Раньше сложные и стойкие пятна и загрязнения на твердых поверхностях приходилось удалять с большим трудом. Мало того, что требовались значительные физические усилия, так еще и приходилось использовать грубые абразивные материалы или стальные щетки. Они часто царапали и повреждали поверхность, а необходимость использования горячей воды создавала вред и риск для работников.
Сейчас есть куда более безопасное и намного более эффективное решение: ультразвуковая мойка. Очистка с помощью ультразвуковых волн быстро получила признание и распространение в самых различных отраслях, от косметологических клиник и медицинских учреждений, до промышленного производства и автомобильного ремонта. Главное достоинство этой технологии – минимальные усилия при максимальном результате.
Как работает ультразвуковая ванна
Как понятно из названия, эта технология полагает на ультразвук. Электрическая энергия от электросети, генератора или аккумулятора подается на специальные акустические излучатели. Те, в свою очередь, генерируют звук нужной частоты. Ультразвуком при этом называются особо высокие частоты, неразличимые для человеческого уха. Но то, что мы их не воспринимаем на слух, не значит, что у них нет физического эффекта.
Как известно, звуки на самом деле это просто волны, которые распространяются в среде. Для нас это обычно атмосфера, воздух. Чем меньше промежуток между отдельными колебаниями этих волн, тем больше частота. И распространяться они могут не только в газообразной среде, вроде воздуха, но и в жидкости, и даже в твердых материях. По этой причине ультразвуковая мойка заполняется специальным раствором, в который опускают омываемые предметы. В жидкой среде ультразвук распространяется быстрее и потому сохраняет кинетическую энергию для воздействия на слои грязи.
Важно, чтобы на пути звука был минимум препятствий. Волны имеют свойство огибать предметы на пути, но эта их способность ограничена. Поэтому для погружения очищаемых предметов используют специальные корзины-сети из проволоки. Просто опустить на дно их тоже нельзя: надо, чтобы звук мог воздействовать с максимального числа направлений, в том числе снизу, для лучшего эффекта.
Важным критерием работы является частота. Ультразвуковые волны начинаются от 20 килоГерц. Но в зависимости от типа проводимой мойки, используют один из двух диапазонов:
-
Низкий диапазон. От 20 до 50 килогерц. Используется для промышленной или даже бытовой очистки для достижения баланса между интенсивностью и мягкостью обработки. При нем создаются особо крупные пузырьки воздуха и сильное давление, разрушающие органическое загрязнение и его клетки.
-
Высокий диапазон. От 50 до 100 килогерц. Обладает особо интенсивным эффектом и позволяет точную очистку.
Помимо этих базовых свойств ультразвука, есть еще целый ряд дополнительных явлений, вызванных его волнами и их распространением в моющем растворе. Они включают в себя акустический поток, кавитацию, звуковое давление и так далее.
Кавитация
Под действием звуковых волн и колебаний жидкой среды в ней образуются маленькие пузырьки сжатых газов. Пузырьки неизбежно схлопываются, что создает гидравлический удар. Он позволяет удалять загрязнения с повышенной эффективностью.
Кавитация связана с частотой акустических волн. Чем выше частота, тем меньше пузырек и тем более маленькие частицы загрязнений он может эффективно снять с поверхности при схлопывании. Более крупные пузырьки подойдут для крупных и заметных загрязнений. Но имеется минимальный порог эффективной очистки, зависящий от их размера и конкретного типа грязи.
Другие физические явления
Дополнительные показатели работы ультразвука включают в себя:
-
Акустические потоки. Они являются турбулентными потоками волн в среде, появляющимися из-за столкновения звука с неровностями на поверхности обтекаемых тел;
-
Звуковое давление. Звук направляет и повышает уже имеющееся давление среды в одном векторе, эффективно усиливая его;
-
Капиллярный эффект. Сочетание пузырьков кавитации, потоков и давления заставляет жидкость втягиваться в любые зазоры и щели, вымывая грязь даже из них.
Что важно для эффективности очистки
Чтобы обеспечить нужный результат в результате ультразвуковой мойки, нужно учесть несколько факторов:
-
Правильный состав моющего средства. В зависимости от типа (органическое, неорганическое и т.д.), состава, глубины проникновения и возраста загрязнения, наилучшего эффекта помогут добиться разные химические составы, заливаемые в ванную;
-
Правильная сборка устройства. Излучатели должны обеспечивать максимально покрытие полезного объема со всех направлений выпускаемыми волнами. также они должны быть герметичны, надежно закреплены и оборудованы необходимыми датчиками и прочими компонентами. Обычно все эти элементы в металлических прочных корпусах крепятся с внутренней стороны днища.
-
Предварительное тестирование. Все платы и детали, а также ПО автоматических устройств должны пройти предварительную проверку и тестовое использование в сухих для выявления неполадок и предотвращения коротких замыканий при нарушении герметичности электрического оборудования.
Преимущества
Есть несколько ключевых преимуществ, из-за которых люди выбирают именно этот метод очистки:
-
Высокая эффективность с загрязнениями почти любой сложности;
-
Универсальность использования – от бытового применения до производства;
-
Звуковые волны обрабатывают объекты даже самых сложных форм;
-
Выгодный расход электроэнергии при сравнении с другими моющими агрегатами;
-
Бережный подход сохраняет целостность предметов, эффективно повышая их долговечность;
-
Автоматизация работы делает процесс быстрее и легче, позволяя эффективно использовать имеющееся время;
-
Отсутствие токсичных химикатов в растворах и сверхвысоких температур (а также отсутствие необходимости погружать руки в рабочую среду для самостоятельной уборки) делают работу с этим устройством безопаснее.
Выбор ультразвуковой ванны
Чтобы выбрать подходящую для ваших целей, задач и возможностей ультразвуковую ванну, нужно учесть два фактора:
-
Объем. Чем более крупные детали и объекты предстоит обрабатывать, тем больше нужен объем контейнера. Есть размеры под любые нужды – от 0,7 до 100 литров;
-
Удельная мощность. Измеряется в ваттах на литр. Чем больше объем, тем более мощной должна быть установка для эффективной работы. Оптимальный баланс – около 30 ватт на литр.
Также важны дополнительные функции, которые могут быть встроены в ультразвуковую мойку:
-
Таймер контролирует время мытья, автоматически выключая излучатели по его завершению;
-
Нагрев повышает температуру моющего раствора, что обычно усиливает его свойства;
-
Встроенный слив, особенно на ванных объемом от 6 литров, облегчает удалений и замену отработанного раствора;
-
Дегазация захватывает газы из рабочей среды, позволяя усилить акустическое давление, капиллярный эффект и стимулируя этим процесс очистки.
Эти и другие функции не только усиливают эффективность ультразвуковой очистки, но также повышают цену устройства. Также есть две дополнительных особых функции, влияющих на работу агрегата: импульсная очистка и модуляция.
Режим импульсной очистки
Обычно ультразвуковая очистка полагается на многочисленные колебания, идущие на протяжении достаточно долгого времени. Импульсная очистка же предназначена для удаления наиболее стойких загрязнений динамичным способом. В основе ее механики создание излучателями высокочастотных сильных волн за очень короткий промежуток времени. В результате они складываются в единый ударный импульс, а энергетическая эффективность установки повышается на 20%.
Этот акустический удар обладает двойным эффектом. С одной стороны, он очень быстро разрушает любые слои грязи на поверхности, создает усиленную кавитацию, помещает пузырьки вглубь любых щелей и неровностей. С другой стороны, такой мощный звуковой резонанс вызывает микротрещины и нарушает целостность предмета, поэтому использовать его надо осторожно.
Учитывая это, режим импульса лучше применять лишь по необходимости и с осторожностью, нажимая соответствующую кнопку на оборудованных им агрегатах. Также надо учитывать, что повышение мощности инвертора на 20% за очень короткий промежуток времени может быть слишком большой нагрузкой для некоторых электросетей, а потому не рекомендуется к использованию в домашних условиях.
Функция модуляции
Другая важная функция – модуляция, или настройка ультразвуковой волны. По сути, волна – это сигнал, и его характеристики можно изменить. Это необходимо, чтобы добиться более эффективного распределения акустики в рабочей среде. Дело в том, что чем более крупным и сложным с точки зрения формы является омываемый предмет, тем больше риск, что он разобьет волны, и они не достигнут всех точек поверхности или же они будут обработаны неравномерно.
Чтобы наиболее эффективно удалять загрязнения, волны должны распределяться равномерно. Помочь с этим призвана модуляция – тонкая настройка параметров и характеристик ультразвука, от частоты до интенсивности и мощности. Она позволяет рассчитать, покрывают ли излучатели на данный момент всю поверхность объектов внутри ванной, и если нет, настроить параметры так, чтобы получить оптимальный результат
