超聲波清洗機(ultrasonic cleaning machine),是一種通過超聲波產生的機械振蕩清除不良物質的機器,具有高精度、快速、安全等特點,主要應用于機械、表面處理、儀器儀表等行業。
1914-1918年,朗之萬(Langevin)發明了夾心壓電換能器。20世紀20年代,梅森(Mason)發明變幅桿,它與換能器之間的連接可產生高強度超聲波振動。20世紀30年代,美國新澤西州的RCA技術人員提出超聲波清洗技術。
中國超聲波清洗器件起始于20世紀50年代初,主要應用于電子、光學和醫藥等領域,超聲波清洗技術實用性很強,涉及范圍廣泛大到機械零部件,小到半導體器件等的清洗,久而久之俗稱其為“無刷清洗”。
至20世紀70—80年代,美國及歐洲已經把超聲波技術運用到工業生產上。1987年,柴野佳英公開發表了超聲波清洗的基本理論。20世紀90年代后期,超聲波清洗設備種類繁多,超聲波技術逐漸出現在各個領域并逐漸走向成熟,而且高頻超聲波清洗設備在所有超聲波清洗設備中比例最多。
超聲波清洗機有多種分類角度,如按用途不同可以分為工業用超聲波清洗機、商用超聲波清洗機、實驗室用超聲波清洗機和家用超聲波清洗機等;按自動化程度不同,超聲波清洗機可分為全自動超聲波清洗機、半自動超聲波清洗機和手動超聲波清洗機。
超聲波清洗設備一般由超聲波發生器、拾振器和清洗槽3個模塊構成。超聲波清洗是利用超聲波在液體中的空化作用、直進流作用及加速度作用直接或間接地作用于液體和污物,使污物層被分散、乳化、剝離而達到清洗的目的。
未來超聲波清洗機將向著更高效、經濟的方向發展,如研發超聲波碳氧真空清洗設備、高頻超聲波清洗設備等。
歷史沿革
1914—1918年,朗之萬(Langevin)發明了夾心壓電換能器,標志著壓電換能器的問世。20世紀20年代,梅森(Mason)發明變幅桿,它與換能器之間的連接可以產生高強度超聲波振動。30年代美國新澤西州的RCA技術人員提出超聲波清洗技術。
中國超聲波清洗機起始于20世紀50年代初,主要應用于電子、光學和醫藥等領域,超聲波清洗技術實用性很強,涉及范圍廣泛大到機械零部件,小到半導體器件等的清洗,久而久之俗稱其為“無刷清洗”。至70—80年代,美國及歐洲已經把超聲波技術運用到工業生產上。
早期超聲波理論存在誤區,傳統理論認為,超聲波清洗的實質是超聲波產生的氣泡起到的清洗作用。日本清洗工程研究會創始人柴野佳英通過反復試驗證實了真正發揮清洗作用的是真空的氣穴,而并非是超聲波中的疏密波,通過簡單的氣體爆發而產生的氣泡;同時,也驗證了超聲波產生的氣泡起負面影響,抑制甚至消除超聲波清洗的效果。1987年,柴野佳英繼這一項重大發現后公開發表了超聲波清洗的基本理論,突破是革命性的——闡明了以此為基礎的超聲波清洗技術。根據這一理論柴野佳英研制出的超聲波清洗設備,在行業內產品中奪得魁首,其主要優點在于有效地控制氣穴現象的發生位置、發生密度、發生效率和沖擊力等。
20世紀90年代后期,超聲波清洗設備種類繁多,超聲波技術逐漸出現在各個領域并逐漸走向成熟,高頻超聲波清洗設備在所有超聲波清洗設備中比例最多。
工作原理
超聲波清洗機的工作原理主要是通過換能器將功率超聲頻源的聲能轉換成機械振動,并通過清洗槽壁將超聲波輻射到槽子中的清洗液。由于受到超聲波的輻射,使槽內液體中的微氣泡能夠在聲波的作用下而保持振動,破壞污物與清洗件表面的吸附,引起污物層的疲勞破壞而被剝離。這種超聲波空化所產生的巨大壓力能破壞不溶性污物而使它們分化于溶液中。
比如,蒸氣型空化,其對污垢的直接反復沖擊,一方面能破壞污物與清洗件表面的吸附;另一方面能引起污物層的疲勞破壞而被剝離。氣體型氣泡可通過振動對固體表面進行擦洗,污層一旦有縫可鉆,氣泡立即“鉆入”振動使污層脫落。由于空化作用,兩種液體在界面迅速分散而乳化,當固體粒子被油污裹著而黏附在清洗件表面時,油被乳化,固體粒子自行脫落。
超聲在清洗液中傳播時會產生正負交變的聲壓,形成射流,沖擊清洗件。同時非線性效應會產生聲流和微聲流,而超聲空化在固體和液體界面會產生高速的微射流,所有這些作用,都能夠破壞污物,除去或削弱邊界污層,增加攪拌、擴散的作用,加速可溶性污物的溶解,強化化學清洗劑的清洗作用。由此可見,凡是液體能浸到且聲場存在的地方,超聲波清洗機都可進行清洗。其適用于表面形狀非常復雜的零件的清洗,而且采用這一技術后,可減少化學溶劑的用量,進而大大降低環境的污染。
簡而言之,超聲波清洗就是利用超聲波在液體中的空化作用、直進流作用及加速度作用直接或間接地作用于液體和污物,使污物層被分散、乳化、剝離而達到清洗的目的。
空化作用
空化作用就是超聲波以每秒兩萬次以上的壓縮力和減壓力交互性的高頻變換方式向液體進行透射。在減壓力作用時,液體中會產生真空核群泡的現象;在壓縮力作用時,真空核群泡受壓力壓碎時會產生強大的沖擊力,由此剝離被清洗物表面的污垢,達到精密洗凈的目的。在超聲波清洗過程中,肉眼能看見的泡并不是真空的核群泡,而是空氣氣泡,它能對空化作用產生抑制作用,從而降低清洗效率。只有液體中的空氣氣泡被完全脫走,空化作用的真空核群泡才能達到最佳的效果。
直進流作用
超聲波在液體中沿聲的傳播方向產生流動的現象稱為直進流。聲波強度在0.5W/cm2時,肉眼能看到直進流垂直于振動面而產生流動,流速約為10cm/s。此直進流可使被清洗物表面的微油污垢被攪拌,使污垢表面的清洗液產生對流,使熔解污物的溶解液與新液融合。運動速度加快,進而對污物起到很大的搬運作用。
加速度作用
對于頻率較高的超聲波清洗機,空化作用就很不顯著了,這時的清洗主要靠液體粒子超聲作用下的加速度撞擊粒子對污物進行超精密清洗。
結構設計
最簡單的超聲波清洗設備由超聲波發生器、換能器和清洗槽3個模塊構成,3個模塊相互結合、共同構成超聲波清洗機。
超聲波發生器在超聲波清洗設備中起到產生并向換能器提供超聲能量和將電能轉換成高頻交流電信號的作用,是整個清洗裝置中必不可少的一部分。
超聲波發生器,通常稱為超聲波發生源或者超聲波電源。它的作用是把市電(220V或380V,50或60Hz)轉換成與超聲波換能器相匹配的高頻交流電信號。放大電路可以采用線性放大電路和開關電源電路,從轉換效率方面考慮,大功率超聲波電源一般采用開關電源的形式。頻率自動跟蹤和振幅控制特性是影響超聲波發生器性能的關鍵因素。
頻率跟蹤。隨著負載和工具磨損情況的變化,振動裝置的諧振頻率會發生漂移。在沒有反饋系統的情況下,超聲波加工系統將處于失諧狀態,超聲電源的輸出功率大多被轉換為熱,從而使超聲波振動裝置的振幅大大降低,甚至為零,為保證加工質量和保護超聲系統,要求發生器具有根據負載調整輸出功率的功能。
振幅控制。供電電壓的變化、負載的變化等均會影響超聲波換能器的振幅和功率,導致誤差變大,因而超聲波發生器需要具備短時間自動調整振幅,以及使振幅恒定的能力。
清洗槽通常使用不銹鋼鋼板做成,并且換能器和清洗槽的粘連處的鋼板不能太厚,如果太厚,將會減少聲能損失。粘貼面需要做磨砂處理,這樣就會使得接觸面粗糙,換能器和清洗槽壁就能牢牢地粘貼住。然而,對于清洗槽內壁,因為要與清洗液接觸,所以要拋光,用來減少對清洗槽的空化腐蝕。
超聲波換能器主要將超聲波發生器輸入的電功率轉化成高強度的機械振動功率傳遞到清洗槽。部分采用結構圖中所示的形狀,并且多為壓電換能器。因為每個壓電換能器的功率有限,所以在大功率超聲波清洗機中,大部分使用多個換能器組合組成換能器的陣列,每一個換能器都并聯在一起,由同一個超聲波電源產生超聲頻電信號,來驅動每一個換能器。通常在這種情況下,就要求組合在一起的換能器特性,尤其是共振頻率要一致,從而提高聲電效率,加強清洗效果。
超聲拾振器將傳輸的電信號轉換為高頻低振幅振動。從本質上看,換能器將電能轉換為機械能。常用的換能器有兩種。
1.壓電換能器
晶體的單晶具有壓電和逆壓電特性,即在一定方向受力時這些單晶的表面會產生電荷,而其在電場作用下會產生應變。1916年,法國物理學家保羅·朗之萬將壓電石英片置于兩塊厚鋼板之間,研制成功了第一個真正實用的壓電換能器。直到現在,朗之萬型換能器仍應用廣泛。
2.磁致伸縮換能器
磁致伸縮效應可描述由材料磁化強度變化引起的材料尺寸變化。常用的磁致伸縮材料有鎳、鐵鎳、鐵鋁、鐵鈷釩和鐵氧體等。由于自旋軌道耦合,磁-機械耦合發生在原子級別。從宏觀層面來看,可以假設材料由許多微小的橢圓形磁體組成,這些磁體由于外加磁場的作用而旋轉,進而導致尺寸的變化。
分類
按用途不同分類
按用途不同,超聲波清洗機可分為工業用超聲波清洗機、商用超聲波清洗機、實驗室用超聲波清洗機和家用超聲波清洗機等。
按容量不同分類
按容量不同,超聲波清洗機可分為大型超聲波清洗機、中型超聲波清洗機和小型超聲波清洗機。其中,容量從4mL到幾百升不等。
按自動化程度不同分類
按自動化程度不同,超聲波清洗機可分為全自動超聲波清洗機、半自動超聲波清洗機和手動超聲波清洗機。
按槽體的數量不同分類
按槽體的數量不同,超聲波清洗機可分為單槽超聲波清洗機、雙槽超聲波清洗機和多槽超聲波清洗機。
按使用的清洗劑不同分類
按使用的清洗劑不同,超聲波清洗機可分為水系超聲波清洗機、碳氫系超聲波清洗機和氟利昂超聲波清洗機。
按功率大小不同分類
按功率大小不同,超聲波清洗機可分為大功率超聲波清洗機、小功率超聲波清洗機和無加熱超聲波清洗機。其中,帶電加熱超聲波清洗機的加熱功率從幾十瓦到幾千瓦不等。
主要特點
優點
(1)高精度。由于超聲波的能量能夠穿透細微的縫隙和小孔,故可以應用于任何零部件或裝配件的清洗。被清洗件為精密部件或裝配件時,超聲清洗往往成為能滿足其特殊技術要求的唯一的清洗方式。
(2)快速。超聲清洗相對常規清洗方法在工件除塵除垢方面要快得多。裝配件無須拆卸即可清洗。超聲清洗可節省勞動力的優點往往使其成為最經濟的清洗方式。
(3)一致。無論被清洗件是大是小,簡單還是復雜,單件還是批量或在自動流水線上,使用超聲清洗都可以獲得手工清洗無可比擬的均一的清潔度,特別適用于清洗表面形狀復雜的工件以及清洗不便拆開的配件。
(4)安全。不損壞物件表面并可提高工作安全度(因有些溶劑不宜接觸過久)等特點。
缺點
雖然超聲波清洗機的應用越來越廣泛,研究水平也顯著提高,但是目前還存在著些許漏洞。例如,使用過大的功率可以提高清洗效率,卻會使較為精密的部件產生蝕點,而且超聲波還會產生強烈的噪音,也有其局限性。
關鍵技術
控制系統
在使用超聲波清洗機清洗儀器件時, 通常都要保障機器的輸出功率要穩定,這樣就得保證換能器能夠始終工作在諧振狀態,為此就得保障換能器的工作頻率不變,這就要求超聲清洗機得具有頻率調節的功效;當清洗的物品器件不一樣的時候,要求超聲波清洗機能夠輸出不一樣的功率,這些要求超聲波發生器帶有功率輸出控制系統。對于此系統,設計電路主要是使用UC3875芯片對超聲波電源功率的控制。
清洗工藝
選擇超聲波的功率
超聲波清洗效果不一定與(功率x清洗時間)這個關系成正比,有時用小功率,花費很長時間也沒有清除污垢。而如果功率達到一定數值,卻很快便可將污垢去除。若選擇功率太大,空化強度將大幅增加,雖然提高了清洗效果,但這時會使較精密的零件也產生蝕點,得不償失。因此,不要盲目加大超聲波的功率。在采用水或水溶性清洗液時,如功率太大,還會使清洗機底部振動板位置發生嚴重空化,水點腐蝕也增大,如果振動板表面已受到傷痕,強功率下水底產生的空化腐蝕更嚴重。因此,要按實際使用情況選擇超聲功率。
利用超聲波清理紡絲組件中時,功率密度一般在0.6-1.0W/cm2。過高的強度會加速輻射板表面的空化腐蝕,同時過于劇烈的空化所產生的氣泡會影響能量傳遞,使遠離輻射面的液體空間聲強變弱,而達不到均勻清洗的目的。在普通的清洗槽中,由于液面的反射,在清洗槽中會產生駐波,使在液體空間有些區域聲壓最?。úü澨帲?,有些地方聲壓最大(波腹處)而造成清洗干凈程度不均勻。在非織造布行業使用的超聲波清洗機,大都沒有直接顯示超聲波發生器的功率,其功率選擇旋鈕所調節的是超聲發生器的電流,以電流值間接顯示功率的大小。電流表的最大量程一般在10A左右,正常工作時應選擇在刻度的中間位置(或按設備說明書的推薦值)。
選擇超聲波的頻率
空化效應的強度與頻率有關,頻率越高,空化氣泡越小,空化強度越弱,且隨著頻率的增加而迅速減弱。因此,超聲波的頻率會影響清洗的效果。在使用水或水基清洗劑時,低頻會增加由空穴作用形成的物理清洗力,適宜清洗零件表面;而在清洗帶有小間隙、狹縫、深孔的精密零件時,用高頻的清洗效果會較好,而且對精密加工面影響較小。在清洗紡絲組件時,大部分清洗機的工作頻率在20~30kHz范圍,而且基本是不可調的。目前使用的超聲波清洗機大部分都沒有頻率調節功能,其工作頻率在出廠時已設定好。
選擇合適的清洗液
所選擇的清洗溶劑必須達到清洗效果,并應與所清洗的工件材料相容。水為最普通的清洗液,操作簡便、使用成本低,是最廣泛應用的水基清洗溶液。傳統組件清洗工藝還曾使用加有氫氧化鈉(NaOH)的水基堿性清洗液,但這種清洗液不能用來清洗鋁和鋁合金制品。并且存在一定程度的環境污染問題。清洗液的表面張力大,不容易發生空化;蒸汽壓偏高會降低空化的強度;黏度大的清洗液不容易發生空化;清洗槽內的清洗液流動速度過快也會影響清洗效果。紡絲組件是經過高溫(450~480°C)煅燒,并經過高壓水流沖洗后才進行超聲波處理的。
因此,進行超聲波清洗時,組件表面已很少有可見的殘留物,主要是一些碳化物和金屬氧化物。使用堿性清洗液時,強堿會與一些分子量較小、質量較輕的物質(如元素周期表上部的一些元素)發生化學反應,并使之分解,如生成氫氧化鎂、氫氧化鋁等,增強超聲波清洗的效果,而對于分子量較大,質量較重的物質,強堿也是很難,甚至無法分解的。除了堿性清洗液,還可以使用專用噴絲板超聲波清洗劑,但因為價格較高,在行業較少使用。有條件時,可以使用去離子水或純凈水進行清洗。
堿性清洗液的配置方法
要通過試驗、根據清洗效率來決定清洗液的濃度,常用的堿液濃度可在5%~15%范圍選擇,再根據清洗效果進行調整??梢允褂胮H值試紙測試清洗液的濃度。配制清洗液時,只能將堿加入水中稀釋,并不斷攪拌,不能將水倒入堿液中,否則將發生劇烈汽化危險。由于氫氧化鈉溶解于水的過程是一個放熱的化學反應,因此,在配制過程中溶液出現發熱升溫是一種正?,F象。
清洗液溫度的選擇
化學反應的速度與溫度成正相關,溫度越高,反應速度越快。最適宜的水基清洗液溫度為40~60°C,若清洗液的溫度偏低,空化效應就較弱,清洗效果也差。當溫度升高后空化易發生,有利于提高清潔效果。當溫度繼續升高以后,空泡內氣體壓力增大,引起沖擊聲壓下降,反映出這兩個因素間此消彼長的關系,因此,也不是溫度越高越好,高溫也不利于換能設備的安全運行。在兼顧化學反應與超聲波空化作用的情形下,清洗液的溫度一般控制≤70°C。在清洗液到達設定溫度前,不用開啟超聲波發生設備,可利用這一階段的清洗液升溫時間,使清洗液充分浸潤噴絲板,并將混在清洗液中的氣體析出。
清洗液的液位控制和清洗零件位置的確定
清洗液的液面一般應高于換能器振動子表面100mm以上,而被清洗的工件必須全部浸沒在清洗液面以下約50mm。由于單頻清洗機受駐波場的影響,波節處振幅很小,波幅處振幅大,導致工件不同位置的清洗效果不一樣。因此,最佳選擇清洗物品位置應放在波幅處。在任何時候,必須保持清洗槽內的液面高度能浸沒全部電加熱管,否則會導致加熱管全部燒毀。
超聲波清洗時間
對于精密的、表面光潔度甚高的物體,采用長時間的高功率密度清洗會對物體表面產生空化腐蝕。因此,較高強度、較長時間的超聲空化作用,會使被清洗件表面的基體金屬有一定程度的剝落,產生空化浸蝕。在日常清洗過程中,可以發現一些經過清洗的組件表面,存在有反光異常的暗區域及明顯的生銹現象,這就是組件發生浸蝕的結果,長此以往,將對噴絲板的精密加工面(如噴絲孔內壁)發生不可逆轉的損傷。因此,用超聲波清洗紡絲組件的時間并不是越長越好,一般在0.5~1.5h即可。
應用領域
噴涂處理行業
于此領域,超聲波清洗機主要清洗外表附屬物:不但包含油、機械切屑、磨料、浮塵、拋光蠟等,還涉及電鍍前的去除積炭、去除氧化皮、去除拋光膏、去油去銹、離子鍍前清洗、磷化工藝處理,金屬工件表面活化處理等。不銹鋼拋光制品、不銹鋼刀具、廚具、刀具、鎖具、燈飾、首飾的噴涂前處理、電鍍前清洗。
機械行業
于此領域,超聲波清洗機主要從事的是切削油、磨粒、鐵屑、浮塵、指紋的清洗。包含防銹油脂的去除、量具的清洗、機械零部件的去油去銹;發動機、發動機零件、變速箱、減振器、軸瓦、油嘴、缸體、閥體、化油器及汽車零件及底盤漆前去油、去銹、磷化前的清洗;過濾裝置、活塞配件等,尤其是在鐵路行業,對列車車廂空調的去油去污、對列車車頭各部件的防生銹、去銹、去油特別適合。
制藥行業
超聲波清洗技術歷經諸多藥企的應用而獲得廣泛使用,尤其是對口服液瓶、西林瓶、安瓶、大輸液瓶的清洗以及對于丁基膠塞、天然膠塞的清洗方面,已經得到了大部分客戶青睞。
微粉業
在微粉業領域,客戶要想獲得不同大小的顆粒,需要將破碎料放在球磨機內研磨后,之后歷經不同規格篩子層層篩分即可獲得。可是篩子長時間使用后,篩孔會被堵塞(如金剛石篩),用別的方法刷洗會損害篩子,且難以達到預期實際效果。反過來,用超聲波清洗機可以恰到好處地避免上述問題,在清洗干凈的同時還不會產生物體的損壞。
磷化工藝處理領域
毫無疑問,產品噴涂前處理工藝至關重要,通常的傳統技術使用酸液對工件予以處理,對環境污染問題偏重,且工作環境比較差。工件噴涂后,有可能出現銹蝕狀況,進而毀壞涂層外表,嚴重危害產品外觀和內在質量。超聲波清洗技術的使用不但可以使物體表面和縫隙之間的污漬快速脫落,并且涂裝件噴涂層牢固并不會返銹。
服務行業
日常生產過程中,眼鏡、首飾都可以使用超聲波進行清洗,速度更快,無損傷,大型的賓館、飯店用來清洗餐具,不但清洗效果明顯,還具備消滅抑菌作用。
醫療行業
超聲波清洗設備主要應用于止血鉗、活檢鉗、鑷子、注射針頭、注射器等手術醫療器械、各類實驗器皿,尤其是內鏡、牙鉆手機等的清潔消毒,血清等液體的消毒,精密儀器、光學儀器元件、無線電元件的清洗,以及運動設備、公共浴盆的水體設備的清洗等。
考古行業
超聲波清洗機是考古行業中機械清理法的常用工具,在顯微鏡下去除污垢或者金屬銹蝕,可以控制清洗的范圍,目標明確,不傷害非清洗部位的文物信息。
注意事項
(1)嚴禁從超聲波控制柜頂端的進風口處濺入導電液體(如水)、否則會對清洗機的線路系統造成嚴重損害。
(2)嚴禁清洗槽內無水而開機。
(3)嚴禁大功率下直接啟動機器。
(4)如現場腐蝕性氣體濃度較高,應盡可能將超聲波系統遠離清洗槽。
(5)開機狀態以及關機30min內,嚴禁觸摸發生器內的電子元件,因電容器內儲有高壓電能。
維護保養
(1)注意保持機器清潔、不使用時關掉電源。
(2)避免機器碰撞或劇烈振動。
(3)遠離熱源。
(4)應避免在潮濕的環境下存放。
(5)機器連續工作時間不得超過4h,如連續工作時間過長,應旋轉超聲調節旋鈕至“0”位,并讓散熱風扇繼續工作。在超聲波清洗不啟動的狀態下,應為超聲波控制柜內持續散熱至少2min。
(6)經長時間運行的清洗機,在停機前應首先將功率旋鈕調至“0”位,使用其風機再工作3-6min后關機,以保證電源內部熱量散出。
(7)清洗液應及時沉淀、過濾或更換,以保證清洗效果。
發展方向
需求高效、經濟的清洗專用設備
伴隨著超聲波清洗設備的應用范圍拓展,超聲波清洗設備面對新科技急需更新。針對新技術、新材料、新產品的涌現,設計的專用超聲波清洗設備應該具有:優異的性價比,與其他清洗方式能高效組合,有一定的自動化程度。
發展超聲波碳氫真空清洗設備
環境保護是中國的一項基本國策、清洗行業以前所沿用的ODS有機溶劑被禁止,因此,需要研發使用非ODS溶劑的新型清洗設備,經濟環保的碳氫溶劑超聲波清洗設備凸顯其優越性能。由于碳氫溶劑閃點低,限制了其在超聲波清洗方面的應用。在引入超聲波碳氫真空清洗技術后,不僅達到了安全、環保的目的,而且在真空狀態下進行超聲波碳氫清洗還強化了潔凈功能。大力發展碳氫真空清洗已成為今后環保型超聲波清洗的發展方向。
研發高頻超聲波清洗設備
目前工業上大量使用的為低、中頻段超聲波清洗機,也即20-50kHz頻段,而現在急需研發50-200kHz高頻以及兆赫級超聲波清洗設備。兆赫級超聲波清洗技術有以下的主要優點,一是避免對器件表面清洗時帶來損傷,二是更加精準地去除附著在器件表面的亞微米級的污垢。兆赫級超聲波清洗設備在目前市場上已經存在,產品主要來自國外。中國研制的兆赫級超聲波清洗設備還未從實驗室走到工程應用之中。兆赫級超聲波清洗設備主要應用在半導體生產線,用于對100-300mm硅片的清洗,既可以除去硅片表面0.15mm的顆粒,又可以阻止漂洗過程中物粒的重新附著??梢姡缀占壋暡ㄇ逑丛O備已經是大規模集成電路制造生產過程中不可缺少的。
開拓超聲波清洗特殊應用
超聲波清洗通常是對零部件的清洗,隨著工藝的不斷完善,出現了一些特殊應用,如超聲波防垢在線清洗等。超聲波防垢清洗主要是利用超聲波強聲場處理流體,使流體中成垢物質在超聲場的作用下,其物理形態和化學性能發生一系列變化,使之分散、粉碎、松散、松脫而不易附著管、器壁形成積垢。超聲波強聲場處理流體不僅有防垢的作用,而且能加快液體表面傳熱速率,提高液體的傳熱效率。這些新應用的出現更大地發揮了超聲波清洗的功能,開拓了超聲波應用的新領域。
超聲波
超聲波(ultrasonic wave)是頻率高于20000Hz、超過人耳可感知聲域的聲波。超聲波是意大利傳教士兼生物學家斯帕蘭扎尼(Spallanzani Lazzaro)研究蝙蝠在夜間活動時發現的。他對蝙蝠能在漆黑的夜晚自由飛翔并捕捉蚊蟲很好奇。為揭開此謎,他于1793年用致盲的蝙蝠反復實驗,發現蝙蝠是靠發出一種人耳難以感覺的尖叫聲,感知反射回的微弱回波來確定物體的距離、大小、形狀和運動方式辨別障礙、識別和捕捉飛蟲,而這種微弱回波就是超聲波。
超聲波具有聲波共同屬性,即都是由機械振動而產生的機械波、需要借助介質傳播,遵循聲學定律發生反射、折射、散射和衍射。與可聽聲相比,超聲波的頻率更高、波長更短、傳播的指向性更強。超聲波廣泛地存在于自然界,許多動物都能發射和接收超聲波,超聲波的波長很短,與光波也有相似之處,即呈很細的波束指向性傳播。這一特性被廣泛應用于醫學、機械、測量、探礦、軍事等領域。
參考資料 >
超聲波清洗機主要應用在哪些領域.搜狐網.2024-06-06