessraum ab. Weitere Parameter sind der Gasgehalt des Reinigungsmediums, die Frequenz der Schwingungen und die Temperatur. Um ein optimales Reinigungsergebnis effizient zu erzielen müssen diese Faktoren bei der Auslegung des Prozessraums beachtet werden. Die Schallgeber müssen auf den Prozess abgestimmt und nach Möglichkeit geregelt Betrieben werden. Dies gelingt mit verschiedenen Modellierungsansätzen und Simulationen sowie deren Abgleich mit Experimenten.

Einzelne stark verschmutzte Kettenglieder konnten im aufgebauten Prototypen erfolgreich gereinigt werden, die industrielle Umsetzung fand schließlich jedoch wegen zu hoher Investitionskosten nicht statt.

Hochintensive Reinigung eines Kettengliedes.