Принцип работы ультразвуковых ванн и моек

Сегодня мы поговорим про принцип работы ультразвуковой ванны или мойки. Мы специально для Вас подготовили этот материал, что бы Вы смогли разобраться в этом вопросе. Многие, когда узнают впервые про очистку ультразвуком, не до конца понимают как звуковыми волнами можно что-то очистить. Как оказалось – можно!

Что такое ультразвуковая очистка?

Давайте разберемся в терминологии. Звуковые волны с частотой колебаний более 18 кГц называются ультразвуковыми. Более 50-ти лет назад было обнаружено, что уз волны (как и другие волны по своей природе) способны оказывать физическое воздействие на объекты. Более того, это воздействие было значительным. После этого заметили, что УЗ в процессе своего воздействии, вызывает физические отслоения в неоднородных средах.

В результате экспериментов, ученые пришли к выводу, что УЗ можно и нужно использовать для очистки. Под термином «ультразвуковая очистка» подразумевается использование волн ультразвука для очистки. Очистка достигается благодаря совместному действию различных физических эффектов, которые возникают в жидкости под действием мощных УЗ колебаний. Работа ультразвуковой ванны описана ниже, основной принцип работы так же.

Как работает ультразвуковая мойка или ванна? 

Эффекты в процессе УЗ очистки, крайне важны для эффективности ультразвуковой мойки. Максимальный результат получается за счет комбинированного действия кавитации, звукового давления, акустического течения и звукокапиллярного эффекта. Чуть подробнее о них.

Кавитация – физический процесс создания и разрушения пузырьков в жидкой среде, может сопровождаться шумом (человеческое ухо способно услышать) и обязательно сопровождается гидравлическими ударами за счет образование в жидкости пустот (пузырьков), в которых может находиться 5-20% пара.

Акустическое течение – течения вихревых потоков, которые возникают под действием УЗ поля волн и распространяются в жидкостях или газах. Часто возникают, из-за неоднородности поля или вблизи каких то физических препятствий на пути УЗ волн.

Звуковое давление - избыточное давление переменного характера, появляется в  средах с «упругостью» в момент прохождении через неё волн от УЗ. 

Звукокапиллярный эффект – повышение интенсивности проникновения жидкости в узкие пустоты и щели (их называют капилляры) за счет кавитации при ультразвуке.

Безусловно, главенствующую роль в этом играет кавитационная эрозия. Благодаря ей, мы получаем заветный результат – практически идеальную очистку. Ультразвуковая ванна использует принцип действия кавитации, взятый за основу. Принцип работы ультразвуковой мойки для инструментов как и любой другой будет абсолютно таким же.

Этапы работы ультразвуковой мойки следующие:

1. Наполнение емкости жидкостью для очистки.
2. Детали или изделия помещают в специальную корзину, а далее ее опускают в мойку.
3. Подключают ванну или мойку к сети.
4. Кавитационная эрозия воздействует на очищаемый объект.
5. Жидкость после обработки сливается, изделие промывается.

          В процессе работы волны ультразвука поступают от излучателей (преобразователей) в емкость с жидкостью, а нагреватель повышает температуру рабочей среды. Ударяясь об изделие, они разрушают связи между неоднородными телами (в нашем случае это грязь и объект очистки). В результате этих нарушений мы достигаем цели – выполняем задачу по удалению грязи. Принцип работы дает фору другим методам.

Преимущества ультразвуковой очистки

Хоть ультразвуковая мойка со своим принципом работы известна уже давно, распространенность данного оборудования не велико. Причина этого не известна, ведь УЗ мойка имеет существенные преимущества:

1. Стоимость оборудования мала по сравнению с другими методами очистки.
2. Эффективность очистки находится в диапазоне 80-100%. Она зависит от изделия и типа загрязнения. В 90% случаев эффективность составляет 100% при нескольких циклах очистки, все остальное вытирается тряпкой.
3. В уз мойке можно чистить все что угодно – от овощей и фруктов до плат и ГБЦ (или инструмента).
4. Мойка очистит все возможные загрязнения кроме тех, что подверглись значительной диффузии с поверхностью (имеется ввиду ситуация, когда грязь глубоко  «въелась»,  допустим в метал – проникла в кристаллическую решетку, такие загрязнения удаляются только механическим снятием слоя металла с поверхности, поскольку кавитационная эрозия не способна проникнуть на большую глубину если нет микротрещин), но это не относится к ржавчине.
5. Можно использовать в лабораториях и промышленности для исследований или ускорения смешивания двух или более жидкостей, других задач.
6. Сокращает время на чистку, что ведет к экономии денег и электроэнергии.
7. Благодаря экономическому эффекту – повышается КПД всего предприятия.
8. Позволяет дезинфицировать изделия.
9. Повышает степень автоматизации работ.
10. Мойка относится бережно к очищаемым объектам и не портит их.
11. Удаляет грязь из мест, куда невозможно подлезть.
12. Физический контакт Ваших рук с раствором и деталью отсутствует, что повышает безопасность обработки.
13. Позволяет применить устройство для таких физических и химических процессов в жидкостях: эмульгирование (получение эмульсий или дисперсирование); экстракция; перемешивание жидких сред; растворение кристалов и/или других частиц. По этой причине это оборудования очень часто применяется для катализации физико-химических реакций.
14. Форма изделий для очистки – любая, а габариты – ограничены только размерами самой мойки.

А так же многое другое. 

Какие функции должны быть в ультразвуковой мойке

Все функции уз ванны или мойки можно разделить на 2 группы: базовые и дополнительные. Принцип работы всех УЗМ одинаков.

К базовым функциям относятся:

• Наличие настройки времени ультразвуковой обработки (не только программной, а и пользовательской).
• Подогрев (нужен для стерилизации и ускорения процесса очистки + КПД)
• Автовыключение.
• Слив отработанной жидкости.

Дополнительные функции:

• Дегазация (повышает КПД).
• Регулировка мощности нагрева.
• Регулировка мощности ультразвука.
• Импульсная очистка (усиливает звуковое давление и звукокапиллярный эффект, повышает КПД).

         Стоит отметить, что на украинском рынке только наши мойки серий TUS и TUS-JP имеют все вышеописанные функции. Ассортимент представлен в разделах на нашем сайте. Ниже Вы можете наглядно посмотреть связь между функциями и процессами:

Выводы

Ультразвуковая ванна имеет принцип работы основанный на кавитационной эрозии. Эффективность очистки очень высокая и это оборудование подходит всем (включая домохозяек). Преимущества – очевидны, а функционал значительно повышает полезное действие и без того эффективного оборудования. Целесообразность использования в быту или на предприятии обоснована.