Что такое ультразвуковая ванна

Как работает ультразвук?

Колебания частоты, превышающие 18 кГц (18000 колебаний в секунду), называются ультразвуком. В результате этих колебаний в жидкости ультразвуковой ванны формируются миллионы мельчайших вакуумных пузырьков. Они взрываются во время фазы высокого давления и создают высокоэффективные волны давления. Этот процесс называется "кавитация" и вызывает удаление частиц грязи на очищаемых в ультразвуковой ванне объектах.

Более низкие частоты около 20 кГц, которые применяются в ультразвуковых ваннах для разрушения клеток, образуют пузырьки большего диаметра и более мощные волны давления, чем частоты 35 кГц, которые используются для интенсивной, но более бережной очистки. Чтобы достичь эффекта ультразвука в жидкости, высокочастотный генератор преобразует частоту сети в соответствующую частоту ультразвукового прибора. Эта частота затем трансформируется в механические колебания с помощью электромеханических преобразователей ультразвуковой ванны.

Преимущества очистки ультразвуком

Ультразвуковая кавитация быстро удаляет грязь с изделий, даже из труднодоступных мест, такие как полости и отверстия, глубоко проникая в поры. Очистка в ультразвуковых ваннах занимает несколько минут и по эффективности превосходит другие методы очистки. Кроме того, ультразвук обеспечивает бережную очистку, предотвращая механические повреждения, например, царапины.

Преимущества в технологии производства и сонохимии

Кавитация в ультразвуковых ваннах может быть использована не только для очистки различных объектов, но и способствовать более длительному сохранению эмульсии масла и воды по сравнению с другими производственными процессами. Для сонохимических процессов в ультразвуковой ванне реакционный сосуд должен иметь тонкое дно. Таким образом, ультразвуковая энергия распространяется непосредственно и эффективно в реакционный сосуд.

Как выбрать ультразвуковую ванну?

Ультразвуковые ванны Bandelin SONOREX работают с интенсивной очищающей частотой 35 кГц. Размер и количество объектов для очистки определяют размер ультразвуковой ванны.

При выборе ультразвуковой ванны нужно учитывать размеры аксессуаров, таких как корзины. Чтобы избежать перегрузки рекомендуется выбрать чуть большую ультразвуковую ванну.

Должна ли ультразвуковая ванна иметь нагрев?

Чистящие средства, подогретые в ультразвуковой ванне, снижают время очистки и способствуют более быстрому удалению грязи. Для процессов очистки в лабораториях предпочтительно использовать ультразвуковые ванны с нагревом.

Дезинфицирующие средства нельзя подогревать, так как коагуляция белков начинается при температуре 40° С. Поэтому, для дезинфекции рекомендуется использовать ультразвуковые ванны без нагрева.

Какой тип аксессуаров для ультразвуковой ванны следует использовать?

Объекты для очистки и реакционные сосуды запрещено класть на дно ультразвуковой ванны. Корзины позволяют избежать царапин на частях, которые будут очищаться, и на дне ультразвуковой ванны. Стаканы помещают в крышки ультразвуковых ванн с отверстиями и используют для очистки небольших объектов или при работе с агрессивными растворами.

Какие чистящие средства можно использовать в ультразвуковой ванне?

Чистящие и дезинфицирующие средства TICKOPUR и STAMMOPUR были специально разработаны для применения в ультразвуковых ваннах SONOREX. Вода без соответствующих добавок не очищает.
Никогда не используйте бытовые детергенты и деионизированную воду в ультразвуковых ваннах. Необходимо использовать пластиковые вставки для ультразвуковых ванн при работе с кислотами или удалении кислотных остатков. Не разрешается использовать легковоспламеняющиеся жидкости непосредственно в ультразвуковой ванне.

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. У льтразвуковая ванна использует принцип действия кавитации, взятый за основу. П ринцип 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.

• 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:

У льтразвуковая 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.

Технический прогресс не стоит на одном месте, устройства для облегчения труда человека набирают все большую популярность. Изделия, состоящие из множества соединений и элементов, могут ломаться ввиду наличия окружающих агрессоров. В некоторых случаях достаточно очистить крепления и платы от грязи, но подобраться к труднодоступным местам не представляется возможным действием. Для очистки все больше применяется ультразвуковая ванна.

Что такое ультразвуковая ванна?

Высокочастотные волны могут воздействовать на материалы в агрессивной среде. Принцип работы ультразвуковой ванны состоит в помещении деталей в специальную жидкость, затем воздействием волн происходит движение составляющих. Повышение давления приводит к процессу кавитации на молекулярном уровне, образовавшиеся пузырьки во время движения атомов взрываются. О том, как пользоваться ультразвуковой ванной, можно узнать из инструкции по эксплуатации изделия, к различным материалам применяется воздействия давления необходимыми пропорциями.

Ультразвуковая ванна состоит из чаши для жидкости, изготавливаемой из нержавеющих сплавов металла. Для домашнего использования или очистки небольших изделий применяется ванна объемом до литра. Промышленными производствами используется большие объемы чаш, которыми возможно очистить объемные предметы. Частота и диапазон ультразвуковых волн работает в режимах от 18 до 120 кГц, звуки на таких уровнях не слышны человеку. Воздействие ультразвуком происходит в различных сферах, от больниц до ювелирных мастерских, при наличии определенных навыков возможно сделать ультразвуковую ванну своими руками.

Типы загрязнений

Различная среда применения делает ультразвуковую ванну универсальным устройством. Основное применение механизм нашел автосервисами и производствами, где необходимо убрать следующие типы загрязнений:

• твердотельные осадки, которые появляются процессом эксплуатации механизмов;
• защитные покрытия пленка удаляются перед соединением посредством пайки или внутри изделий, препятствующих нормальной работе;
• окисления и коррозийные отложения.

В ультразвуковой ванне, изготовленной своими руками, возможно промывать печатные платы и другие радиотехнические материалы. Перед применением достаточно погрузить деталь в жидкость, запустить процесс.

Особенности конструкции

За работу отвечает главная составляющая часть системы – излучатель. Его предназначение состоит преобразованием электрической энергии в механические колебания. Воздействие энергии происходит на деталь через стенку устройства, вследствие этого происходит процесс очистки. Ультразвуковая ванная включает генератор частот, устройство которого отвечает за формирование волн путем применения электрических колебаний.

Конструкция УЗ ванны

Качественная очистка деталей достигается воздействием волной при определенной температуре. Нагревательные элементы контролируют температуру жидкости, соответствием с заданными параметрами. Импульсная работа требует контроля процессов, происходящий при обработке деталей ультразвуком. Очистка деталей производится поэтапно:

• очищенный раствор заливается в емкость;
• опускается предмет, для лучшего воздействия используются подставки, чтобы деталь находилась посредине чаши;
• после включения прибора образовываются пузыри на поверхности жидкости;
• пузырьки воздействуют на деталь при труднодоступных местах, очищая грязь.

Обработка деталей происходит достаточно долго, в зависимости от количества загрязнений. Отложения большими количествами могут подвергаться обработке ультразвуком до 10 часов.

Преимущества применения

Приобретенное или изготовленное своими руками устройство имеет ряд преимуществ перед механическим воздействием на детали. Основные положительные стороны применения ультразвуковой ванной:

• Отсутствие траты времени, исключается взаимодействие с деталью процессом очистки, необходим только промежуточный контроль.
• Химическое вещество не вредит здоровью человека при соблюдении определенных условий. Достаточно надеть резиновые перчатки при контакте с обработанной деталью.
• Механической очисткой невозможно быстро и эффективно избавится от налета и грязи в труднодоступных местах. Ультразвук поможет подобраться ко всем щелям и углам детали, не оставив грязи.
• Воздействие на деталь ультразвуком сводит к нулю риск получения в результате испорченной детали. Механические повреждения исключаются, что нельзя сказать о механическом способе очистки.

Область применения ультразвуковой ванны широка, устройство реализуется на специальных порталах бытовой техники или специализированных торговых точках.

Как сделать ультразвуковую ванну своими руками

Перед сборкой ультразвуковой ванны своими руками необходимо разобраться, какие предложения имеются на рынке.

Существует несколько видов ванн, предлагаемых производителями:

• Портативные устройства применяются домашним хозяйством, а также при обработке небольших изделий. Объем чаши варьируется от 1 до 2-х литров, стоит такое устройство от 5000 до 20000 рублей.
• Промышленные модификации применяются крупными производствами, автосервисами, позволяют обработать большое количество изделий за один раз, цена может доходить до 50 тысяч рублей.

Генератор ультразвук своими руками

При определенных навыках, возможно изготовить ультразвуковую ванну своими руками. При наличии инструментов и доступа к аксессуарам, которые реализуются магазинами радиодеталей, можно сэкономить до 3 частей от стоимости нового устройства. Для самостоятельного изготовления понадобятся следующие элементы:

• Емкость для погружения изделий, изготовленная из нержавеющей стали. Она должна устойчиво стоить на месте, иметь небольшой подъем для доступа к нижней части.
• Трубка из стекла или пластмассы.
• Насос для закачки жидкости, подойдет небольшой мощности, цена его не так высока.
• Магнит формой круга, возможно демонтировать с неиспользуемых динамиков.
• Катушка с ферритовым стержнем, суд из керамики или фарфора.
• Импульсный трансформатор, реализуется точками продажи радиодеталей, цена начинается от 300 рублей.

Также для работы понадобится жидкость и питание от электросети 220 Вольт.

Сборка ультразвуковой ванны своими руками

После подготовки всех материалов, можно приступать к сборке ультразвуковой ванны своими руками. Первым шагом является намотка ферритовой проволоки на пластмассовую трубку, стержень может находится в свободной форме, стабильное крепление не потребуется. Магнит прикрепляется к концу стержня, результатом получается магнитно — фрикционный излучатель.

Следующий этап подразумевает сверление своими руками отверстий на дне емкости уз ванны. Сосуд прикрепляется к емкости из стали, рядом изготавливаются отверстия для подачи и слива жидкости. Нанос поможет быстрее производить операции подачи жидкости к ванне, для слива можно обойтись обычным шлангом, подведенным к ёмкости.

Трансформатор импульсного типа производит подачу тока повышенного напряжения, что повышает эффективность устройства. За неимением доступа к радиодеталям, можно извлечь трансформатор из непригодного телевизора или монитора телескопического образца. После сборки и подсоединения всех элементов ультразвукового трансформатора производится пробный запуск. В процессе работы важно соблюдать правила техники безопасности, не использовать устройство без жидкости, не трогать деталь во время обработки.

Какая жидкость применяется в ультразвуковой ванне

Жидкость для ультразвуковых ванн найти в продаже можно реже, чем само устройство. Для воздействия на очищаемые детали применяется два варианта растворов:

1. Раствор поверхностно — активного вещества с водой, применяется для очистки драгоценных металлов.
2. Раствор на спиртовой основе. Жидкость, которая используется при очистке монтажных плат и микросхем, отлично препятствует образованию коррозии на деталях последующим временем.

Существуют различные варианты растворов, которые применяются в домашних условиях. Некоторые владельцы ультразвуковых ванн применяют дизельное топливо или бензин, работа с такими элементами требует повышенной внимательности, т.к. они взрывоопасны. Самостоятельно возможно изготовить жидкость из основных компонентов порошка или моющего средства.

Правила эксплуатации ультразвуковых ванн

Работа с устройством не отличается его конструкцией или изготовителем. Изготовленная своими руками ванна, или приобретенная на рынке требует соблюдения некоторых правил техники безопасности. Также механизм может элементарно сломаться, если не следовать правилам:

• Установка детали производится только надев резиновые перчатки, это обуславливается агрессивной средой жидкости, которая может привести к аллергии или другим повреждениям кожи.
• Категорически исключается запуск пустого устройства. При работе с самодельными конструкциями, ферритовый стержень может разлететься на куски под воздействием высокочастотного электричества. В покупных устройствах устанавливается функция отключения при отсутствии жидкости.
• Перед запуском важно провести осмотр корпуса устройства от признаков течи и других повреждений.

Важно следить за техническим состоянием электро цепи, не исключены короткие замыкания, перегрев трансформатора при длительной эксплуатации ультразвуковой ванночки. При работе с мелкими детали возможно сэкономить время на обработку и жидкость, достаточно поместить деталь в стакан с жидкостью, затем к устройству, наполненному обычной водой.

Область применения ультразвуковых ванн

На основании применения ультразвука очищаются многие детали. Доступность конструкции делает все более популярным использование ультразвуковые ванны в различных отраслях.

1. Ювелиры используют ванну для очистки старых изделий от сажи и грязи. Труднодоступные места с легкостью очищаются путем применения специального раствора. Способ важен тем, что на деталях не остается следов механических воздействий, что особенно важно при работе с антикварными деталями.
2. Оптические изделия, всевозможные линзы легко поддаются очистке ультразвуком.
3. Электронной промышленностью используется при обработке старых монтажных плат, механическим воздействием невозможно очистить элементы радиотехники, существует вероятность повредить важные соединения.
4. Химическая промышленность определила устройство как возможный механизм ускорения процессов путем кавитационных воздействий.
5. Автомобильная промышленность и типографические станции применяют ультразвуковые машины для промывки механизмов и узлов.

Также устройство широко используется автосервисами при очистке карбюраторов, инжекторов, дроссельных заслонок. В некоторых сервисных центрах по ремонту мобильных устройств применяется ванна для очистки плат от наростов припоя с мелких деталей.

Правила выбора

Перед выбором ванны следует обратить внимание на множество параметров, основные из которых при неправильном выборе могут исключить выполнение работ. От размеров устройства напрямую зависит его цена, мощность. Некоторые модификации оснащены сенсорными панелями для облегченного управления. Очистка небольших предметов не требует увеличенного объема чаши, наоборот, повышенный объем требует большего расхода жидкости, которую невозможно использовать вторично.

Одним из важных критериев является наличие нагревательного элемента, который поддерживает температуру жидкости в определенных рамках. Подогрев производится для более быстрого процесса, экономии времени на очистку изделия. Таймер позволит задавать определенное время, оповещать при окончании работ.

Необходимо обратить внимание на наличие комплектом специальных зажимов и корзинок, которые облегчат погружение детали в емкость.

Ремонт ультразвуковой ванны

Вне зависимости от качества устройства, применение в агрессивной среде вызывает потребность к ремонту. Техническое обслуживание и ремонт ультразвуковой ванны доступно не каждым сервисом, ввиду отсутствия квалификации мастеров.

Самостоятельный ремонт механизма включает в себя предварительный визуальный осмотр. Поверхностный анализ начинается с проверки кабеля на наличие пробоев, отсутствие течи жидкости и громыханий внутри корпуса, после этого необходимо проверить:

• электронную плату, прикреплённую в нижней части механизма;
• элементы питания;
• пьезоизлучатель;
• сетевой выключатель или таймер.

Диагностика УЗ ванны

Диагностика определенного узла может быть выполнена самостоятельно, лучшим будет возможность установки вышедшего из строя элемента на другой аппарат. В некоторых инструкциях описано, как последовательно проводить техобслуживание, лучше для безопасной работы и быстрого эффекта следовать рекомендациям производителя.