Принцип работы ультразвуковой ванны

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 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 0 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?

Если вас заинтересовал принцип очистки при помощи ультразвука, желаете восполнить пробелы кругозора в этом вопросе, чтобы выяснить все преимущества таких приборов, узнать больше о специфике применения и технических нюансах, то прочитайте внимательно эту статью.

Что это такое

Из школьной программы все мы знаем, что ультразвук — это колебания, которые не слышны человеческому уху, но правильное использование его привело ученых разных стран к фантастическим открытиям. Ультразвуковые ванны способны очистить любые предметы от мельчайших загрязнений. Если вы помните, в конце прошлого века появилась реклама, где постоянно показывали уникальный малогабаритный прибор, который способен заменить стиральную машину.

Многие обыватели думали, что это очередная акция по выманиванию денег из пользователей, но это не так — это был первый бытовой ультразвуковой прибор, способный очистить белье за рекордно короткое время. При этом используется эффект кавитации, когда на поверхности ткани появляются миллионы воздушных пузырьков, лопаясь, они очищают поверхность от загрязнений, т. к. микровзрыв каждого из них довольно сильный.

Ультразвуковое современное устройство имеет следующие основные детали:

1. Емкость с объемом 0,5-30 литров.
2. Излучатель, работающий в диапазоне 20-40 кГц, он располагается снаружи, под дном устройства и управляется электронным блоком. Его задача — преобразовывать электрические колебания, которые создает ультразвук, в механические, передавая их в жидкость ванны через стенки.
3. Генератор — именно он служит источником появления ультразвуковой вибрации.
4. Нагревательный элемент — его задача поддерживать постоянную температуру жидкости в +70°C. Такой элемент не всегда входит в конструкцию моделей, но реально помогает лучше очищать любые поверхности.

В качестве наполняющей жидкости используют воду, спирт, некоторые виды топлива, но с ними надо работать крайне осторожно, потому что они взрывоопасны. В домашних условиях делают раствор на основе горячей воды и стирального порошка без абразивных частиц и эффекта отбеливания.

Принцип работы

Как мы уже упоминали ранее, такое изделие работает по созданию мириады мелких пузырьков воздуха, которые, взрываясь, очищают труднодоступные места от посторонних наслоений. В лабораториях такие ванны используют для ускорения эмульгирования, растворения с перемешиванием, экстракции и т. д., а также как очистка лабораторной посуды от использованных реактивов.

Область применения

В медицине такие приборы используются для очистки хирургических инструментов от загрязнений биологического характера, при подготовке их к последующей обработке длительным кипячением. Используют их в стоматологических клиниках, лабораториях различного профиля.

Активно ультразвуковые очистители используются и во многих сферах:

1. В машиностроении они играют роль агрегата, удаляющего загрязнения с труб и особо крупных деталей после их окончательной шлифовки и полировки.
2. Широкое применение они находят в ювелирном деле, когда необходимо очистить драгоценности, утратившие презентабельный вид, например, серебро с годами тускнеет.
3. В типографиях в таких ваннах очищают детали принтеров и других устройств, ответственных за печать.
4. Производство электронных устройств — для очистки кварцевых и кремниевых пластин.
5. В СТО с их помощью очищают форсунки, инжекторы и фильтры тонкой очистки.

Упавший в воду мобильный телефон можно восстановить, если промыть электронную плату в ультразвуковом очистителе, что и делают в центрах сервиса. Мастер удаляет с нее все детали, которым нежелателен контакт с водным раствором, опускает плату в ванночку и установит нужную частоту. Через десять минут все функции вашего мобильного устройства восстановятся.

Как выбрать

Сегодня производители наводнили рынок сбыта ультразвуковыми ваннами небольшого размера, потому что именно этот вид пользуется большим спросом.

При выборе аналогичного устройства специалисты советуют обращать особое внимание на такие параметры:

1. Частотный диапазон — чем выше частота, тем активнее происходит бурление раствора, а это способствует более качественному удалению загрязнений из труднодоступных мест. Для медицинских учреждений приобретают изделия с частотой не ниже 70 кГц.
2. Размер внутренней емкости. Чтобы подобрать оптимальный вариант, надо заранее выяснить, какого максимального размера будут очищаться детали, нельзя забывать о таком нюансе, что идеальное расположение — это на расстоянии 30 мм от дна. Все крупногабаритные предметы для очистки располагаются в подвешенном состоянии или находятся в специальной корзине из пластика, которая идет в комплекте — этим исключается возможное повреждение оборудования.
3. Подогрев жидкости. Не секрет, что нагревание ускоряет процесс очистки, поэтому для идеального очищения многие производители оборудовали ванночки нагревательными элементами, чтобы создать внутри температуру до 65 градусов.
4. Таймер — его присутствие обязательно, потому что это повышает эффективность использования прибора. Установив время очистки, пользователь может заниматься другими делами, пока прибор работает над очисткой деталей.
5. Ополаскивание встречается не во многих моделях, но желательно, чтобы такая опция присутствовала, потому что после основной очистки на деталях остается налет от раствора и желательно его удалять сразу, пока они находятся в нагретом состоянии.
6. Автоматика включения/выключения повышает стоимость изделия, но она же и продлевает срок максимального использования. Каждый аппарат придирчиво относится к используемым растворам и имеет индивидуальную инструкцию безопасного использования.

Если вы желаете долго эксплуатировать изделие, но опасаетесь случайно повредить определенные функции из-за использования неверно составленного раствора, например, используя нефильтрованную воду, то лучше выбрать аппарат с автоматикой отключения.

Рейтинг

BAKU BK-3A (0.50L/30W) BK-3A

• Материал:
• корпуса — пластик
• внутреннего бака — нержавеющая сталь
• Тип управления: электронный
• Потребляемая мощность: 30 Вт
• Частота ультразвука: 40 кГц
• Объем бака: 0,5 л
• Габариты: 220х250х160 мм
• Вес: 0,8 кг
• Гарантия: полгода
• Производитель: КНР

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.