Ultralydsrensning

Ultralyd

Lyd kan blot være mekaniske vibrationer i faste, flydende og gasformige komprimerbare medier. Når lydbølgerne udbreder sig, nærmer partiklerne i mediet sig hinanden og fjerner sig fra hinanden. Som et resultat opstår områder med reduceret og øget tryk. Frekvensen repræsenteres af antallet af udsving i densitet eller tryk pr. sekund. Frekvensen af ultralydsbølger begynder ved den øvre grænse for menneskets høreområde, dvs. ved 20 kHz.

Brug af ultralyd

• Ekkograf og ekkokardiograf
• US-rensere og US-vaskelinjer
• US-stenknusere
• US-stålskærere
• Sonar
• US-sirener
• US-svejsning, skæring, knusning
• US-fordampere
• US-belægningstykkelsesmålere, materialer og uregelmæssigheder i dem
• Og meget mere.

Ultralydsrensning

Ultralydsrensning er en af de mest moderne måder at fjerne snavs på i dag. Det fjerner også snavs i områder, der er svære at komme til, såsom forskellige hak, smalle kanaler og revner, små huller, overlappende overflader (sakse) og hule genstande med en smal åbning, såsom pipetter, nåle osv., uden at skade det rengjorte område. For bedre effektivitet kræves der hverken manuelt arbejde eller høje koncentrationer af rengøringsmidler. Det kan være tilstrækkeligt at bruge almindeligt vand og vandbaserede, miljøvenlige rengøringsmidler.

Turbulens, varme (absorption) og akustiske strømme opstår i nærvær af ultralyd i væsken. Samtidig fortykkes væsken og fortyndes. Væsken i den fortyndede del nedbrydes på grund af inelastisk opførsel og intern ustabilitet forårsaget af urenheder og gasser. Kritisk lavt tryk resulterer i dannelse og vækst af akustiske kavitationsbobler. Boblen kan være tom (ufuldstændigt vakuum), kan indeholde gas eller damp, eller en kombination af begge. Det skal bemærkes, at kogepunktet er lavere ved lavere tryk.

I den fortykkede del af væsken, når trykket er højere, stopper væksten af boblen og begynder at falde. Stabile kavitationsbobler ændrer kun størrelse, når trykket ændrer sig.

Imidlertid bryder ustabile bobler op i mindre bobler meget hurtigt, når de når en vis størrelse, som afhænger af amplituden og frekvensen af ultralydet. Samtidig skaber de mikroskopiske chokbølger. Slagene spreder sig til de genstande, der er i rensebadet, og fjerner dermed snavs fra dem. Bobler, der ikke imploderer ved et trykændringspunkt, ændrer størrelse eller pulserer. I deres bevægelse øger de deres kemiske virkning (emulgering) og fjerner snavs.

Når de dannes under et lag af snavs, kan de bryde dette lag ved at pulserer. Stabile kavitationsbobler kan også implodere under en næste cyklus. Ud over virkningen af implosionen er der høje lokale temperaturer (5000 ° C), som bidrager til en hurtigere kemisk reaktion eller en hurtigere fjernelse af snavs.

Faktorer, der påvirker intensiteten af rensningen

Følgende faktorer påvirker intensiteten af ultralydsrensning:

• Rengøringsmiddel- Det valgte rengøringsmiddel forbedrer i høj grad effekten af ultralydsrensning. Midlet vælges i henhold til basismaterialets type og snavsets art. Generelt er demineraliseret vand også godt til rensning, da det mangler ioner. Sidstnævnte opnås fra snavset under rengøringsprocessen.
• Væsketemperatur – Temperaturstigning medfører en stigning i den kemiske aktivitet af et kemikalie. Elimineringen af fanget luft i rengøringsmidlet øges også. På den anden side har højere temperatur også en negativ effekt ved at reducere rengøringseffekten. Årsagerne er faldet i væskens viskositet, faldet i overfladespænding og stigningen i damptryk. Vandige opløsninger har maksimal effektivitet ved en temperatur på 45 til 55 ° C. Generelt finder rengøringsprocessen et kompromis med hensyn til kavitationsmodstand af snavset og det kemiske reaktionsmiddel for rengøringsmidlet til snavset.
• Overfladespænding i vand - Øget overfladespænding gør det sværere for bobler at vokse, men intensiteten af sammenbruddet øges. Dette betyder, at implosionen udsender mere energi. En sådan væske har en lavere vådhedsfaktor, hvilket kan gøre rengøringen dårligere. Et rengøringsmiddel med en mindre vådhedsfaktor dækker den genstand, der skal renses, med sværere. Lavere overfladespænding letter væksten af kavitationsbobler, men de udsender mindre energi, når implosionen finder sted. En gennemsnitlig værdi bør opnås. Overfladespænding reduceres ved at tilsætte et middel, der øger vådhedsfaktoren.
• Væskens densitet - Væskens densitet har meget lidt effekt på erosionens aktivitet. Væske med høj densitet kaviteterer ikke. Kavitationsdannelse kræver meget ultralydsenergi.
• Væskens viskositet - Viskositeten i en væske har ikke en stor effekt på rensningens intensitet. Ved meget høj væskeviskositet øges trykket af chokbølgen forårsaget af boble-implosionen. En dårlig egenskab ved en højviskøs væske er den dårligere belægning af de dele, der rengøres. Samtidig kræves der mere energi for at danne kavitationsbobler, da det delvist absorberes af væsken med højere viskositet. En væske med højere viskositet bruges til at rense snavs, der er stærkt bundet til basismaterialet og er meget modstandsdygtig over for kavitationsdannelse.
• Væskens kohæsivitet - Væskens kohæsivitet eller den tiltrækkende interatomære (intermolekylære) kraft bestemmer kavitationspunktet. En væske med større kohæsivitet kræver mere energi for at generere kavitationsdannelse.
• Damptryk - Damptrykket har en betydelig effekt på rensningens intensitet, da det påvirker boblens kontraktionsenergi. Højere damptryk reducerer signifikant intensiteten af mikroskopiske chokbølger ved implosion. Jo lavere damptryk, jo højere intensitet, men det kan forhindre implosion med utilstrækkelig mængde ultralydsbølgeenergi (stabil kavitationsboble).
• Væskens gasindhold - Væske med højt opløst gasindhold har en lavere rengøringseffektivitet. Blandingen af gas og damp i kavitationsboblen øger trykket i den og mindsker dens påvirkning ved implosion. Gassens type eller dens nedbrydelighed spiller også en vigtig rolle. Ved ultralydsrensning skal også de gasers egenskaber over væskens overflade analyseres, hvor ultralydsrensningen udføres. Dette er især vigtigt i lukkede rense-systemer, hvor der pålægges øget statisk tryk.
• Effekt af statisk tryk på erosionaktivitet - Højere statisk tryk øger kavitationsboblens kraft, samtidig med at det reducerer antallet af bobler. Øgning af statisk tryk kræver mere ultralydsenergi.
• Mængden af genstande i rensebadet - Mængden af genstande i rensebadet bør ikke overstige 50% af rengøringsvæskens volumen. Ellers reduceres effektiviteten af den ultralydsrenende proces på grund af en betydelig ændring i tryk og energitab, som overføres til væsken, hvilket reducerer væskens energi. Det betyder, at snavs ikke fjernes effektivt fra objekterne.