Η αρχή της λειτουργίας ενός λουτρού υπερήχων - πώς να επιλέξετε και να χρησιμοποιήσετε στην παραγωγή ή στο σπίτι. Πότε πρέπει να αντικατασταθεί το διάλυμα καθαρισμού; Αποτελεσματικός καθαρισμός: απλός, οικονομικός και αποτελεσματικός

Μεταξύ όλων των τεχνολογικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα σε υγρά μέσα με την επίδραση υπερήχων, ο καθαρισμός των επιφανειών των στερεών έχει λάβει τη μεγαλύτερη εφαρμογή.

Καθαρισμός με υπερήχους- μέθοδος καθαρισμού που βασίζεται στη χρήση μη γραμμικών φαινομένων που προκύπτουν σε ένα υγρό υπό τη δράση υπερηχητικών δονήσεων. Μεταξύ αυτών των επιπτώσεων, η σπηλαίωση είναι πρωταρχικής σημασίας. Άλλα εφέ: ακουστικά ρεύματα, ηχητική πίεση, ηχητικό τριχοειδές αποτέλεσμα.

ΣΠΗΛΑΙΩΣΗονομάζεται η διαδικασία σχηματισμού κοιλοτήτων και φυσαλίδων σε ένα υπερηχητικό πεδίο κατά τη φάση τάνυσης, το οποίο είναι διαθέσιμο σε μια εναλλασσόμενη ηχητική πίεση. Κατά τη φάση της συμπίεσης, αυτές οι κοιλότητες και οι φυσαλίδες καταρρέουν.

Η σπηλαίωση επιταχύνει μια σειρά από φυσικές και χημικές διεργασίες. Ο λόγος για την εξαιρετική αποτελεσματικότητα της σπηλαίωσης είναι ότι η κατάρρευση των φυσαλίδων αρχίζει στην επιφάνεια που θα καθαριστεί. Η σπηλαίωση συνοδεύεται από την εμφάνιση πολύ υψηλών στιγμιαίων υδροστατικών πιέσεων, οι οποίες αποκόπτουν τα σωματίδια βρωμιάς που προσκολλώνται στην καθαρισμένη επιφάνεια.

Η σπηλαίωση ακούγεται ως ένας θόρυβος συριγμού που δημιουργείται σε ένα υγρό σε μια ορισμένη τιμή της έντασης του υπερηχητικού πεδίου.

Η εισαγωγή κραδασμών υπερήχων στα διαλύματα πλύσης επιτρέπει όχι μόνο να επιταχύνει τη διαδικασία καθαρισμού, αλλά και να αποκτήσει περισσότερα υψηλός βαθμόςκαθαριότητα της επιφάνειας. Σε αυτήν την περίπτωση, στις περισσότερες περιπτώσεις, είναι δυνατό να αποκλειστούν επικίνδυνοι και τοξικοί οργανικοί διαλύτες για τη φωτιά και να χρησιμοποιηθούν αποκλειστικά υδατικά διαλύματα τεχνικών απορρυπαντικών. Αυτό οδηγεί αναμφίβολα σε βελτίωση των συνθηκών εργασίας των εργαζομένων, αύξηση της κουλτούρας παραγωγής και επίσης επιτρέπει τη μερική επίλυση των ζητημάτων της περιβαλλοντικής ασφάλειας.

Ο υπέρηχος χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό από ρύπους που προκύπτουν τόσο κατά την κατασκευή προϊόντων και εξαρτημάτων όσο και κατά τη λειτουργία τους. Ο καθαρισμός με υπερήχους είναι ιδιαίτερα χρήσιμος στην προετοιμασία της επιφάνειας πριν από την εφαρμογή της επίστρωσης και κατά τον καθαρισμό πολύπλοκων κοιλοτήτων και καναλιών σε προϊόντα.

Ο υπέρηχος χρησιμοποιείται ευρέως για τον καθαρισμό σύρματος, μεταλλικής ταινίας, ακροφυσίων, καλωδίων κ.λπ. Για ειδικές εφαρμογές της τεχνολογίας καθαρισμός με υπερήχουςμπορεί να αποδοθεί στον καθαρισμό σκονών, ραδιενεργά μολυσμένων επιφανειών, αναγέννηση κεραμικών φίλτρων.

Η αποτελεσματικότητα του καθαρισμού με υπερήχους εξαρτάται από την επιλογή πολλών παραμέτρων, συμπεριλαμβανομένων των φυσικοχημικών ιδιοτήτων του υγρού πλυσίματος. Για τη σωστή επιλογή των λύσεων, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η φύση των ρύπων: ο βαθμός πρόσφυσής τους στην επιφάνεια που πρόκειται να καθαριστεί, η χημική αλληλεπίδραση με το διάλυμα καθαρισμού, η ικανότητα αντοχής σε φορτία μικροσόκ (αντοχή στη σπηλαίωση ). Η προκαταρκτική ταξινόμηση των μολυσματικών ουσιών είναι σημαντική προκειμένου να καθοριστεί με ποια από τα σημάδια είναι ευκολότερο να αφαιρεθούν από την επιφάνεια. Αφού προσδιορίσετε αυτό το χαρακτηριστικό, μπορείτε να επιλέξετε τη σωστή τεχνολογία καθαρισμού υπερήχων (μέσα καθαρισμού και παράμετροι ηχητικού πεδίου).

Λαμβάνοντας υπόψη τη φύση της ρύπανσης και τη φύση της σύνδεσής τους με την επιφάνεια, διακρίνονται οι ακόλουθοι κύριοι τύποι ρύπανσης:

• Ανόργανη ρύπανση:
• μηχανικά ασθενώς συνδεδεμένο με την επιφάνεια (σκόνη, πριονίδι, ρινίσματα μετάλλων και μη, αιθάλης κ.λπ.).
• μηχανικά καρικατούρα στην επιφάνεια (λειαντικοί κόκκοι, σωματίδια ορυκτών ή μετάλλων).
• που εναποτίθεται στην επιφάνεια (κρούτες αλατιού μετά από επεξεργασία σε αλατόλουτρα, λέπια κ.λπ.).
• Προσμείξεις και επιστρώσεις οργανικά ή οργανικά συνδεδεμένα:
• μηχανικά ασθενώς συνδεδεμένο στην επιφάνεια (σκόνη, πλαστικό πριονίδι και ρινίσματα, αιθάλη, άνθρακας, κοκ).
• με χαμηλό βαθμό πρόσφυσης στην επιφάνεια (μεμβράνες και λιπαντικά λιπαρών και λαδιών, πάστες λείανσης, στίλβωσης και επικάλυψης).
• κολλημένο σταθερά στην επιφάνεια (ρητίνη, βερνίκι, κόλλα, μπογιά κ.λπ.).

Εξοπλισμός καθαρισμού με υπερήχους

Ο καθαρισμός με υπερήχους απαιτεί ένα δοχείο με υγρό καθαρισμού σε επαφή με την επιφάνεια που πρόκειται να καθαριστεί και μια πηγή υπερήχων δονήσεων, που ονομάζεται εκπομπός υπερήχων... Η επιφάνεια του μορφοτροπέα υπερήχων τις περισσότερες φορές λειτουργεί ως τέτοιος πομπός. Υπάρχουν επίσης επιλογές όταν ο μορφοτροπέας είναι προσαρτημένος στο τοίχωμα της δεξαμενής ή στο αντικείμενο που πρόκειται να καθαριστεί, τα οποία γίνονται εκπομποί.

Τύποι εξοπλισμού που χρησιμοποιούνται για καθαρισμό με υπερήχους:

Οι πιο κοινές και ποικίλες συσκευές για τον υπερηχητικό καθαρισμό μεμονωμένων εξαρτημάτων είναι τα λουτρά υπερήχων. Παράγουμε μπανιέρες διαφόρων μεγεθών (από 0,6 έως 19.000 λίτρα) και σχημάτων. Ανάλογα με τον σκοπό, τα λουτρά μπορούν να εξοπλιστούν με ποικίλο πρόσθετο εξοπλισμό: θέρμανση, χρονοδιακόπτη, τσέπη υπερχείλισης, καθαρισμός πίδακα, κυκλοφορία και φιλτράρισμα του διαλύματος πλύσης κ.λπ.

• Μικρά λουτρά με έναν πομπό υπερήχων: UZV-1, UZV-1.1.
• Μικρά λουτρά με πολλούς πομπούς, αυτόματη θέρμανση και χρονοδιακόπτη: UZV-2, UZV-4, UZV-7.
• Μπανιέρες με τσέπες υπερχείλισης: MO-46, MO-55, MO-197, MO-229, MO-207.
• Μπανιέρες με επιπλέον καθαρισμό με πίδακα: MO-12.
• Μπανιέρες για τον καθαρισμό μεγάλων και πολύ μεγάλων αντικειμένων: MO-21, MO-92, MO-93.
• Ειδικά λουτρά για τον καθαρισμό των ακροφυσίων ψεκασμού, των δακτυλίων εμβόλου κ.λπ.

Οι μονάδες υπερήχων χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση του υπάρχοντος εξοπλισμού πλύσης. Μπορούν να ενσωματωθούν σε δοχεία, να βυθιστούν σε αυτά ή να επιπλέουν στην επιφάνεια ενός υγρού.

Για τον καθαρισμό μακριών προϊόντων (σύρμα, ταινία, σωλήνες), προσφέρουμε ειδικές εγκαταστάσεις που μπορούν να ενσωματωθούν σε γραμμές παραγωγής (

Τι είναι ο υπέρηχος;

Υπέρηχος (ΗΠΑ) - ελαστικοί κραδασμοί και κύματα, η συχνότητα των οποίων είναι υψηλότερη από 15 ... 20 kHz. Το κατώτερο όριο της περιοχής των συχνοτήτων υπερήχων, που το χωρίζει από την περιοχή του ακουστικού ήχου, καθορίζεται από τις υποκειμενικές ιδιότητες της ανθρώπινης ακοής και είναι υπό όρους. Το ανώτερο όριο οφείλεται στη φυσική φύση των ελαστικών κυμάτων, τα οποία μπορούν να διαδοθούν μόνο σε υλικό περιβάλλον, δηλαδή, υπό την προϋπόθεση ότι το μήκος κύματος είναι πολύ μεγαλύτερο από τη μέση ελεύθερη διαδρομή των μορίων στα αέρια ή τις διατομικές αποστάσεις σε υγρά και υγρά και στερεάΩ. Επομένως, στα αέρια, το ανώτερο όριο των συχνοτήτων υπερήχων καθορίζεται από την συνθήκη της κατά προσέγγιση ισότητας του μήκους κύματος του ήχου και της ελεύθερης διαδρομής των μορίων. Σε κανονική πίεση, είναι 10 9 Hz. Στα υγρά και τα στερεά, ο αποφασιστικός παράγοντας είναι η ισότητα του μήκους κύματος με τις διατομικές αποστάσεις και η συχνότητα αποκοπής φτάνει τα 10 12 - 10 13 Hz. Ανάλογα με το μήκος κύματος και τη συχνότητα, ο υπέρηχος έχει συγκεκριμένα χαρακτηριστικά ακτινοβολίας, λήψης, διάδοσης και εφαρμογής, επομένως, είναι βολικό να υποδιαιρεθεί η περιοχή των συχνοτήτων υπερήχων σε τρεις υποπεριοχές:

Χαμηλή - 1,5–10 ... 10 5 Hz;

Μέσος όρος - 10 5 ... 10 7 Hz;

Υψηλό - 10 7 ... 10 9 Hz.

Τα ελαστικά κύματα με συχνότητες 1 · 10 8 ... 1 · 10 13 Hz ονομάζονται συνήθως υπερήχοι.

Θεωρία ηχητικών κυμάτων

Ο υπέρηχος ως ελαστικά κύματα

Τα υπερηχητικά κύματα από τη φύση τους δεν διαφέρουν από τα ελαστικά κύματα της ακουστικής περιοχής, καθώς και από τα κύματα υπερήχων.

Η διάδοση των υπερήχων υπακούει στους βασικούς νόμους που είναι κοινοί στα ακουστικά κύματα οποιασδήποτε περιοχής συχνοτήτων, που συνήθως ονομάζονται ηχητικά κύματα. Οι βασικοί νόμοι της διάδοσής τους περιλαμβάνουν τους νόμους ανάκλασης και διάθλασης του ήχου στα όρια διαφόρων μέσων, περίθλαση και σκέδαση του ήχου παρουσία εμποδίων και ανομοιογενειών στο μέσο και ανωμαλίες στα όρια, τους νόμους της διάδοσης του κυματοδηγού σε περιορισμένη περιοχές του μέσου.

Ειδικά χαρακτηριστικά του υπερήχου

Αν και η φυσική φύση του υπερήχου και οι βασικοί νόμοι που διέπουν τη διάδοσή του είναι οι ίδιοι όπως για τα ηχητικά κύματα οποιουδήποτε εύρους συχνοτήτων, έχει μια σειρά από συγκεκριμένα χαρακτηριστικά που καθορίζουν τη σημασία του στην επιστήμη και την τεχνολογία. Οφείλονται στις σχετικά υψηλές συχνότητες και, κατά συνέπεια, στο μικρό μήκος κύματος.

Έτσι, για τις υψηλές υπερηχητικές συχνότητες, τα μήκη κύματος είναι:

Στον αέρα - 3,4⋅10 -3 ... 3,4⋅10 -5 cm;

Σε νερό - 1,5⋅10 -2 ... 1,5⋅10 -4 cm;

Σε χάλυβα - 1⋅10 -2 ... 1⋅10 -4 cm.

Μια τέτοια διαφορά στις τιμές των κυμάτων υπερήχων (USW) οφείλεται στις διαφορετικές ταχύτητες διάδοσής τους σε διαφορετικά μέσα. Για την περιοχή χαμηλής συχνότητας, τα μήκη κύματος υπερήχων δεν υπερβαίνουν στις περισσότερες περιπτώσεις μερικά εκατοστά και μόνο κοντά στο κατώτερο όριο του εύρους φτάνουν αρκετές δεκάδες εκατοστά σε στερεά.

Το USW διασπάται πολύ πιο γρήγορα από τα κύματα χαμηλής συχνότητας, αφού ο συντελεστής ηχοαπορρόφησης (ανά μονάδα απόστασης) είναι ανάλογος του τετραγώνου της συχνότητας.

Ένα άλλο πολύ σημαντικό χαρακτηριστικό του υπερήχου είναι η δυνατότητα λήψης τιμών υψηλής έντασης σε σχετικά μικρά πλάτη της μετατόπισης δόνησης, αφού σε δεδομένο πλάτος η ένταση είναι ευθέως ανάλογη με το τετράγωνο της συχνότητας. Το πλάτος της μετατόπισης δόνησης στην πράξη περιορίζεται από την ισχύ των ακουστικών εκπομπών.

Το πιο σημαντικό μη γραμμικό αποτέλεσμα σε ένα υπερηχητικό πεδίο είναι η σπηλαίωση - η εμφάνιση σε ένα υγρό μιας μάζας παλλόμενων φυσαλίδων γεμάτων με ατμό, αέριο ή το μείγμα τους. Η πολύπλοκη κίνηση των φυσαλίδων, η κατάρρευσή τους, η συγχώνευση μεταξύ τους κ.λπ., δημιουργούν παλμούς συμπίεσης (κύματα μικροσοκ) και μικροροές στο υγρό, προκαλούν τοπική θέρμανση του μέσου, ιονισμό. Αυτές οι επιδράσεις επηρεάζουν την ουσία: συμβαίνει η καταστροφή των στερεών στο υγρό (διάβρωση σπηλαίωσης), διάφορες φυσικές και χημικές διεργασίες ξεκινούν ή επιταχύνονται (Εικ. 1).

Ρύζι. ένας

Με την αλλαγή των συνθηκών για την εμφάνιση της σπηλαίωσης, είναι δυνατό να ενισχυθούν ή να αποδυναμωθούν διάφορα φαινόμενα σπηλαίωσης. Για παράδειγμα, με την αύξηση της συχνότητας των υπερήχων, ο ρόλος των μικροροών αυξάνεται και η διάβρωση της σπηλαίωσης μειώνεται· με την αύξηση της υδροστατικής πίεσης σε ένα υγρό, ο ρόλος των φαινομένων μικροσόκ αυξάνεται. Η αύξηση της συχνότητας συνήθως οδηγεί σε αύξηση της τιμής της έντασης κατωφλίου που αντιστοιχεί στην έναρξη της σπηλαίωσης, η οποία εξαρτάται από τον τύπο του υγρού, την περιεκτικότητά του σε αέρια, τη θερμοκρασία κ.λπ. Για νερό στην περιοχή υπερήχων χαμηλής συχνότητας σε ατμοσφαιρική πίεσηείναι συνήθως 0,3-1 W / cm 3.

Πηγές υπερήχων

Στη φύση, οι υπέρηχοι απαντώνται σε πολλούς φυσικούς θορύβους (στο θόρυβο του ανέμου, στον καταρράκτη, στη βροχή, στο θόρυβο από βότσαλα που κυλάει το θαλάσσιο σερφ, στους ήχους που συνοδεύουν τις εκκενώσεις κεραυνών κ.λπ.), καθώς και στον κόσμο. των ζώων που το χρησιμοποιούν για ηχοεντοπισμό και επικοινωνία.

Οι τεχνικοί εκπομποί υπερήχων που χρησιμοποιούνται στη μελέτη του RAS και των τεχνικών εφαρμογών τους μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες. Το πρώτο περιλαμβάνει εκπομπούς-γεννήτριες (σφυρίχτρες). Οι ταλαντώσεις σε αυτά διεγείρονται λόγω της παρουσίας εμποδίων στην πορεία μιας σταθερής ροής - πίδακα αερίου ή υγρού. Η δεύτερη ομάδα εκπομπών είναι οι ηλεκτροακουστικοί μετατροπείς: μετατρέπουν ήδη δεδομένους ηλεκτρικούς κραδασμούς σε μηχανικούς κραδασμούς ενός στερεού σώματος, το οποίο εκπέμπει ακουστικά κύματα στο περιβάλλον.

Εφαρμογή υπερήχων

Πολλαπλές εφαρμογές του υπερήχου, στις οποίες χρησιμοποιούνται διάφορα χαρακτηριστικά του, μπορούν να χωριστούν υπό όρους σε τρεις κατευθύνσεις. Το πρώτο σχετίζεται με τη λήψη πληροφοριών μέσω του RAS, το δεύτερο - με ενεργό αποτέλεσμα στην ουσία και το τρίτο - με την επεξεργασία και τη μετάδοση σημάτων (οι κατευθύνσεις παρατίθενται με τη σειρά του ιστορικού σχηματισμού τους).

Αρχές καθαρισμού με υπερήχους

Ο κύριος ρόλος στην επίδραση των υπερήχων σε ουσίες και διεργασίες στα υγρά παίζει η σπηλαίωση. Η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογική διαδικασία υπερήχων βασίζεται στη σπηλαίωση - καθαρισμό των επιφανειών των στερεών. Ανάλογα με τη φύση της μόλυνσης, διάφορες εκδηλώσεις σπηλαίωσης, όπως κρούσεις μικροσόκ, μικροροές και θέρμανση, μπορεί να έχουν μεγαλύτερη ή μικρότερη σημασία. Επιλέγοντας τις παραμέτρους του ηχητικού πεδίου, τις φυσικοχημικές ιδιότητες του υγρού πλυσίματος, την περιεκτικότητά του σε αέρια, εξωτερικούς παράγοντες (πίεση, θερμοκρασία), είναι δυνατός ο έλεγχος της διαδικασίας καθαρισμού εντός ευρέων ορίων, βελτιστοποιώντας την σε σχέση με το είδος της μόλυνσης. και τον τύπο των εξαρτημάτων που πρέπει να καθαριστούν. Ένας τύπος καθαρισμού είναι η χάραξη σε υπερηχητικό πεδίο, όπου η δράση των υπερήχων συνδυάζεται με τη δράση ισχυρών χημικών αντιδραστηρίων. Η επιμετάλλωση και η συγκόλληση με υπερήχους βασίζονται στην πραγματικότητα στον καθαρισμό με υπερήχους (συμπεριλαμβανομένου του φιλμ οξειδίου) των επιφανειών που πρόκειται να ενωθούν ή να επιμεταλλωθούν. Ο καθαρισμός της συγκόλλησης (Εικ. 2) προκαλείται από τη σπηλαίωση στο λιωμένο μέταλλο. Σε αυτή την περίπτωση, ο βαθμός καθαρισμού είναι τόσο υψηλός που σχηματίζονται ενώσεις υλικών που δεν μπορούν να συγκολληθούν υπό κανονικές συνθήκες, για παράδειγμα, αλουμίνιο με άλλα μέταλλα, διάφορα μέταλλα με γυαλί, κεραμικά και πλαστικά.

Ρύζι. 2

Στις διαδικασίες καθαρισμού και επιμετάλλωσης, το ηχο-τριχοειδές αποτέλεσμα είναι επίσης απαραίτητο, παρέχοντας τη διείσδυση του διαλύματος καθαρισμού ή την τήξη στις μικρότερες ρωγμές και πόρους.

Μηχανισμοί καθαρισμού και πλυσίματος

Ο καθαρισμός στις περισσότερες περιπτώσεις απαιτεί τη διάλυση των ακαθαρσιών (στην περίπτωση των διαλυόμενων αλάτων), την απόξεση (στην περίπτωση των αδιάλυτων αλάτων) ή και των δύο διαλυμένων και αποξέσεων (όπως στην περίπτωση αδιάλυτων σωματιδίων στερεωμένων σε στρώμα λιπαρών μεμβρανών) . Οι μηχανικές επιδράσεις της ενέργειας υπερήχων μπορεί να είναι χρήσιμες τόσο για την επιτάχυνση της διάλυσης όσο και για τον διαχωρισμό των σωματιδίων από την επιφάνεια που πρόκειται να καθαριστεί. Ο υπέρηχος μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά στη διαδικασία έκπλυσης. Τα υπολείμματα χημικών απορρυπαντικών μπορούν να αφαιρεθούν γρήγορα με έκπλυση με υπερήχους.

Κατά την απομάκρυνση των ρύπων με διάλυση, ο διαλύτης πρέπει να έρθει σε επαφή με το μολυσματικό φιλμ και να το καταστρέψει (Εικ. 3, α). Καθώς ο διαλύτης διαλύει τη μόλυνση, ένα κορεσμένο διάλυμα μόλυνσης στον διαλύτη προκύπτει στη διεπιφάνεια διαλύτη-μόλυνσης και η διάλυση σταματά, καθώς δεν παρέχεται νέο διάλυμα στην επιφάνεια μόλυνσης (Εικ. 3, β).

Ρύζι. 3

Η έκθεση σε υπερήχους καταστρέφει το στρώμα κορεσμένου διαλύτη και διασφαλίζει την παροχή φρέσκου διαλύματος στην επιφάνεια μόλυνσης (Εικ. 3, γ). Αυτό είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικό όταν ο καθαρισμός πραγματοποιείται σε «ακανόνιστες» επιφάνειες με λαβύρινθο από ιγμόρεια και ανάγλυφα επιφανειών, όπως πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων και ηλεκτρονικές μονάδες.

Ορισμένοι ρύποι είναι ένα στρώμα αδιάλυτων σωματιδίων που προσκολλώνται σταθερά στην επιφάνεια από τις δυνάμεις του ιοντικού δεσμού και της πρόσφυσης. Αρκεί μόνο να διαχωριστούν αυτά τα σωματίδια από την επιφάνεια για να σπάσουν οι δυνάμεις έλξης και να τα μεταφέρουν στον όγκο του μέσου καθαρισμού για μεταγενέστερη αφαίρεση. Η σπηλαίωση και τα ακουστικά ρεύματα αφαιρούν ρύπους όπως τη σκόνη από την επιφάνεια, τους ξεπλένουν και τους αφαιρούν (Εικ. 4).

Ρύζι. 4

Η ρύπανση, κατά κανόνα, είναι πολλαπλών συστατικών και μπορεί να περιέχει τόσο διαλυτά όσο και αδιάλυτα συστατικά σε ένα σύμπλοκο. Το αποτέλεσμα του υπερήχου είναι ότι γαλακτωματοποιεί τυχόν συστατικά, δηλαδή τα μεταφέρει σε ένα μέσο πλύσης και μαζί με αυτό τα αφαιρεί από την επιφάνεια των προϊόντων.

Για την εισαγωγή ενέργειας υπερήχων στο σύστημα καθαρισμού, απαιτείται μια γεννήτρια υπερήχων, ένας μετατροπέας της ηλεκτρικής ενέργειας της γεννήτριας σε υπερηχητική ακτινοβολία και ένας μετρητής ακουστικής ισχύος.

Μια ηλεκτρική γεννήτρια υπερήχων μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια από το δίκτυο σε ηλεκτρική ενέργεια με συχνότητα υπερήχων. Αυτό γίνεται με γνωστές μεθόδους και δεν έχει κάποια ιδιαιτερότητα. Ωστόσο, είναι προτιμότερο να χρησιμοποιείται τεχνική ψηφιακής παραγωγής, όταν η έξοδος είναι ορθογώνιοι παλμοί εναλλασσόμενης πολικότητας (Εικ. 5). Η απόδοση τέτοιων γεννητριών είναι κοντά στο 100%, γεγονός που καθιστά δυνατή την επίλυση του προβλήματος της κατανάλωσης ενέργειας της διαδικασίας. Η χρήση μιας ορθογώνιας κυματομορφής έχει ως αποτέλεσμα ακουστική ακτινοβολία πλούσια σε αρμονικές. Τα πλεονεκτήματα ενός συστήματος καθαρισμού πολλαπλών συχνοτήτων είναι ότι δεν σχηματίζονται «νεκρές» ζώνες στους κόμβους παρεμβολής στον όγκο του μέσου καθαρισμού. Επομένως, η ακτινοβολία υπερήχων πολλαπλών συχνοτήτων καθιστά δυνατό τον εντοπισμό του αντικειμένου καθαρισμού πρακτικά σε οποιαδήποτε ζώνη του λουτρού υπερήχων.

Ρύζι. 5

Μια άλλη τεχνική για να απαλλαγείτε από τις «νεκρές» ζώνες είναι η χρήση μιας γεννήτριας σάρωσης (Εικ. 6). Σε αυτή την περίπτωση, οι κόμβοι και οι αντικόμβοι του πεδίου παρεμβολής μετακινούνται σε διαφορετικά σημεία του συστήματος καθαρισμού, χωρίς να αφήνουν περιοχές για καθαρισμό χωρίς ακτινοβολία. Αλλά η απόδοση τέτοιων γεννητριών είναι σχετικά χαμηλή.

Ρύζι. 6

Υπάρχουν δύο γενικοί τύποι μετατροπέων υπερήχων: οι μαγνητοσυσταλτικοί και οι πιεζοηλεκτρικοί. Και οι δύο εκτελούν το ίδιο έργο μετατροπής της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια.

Οι μαγνητοσυσταλτικοί μετατροπείς (Εικ. 7) χρησιμοποιούν το φαινόμενο της μαγνητοσυστολής, κατά το οποίο ορισμένα υλικά αλλάζουν τις γραμμικές τους διαστάσεις σε ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο.

Ρύζι. 7

Η ηλεκτρική ενέργεια από τη γεννήτρια υπερήχων μετατρέπεται πρώτα με την περιέλιξη του μαγνητοσυσταλτήρα σε ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο. Το εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο, με τη σειρά του, δημιουργεί μηχανικούς κραδασμούς της συχνότητας υπερήχων λόγω της παραμόρφωσης του μαγνητικού κυκλώματος σε χρόνο με τη συχνότητα του μαγνητικού πεδίου. Δεδομένου ότι τα μαγνητοσυστολικά υλικά συμπεριφέρονται σαν ηλεκτρομαγνήτες, η συχνότητα των δονήσεων παραμόρφωσής τους είναι διπλάσια από τη συχνότητα του μαγνητικού και, επομένως, του ηλεκτρικού πεδίου.

Οι ηλεκτρομαγνητικοί μετατροπείς χαρακτηρίζονται από αύξηση των απωλειών ενέργειας για δινορεύματα και αντιστροφή μαγνήτισης με αυξανόμενη συχνότητα. Ως εκ τούτου, οι ισχυροί μαγνητοσυσταλτικοί μετατροπείς χρησιμοποιούνται σπάνια σε συχνότητες άνω των 20 kHz. Οι πιεζοτροπείς, από την άλλη πλευρά, μπορούν να εκπέμπουν καλά στην περιοχή των megahertz. Οι μαγνητοσυσταλτικοί μετατροπείς είναι γενικά λιγότερο αποδοτικοί από τους αντίστοιχους πιεζοηλεκτρικούς τους. Αυτό οφείλεται κυρίως στο γεγονός ότι ένας μαγνητοσυσταλτικός μετατροπέας απαιτεί διπλό μετασχηματισμό ενέργειας: από ηλεκτρικό σε μαγνητικό και στη συνέχεια από μαγνητικό σε μηχανικό. Απώλειες ενέργειας συμβαίνουν σε κάθε μετασχηματισμό. Αυτό μειώνει την απόδοση των μαγνητοσυσταλτικών.

Οι πιεζοηλεκτρικοί μετατροπείς (Εικ. 8) μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια απευθείας σε μηχανική ενέργεια μέσω της χρήσης του πιεζοηλεκτρικού φαινομένου, στο οποίο ορισμένα υλικά (πιεζοηλεκτρικά) αλλάζουν τις γραμμικές τους διαστάσεις όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικό πεδίο. Προηγουμένως, τα πιεζοηλεκτρικά υλικά χρησιμοποιούνταν για πιεζοηλεκτρικά υλικά όπως οι φυσικοί κρύσταλλοι χαλαζία και το συνθετικό τιτανικό βάριο, τα οποία ήταν εύθραυστα και ασταθή και επομένως αναξιόπιστα. Στους σύγχρονους μετατροπείς χρησιμοποιούνται πιο ανθεκτικά και πολύ σταθερά κεραμικά πιεζοηλεκτρικά υλικά. Η συντριπτική πλειοψηφία των συστημάτων καθαρισμού με υπερήχους σήμερα χρησιμοποιεί το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο.

Ρύζι. οκτώ

Εξοπλισμός καθαρισμού με υπερήχους

Η γκάμα του εξοπλισμού καθαρισμού με υπερήχους που χρησιμοποιείται είναι πολύ ευρύ: από μικρές επιτραπέζιες μονάδες στην οδοντιατρική, κοσμηματοπωλεία, τη βιομηχανία ηλεκτρονικών ειδών έως τεράστια συστήματα με όγκους πολλών χιλιάδων λίτρων σε διάφορες βιομηχανικές εφαρμογές.

Σωστή επιλογή απαραίτητο εξοπλισμόείναι υψίστης σημασίας για την επιτυχία του καθαρισμού με υπερήχους. Η απλούστερη εφαρμογή καθαρισμού με υπερήχους μπορεί να απαιτεί τόσο λίγο όσο θερμαινόμενο υγρό πλυσίματος. Πιο πολύπλοκα συστήματα καθαρισμού απαιτούν μεγάλο αριθμό λουτρών, τα τελευταία από τα οποία πρέπει να γεμίζονται με απεσταγμένο ή απιονισμένο νερό. Τα μεγαλύτερα συστήματα χρησιμοποιούν υποβρύχιους μετατροπείς υπερήχων, ο συνδυασμός των οποίων μπορεί να ακτινοβολήσει λουτρά σχεδόν οποιουδήποτε μεγέθους. Παρέχουν μέγιστη ευελιξία και ευκολία χρήσης και συντήρησης. Λουτρά υπερήχωνΤο θερμαινόμενο διάλυμα απορρυπαντικού χρησιμοποιείται συχνότερα σε εργαστήρια, ιατρική, κοσμήματα.

Γραμμές καθαρισμού με υπερήχους (Εικ. 9), που χρησιμοποιούνται σε μεγάλης κλίμακας παραγωγή, συνδυάζουν σε ένα κτίριο ηλεκτρικές γεννήτριες υπερήχων, μετατροπείς υπερήχων, ένα σύστημα μεταφοράς για κινούμενα αντικείμενα προς επεξεργασία σε λουτρά και ένα σύστημα ελέγχου.