Ultraschall

Der Schall ist eine Konsequenz von mechanischen Schwingungen in festen, flüssigen und gasförmigen kompressiblen Medien. Während sich die Schallwellen ausbreiten, nähern und entfernen sich die Partikel des Mediums voneinander. Infolgedessen werden Bereiche mit verringertem und erhöhtem Druck erzeugt. Die Anzahl der Dichte- oder Druckschwankungen pro Sekunde ist ein Maß für die Frequenz. Die Frequenz der Ultraschallwellen beginnt an der oberen Grenze des menschlichen Hörbereichs, also bei 20 kHz.

 

Anwendung von Ultraschall

  • Echographen und Echokardiographen
  • US-Reiniger und US-Waschlinie
  • US Kalksteinzerstörer
  • US-Stahlvergütung
  • Sonare
  • US Sirenen
  • US Schweißen, Schneiden, Zerkleinern
  • US Verdampfer
  • US Messgeräte für die Stärke der Ablagerungen, Materialien und deren Unregelmäßigkeiten
  • Usw.

Ultraschallreinigung

Ultraschallreinigung ist heute eine der modernsten Methoden, um Schmutz zu entfernen. Es entfernt auch Schmutz in Bereichen, die schwer zugänglich sind, wie z. B. verschiedene Kerben, enge Kanäle und Spalten, winzige Löcher, überlappende Oberflächen (Scheren) und hohle Objekte mit einer engen Öffnung, wie Pipetten, Nadeln usw., lassen jedoch den gereinigten Bereich unbeschädigt. Es erfordert keine manuelle Arbeit oder hohe Waschmittelkonzentrationen um effizienter zu sein. Gewöhnliches Wasser kann ausreichen, oder auf Wasser basierende und naturfreundliche Reinigungsmittel.

Ist Ultraschall in der Flüssigkeit vorhanden, treten Turbulenzen, Wärme (Absorption) und Schallströmungen auf. Gleichzeitig verdickt und verdünnt sich die Flüssigkeit. Flüssigkeit im verdünnten Teil zerfällt aufgrund von Unelastizität und innerer Instabilität, die durch Verunreinigungen und Gase verursacht werden. Kritisch niedriger Druck führt zur Bildung und Wachstum von akustischen Kavitationsblasen. Die Blase kann leer sein (unvollständiges Vakuum), Gas oder Dampf enthalten oder eine Kombination aus beiden. Es ist zu beachten, dass bei niedrigerem Druck der Siedepunkt niedriger ist.

In dem verdickten Teil der Flüssigkeit, also wenn der Druck höher ist, hört das Wachstum der Blase auf und verkleinert sich. Stabile Kavitationsblasen verändern nur ihre Größe, wenn sich der Druck ändert.

 

 

Unstabile, bei einer bestimmten Größe, die von der Amplitude und Frequenz des Ultraschalls abhängt, brechen jedoch sehr schnell in kleinere Blasen auf. Gleichzeitig erzeugen sie Mikroschockwellen. Die Schläge breiten sich auf Gegenstände aus, die sich in der Reinigungswanne befinden, und entfernen so Schmutz. Blasen, die bei Druckänderung nicht implodieren, verändern ihre Größe bzw. pulsieren. Dabei erhöhen sie ihre chemische Wirkung (Emulgierung) und entfernen Schmutz durch ihre Bewegung.

 

 

Wenn sie unter einer Schmutzschicht erzeugt werden, können sie durch Pulsieren die Schmutzschicht aufbrechen. Für den nächsten Zyklus können auch stabile Kavitationsblasen implodieren. Neben den Auswirkungen der Implosion treten hohe lokale Temperaturen (5000 ° C) auf, die zu einer schnelleren chemischen Reaktion oder einer schnelleren Schmutzentfernung beitragen.

Faktoren, die die Intensität der Reinigung beeinflussen

Die folgenden Faktoren beeinflussen die Intensität der Ultraschallreinigung:

  • Reinigungsmittel - Der ausgewählte Reiniger verstärkt die Wirkung der Ultraschallreinigung erheblich. Das Mittel wird entsprechend der Art des Grundmaterials und Typs des Schmutzes ausgewählt. Demineralisiertes Wasser ist im Allgemeinen auch gut zum Reinigen geeignet, da es einen Mangel an Ionen aufweist. Es erlangt sie während des "Schmutz" -Reinigungsprozesses.
  • Flüssigkeitstemperatur - Temperaturen führen zu einer Erhöhung der chemischen Aktivität einer Chemikalie. Die Beseitigung von Lufteinschlüssen im Reinigungsmittel wird ebenfalls erhöht. Andererseits haben höhere Temperaturen auch einen Nachteil, sie verringern nämlich denn Reinigungseffekt. Die Gründe sind die Abnahme der Viskosität der Flüssigkeit, die Abnahme der Oberflächenspannung und die Zunahme des Dampfdrucks. Wässrige Lösungen haben maximale Effizienz bei einer Temperatur von 45 bis 55 ° C. Im Allgemeinen beeinträchtigt der Reinigungsprozess die Kavitationsbeständigkeit des Schmutzes und die chemische Reaktion des Reinigers auf den Schmutz.
  • Flüssigkeit Oberflächenspannung - Durch Erhöhen der Oberflächenspannung können Blasen schwerer wachsen, die Schrumpfungsintensität nimmt jedoch zu. Dies bedeutet, dass die Implosion mehr Energie abgibt. Eine solche Flüssigkeit hat einen geringeren Dämpfungsfaktor, was den Reinigungseffekt verschlechtert. Es ist schwieriger für ein Reinigungsmittel mit einem geringeren Dämpfungsfaktor den zu reinigenden Gegenstand zu umspülen. Eine geringere Oberflächenspannung erleichtert das Wachstum von Kavitationsblasen, sie geben jedoch weniger Energie ab, wenn die Implosion auftritt. Mittelwerte sollten gefunden werden. Die Oberflächenspannung wird durch Zugabe eines Mittels verringert, das den Benetzungsfaktor erhöht.
  • Flüssigkeitsdichte - Die Flüssigkeitsdichte beeinflusst die Erosionsaktivität nur sehr wenig. Flüssigkeit mit hoher Dichte kavitiert nicht. Kavitation erfordert viel Ultraschallenergie.
  • Flüssigkeit Viskosität - Die Viskosität der Flüssigkeit hat keinen wesentlichen Einfluss auf die Reinigungsintensität. Bei sehr hoher Flüssigkeit Viskosität steigt der durch die Blasenimplosion verursachte Druck der Stoßwelle an. Ein schlechtes Merkmal von hochviskosen Flüssigkeiten ist die schlechtere Umspülung der zu reinigenden Teile. Gleichzeitig wird zur Bildung der Kavitation mehr Energie benötigt, da diese von der höherviskosen Flüssigkeit teilweise absorbiert wird. Flüssigkeit mit Höherviskose wird zur Reinigung von Schmutz verwendet, der fest mit dem Grundmaterial verbunden und sehr kavitationsbeständig ist.
  • Flüssigkeit Kohäsivität - Die Kohäsivität der Flüssigkeit oder eine attraktive interatomare (intermolekulare) Kraft bestimmt den Kavitationspunkt. Eine Flüssigkeit mit größerer Kohäsivität benötigt mehr Energie, um Kavitation zu erzeugen.
  • Dampfdruck - Der Dampfdruck hat einen erheblichen Einfluss auf die Reinigungsintensität, da es sich auf die Kontraktionsenergie der Blase auswirkt. Ein höherer Dampfdruck verringert die Intensität der Mikroschockwelle bei der Implosion erheblich. Je niedriger der Dampfdruck ist, desto höher ist die Intensität, sie kann jedoch passieren, um eine Implosion mit einer unzureichenden Menge an Ultraschallwellenenergie (stabile Kavitationsblase) zu verhindern.
  • Gasmenge in der Flüssigkeit - Flüssigkeit mit hohem Gehalt an gelöstem Gas hat eine geringere Reinigungswirkung. Das Gemisch aus Gas und Dampf in der Kavitationsblase erhöht den Druck im Inneren und verringert die Aufprallkraft beim Implodieren. Die Art des Gases oder seine Abbaubarkeit spielt ebenfalls eine wichtige Rolle. Bei der Ultraschallreinigung müssen auch die Eigenschaften des Gases über der Oberfläche der Flüssigkeit analysiert werden, in der die Ultraschallreinigung durchgeführt wird. Dies ist besonders wichtig bei geschlossenen Reinigungssystemen, bei denen ein erhöhter statischer Druck angewendet wird.
  • Auswirkung des statischen Drucks auf die Erosionsaktivität - Ein höherer statischer Druck erhöht die Leistung der Kavitationsblase und verringert gleichzeitig deren Menge. Zur Erhöhung des statischen Drucks wird mehr Ultraschallenergie benötigt.
  • Anzahl der Objekte in der Reinigungswanne - Die Anzahl der Objekte in der Reinigungswanne sollte nicht 50% des Volumens der Reinigungsflüssigkeit überschreiten. Neben der Besetzung der Reinigungswanne ist auch die Platzierung der gereinigten Gegenstände in der Wanne wichtig. Es ist notwendig zu wissen, wo sich die Ultraschallwandler befinden.
  • Ultraschallfrequenz - Die Größe der vom Ultraschallgenerator erzeugten Frequenz hängt von der Größe der Kavitationsblasen ab. Mit zunehmender Frequenz entstehen mehr Kavitationsblasen, die jedoch kleiner sind. Dadurch können sie weniger Energie abgeben. Die höhere Frequenz ermöglicht somit die Reinigung empfindlicherer Objekte (Halbleitertechnologie, empfindlicher Schmuck,...) oder liegt eher im Bereich der Spülung eines bereits gereinigten Objekts. Eine höhere Frequenz ist auch effektiver bei der Reinigung von Schmutzpartikeln in der Größenordnung von einigen µm. Eine niedrigere Frequenz ist jedoch nützlicher für Schmutz mit starken Kohäsionskräften und Kohäsionskräften mit Basismaterial. Es ist zu beachten, dass durch starke Kavitation auch das Grundmaterial abgeführt wird und die Verteilung der Kavitationsblasen im Bad weniger gleichmäßig ist.
  • Signal Amplitude (Leistung) oder Schalldruck - Durch Erhöhen der Leistung wird auch die Kavitationsleistung erhöht. Durch Erhöhen des Schalldrucks erhöht sich die Wachstumszeit der Kavitationsblase, die das Intervall ihrer Abnahme überschreiten kann. Infolgedessen nimmt die Amplitude der durch die implodierte Blase erzeugten Stoßwelle ab (erstickt).
  • Aufstellung gereinigter Teile – Die gereinigten Teile sollen vollständig eingetaucht werden. Es wird empfohlen, dass sie mindestens einige Zentimeter von der Flüssigkeitsoberfläche entfernt sind. Sie sollten auch nicht direkt auf dem Boden der Wanne platziert werden, da dies verhindern kann, dass Energie an das Wasser abgegeben wird. Infolgedessen können an den Wechselrichtern hohe Temperaturen erzeugt werden, die sie beschädigen können. Die gereinigten Teile sollten mindestens so einen Abstand haben, dass das Reinigungsmittel zwischen ihnen hindurchgeht. Abstand ist besonders wichtig in sensiblen Bereichen, in denen sichtbare Kratzer entstehen können, wenn die beiden Teile aneinander gerieben werden.

Empfehlungen für das Waschen mit Ultraschall

  • Vor dem ersten Waschen in frischer Flüssigkeit wird empfohlen, den Ultraschall mindestens 15 Minuten oder länger laufen zu lassen, damit das Wasser entgasen kann (Entgasung).
  • Es wird empfohlen, im Temperaturbereich zwischen 45 - 55 ºC zu waschen, wo die maximale Reinigungswirkung liegt.
  • Beim Waschen von hohlen Gegenständen und Schläuchen muss darauf geachtet werden, dass das Wasser vollständig die Oberfläche umfasst. Es ist darauf zu achten, dass keine Lufteinschlüsse vorhanden sind.
  • Nach dem Waschen mit Ultraschall sollten die Gegenstände unter fließendem Wasser abgespült werden. Demineralisiertes Wasser wird empfohlen. Die Übergabe von Gegenständen muss so schnell wie möglich erfolgen, um sie nicht zu trocknen.
  • Bei stark verschmutzten Gegenständen wird Ultraschallwäsche mit einem starken Reiniger und anschließendes Spülen mit fließendem Wasser empfohlen. Bei dem nächsten Schritt sollte mit Ultraschall mit einem weniger aggressiven Reinigungsmittel gewaschen, mit entmineralisiertem Wasser gespült und mit warmer Luft getrocknet werden.
  • Wenn sich auf dem zu reinigenden Objekt viele kleine Kanäle befinden, die Wassertropfen enthalten können, empfiehlt es sich, das Objekt nach dem Spülen und Trocknen mit heißer Luft mit gefilterter Druckluft zu spülen.
  • Es wird empfohlen, die Reinigungsflüssigkeit regelmäßig auszutauschen. Das Intervall wird durch Validierung des Reinigungsprozesses bestimmt.
  • Es wird empfohlen, Validation der Reinigung durchzuführen und mindestens einmal im Jahr die richtige Kavitationsstärke in einem Ultraschallreiniger zu messen.
  • Es ist nicht ratsam, kaltes Wasser (oder umgekehrt) in ein heisses Bad einzugießen, da dies die Lebensdauer des Ultraschallreinigers verkürzt.
  • Es wird nicht empfohlen, Gegenstände direkt auf den Boden des Bades zu legen, da dies die Wirkung des Ultraschallwaschens verringert und den Reiniger beschädigen kann.

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