Что такое ультразвуковые ванны: области применения и принцип действия. Отзывы дизелиста и стоматолога
Ультразвуковая гидродинамическая очистка становится всё более популярной в промышленности, медицине и сфере различных услуг. Причин тому несколько. Во-первых, технология помогает эффективно удалять труднодоступные загрязнения, включая жир, масло, щелевую ржавчину, нагары и прочие дефекты. Во-вторых, в процессе обработки отсутствует механическое трение, что предотвращает повреждение очищаемых деталей. Это особенно важно для компонентов и комплектующих с чувствительным покрытием или имеющих сложную геометрию. Организовать на своём предприятии УЗ-обработку предметов вы сможете с помощью ультразвуковых ванн или моек. Это оборудование представлено на рынке развёрнутым ассортиментом, с разными габаритами под различные задачи.
Что такое ультразвуковые ванны
Ультразвуковая ванна — это специальная установка, использующая ультразвуковые волны для очистки и обработки различных предметов с помощью кавитации. Обычно имеет резервуар из нержавеющей стали, или других кавитационностойких материалов, для воды или специальных растворов. На днище ванны или по периметру размещены ультразвуковые преобразователи (излучатели). Через них, с помощью генератора ультразвука, в раствор подаются колебания высокой частоты (обычно от 20 до 80 кГц), создавая вибрационные волны, превращая электрическую энергию в ультразвуковые колебания. Управляются УЗ-ванны автоматикой или полуавтоматикой. Их конструкция может быть настольной, стационарной или мобильной. Последняя оснащается роликами для удобного перемещения между цехами.
Технология ультразвуковой очистки
Технология гидродинамической кавитации появилась ещё в 1960-х гг. Но именно в последние 5–10 лет стала доступной для широкого круга пользователей. При своей высокой эффективности она требует достаточно низких расходов на организацию рабочих процессов.
С её помощью можно удалять:
- Затвердевшее слои жиров, масел, пасты и др.
- Защитные покрытия, используемые для консервации.
- Коррозийные продукты: ржавчина, окислы, питтиниги.
- Плотные покрытия: пыли, частиц металла и абразива, нагара, нерастворимые неорганические соединения, водорастворимые или частично растворимые соединения органического характера (кровь, белок, соли и пр.).
Ультразвуковые волны вызывают эффект кавитации — образование мельчайших пузырьков в растворе, которые взрываются под действием ультразвука. При их разрыве происходит мощная механическая энергия (кавитация), которая создаёт сильные микроудары по поверхности. Эти воздействия способны удалять загрязнения с предмета и проникать в микротрещины, позволяя полностью очищать поверхность.
Физические и химические процессы освобождают микрочастицы, часть из них примыкает к раствору, а тяжёлые оседают на дно ёмкости. Затем отработанная жидкость сливается из ванны, а предметы остаются чистыми. Таким образом ультразвуковая очистка эффективно удаляет различные типы загрязнений, включая грязь, пыль, масла, ржавчину и другие органические и неорганические вещества. Кроме того, она может очищать предметы с сложной структурой или находящиеся в труднодоступных местах (например, щелевая коррозия), так как ультразвуковые волны проникают в отверстия, зазоры, трещины, поры и микроглубины.
Цитата: «Наша компания более 20 лет занимается ремонтом топливной аппаратуры. Сегодня это современное предприятие с разнообразием диагностических стендов IFT, RABOTTI, HARTRIDGE для восстановления инжекторов: BOSCH, DENSO, DELPHI, CATERPILLAR и других. Все поступающие к нам форсунки и ТНВД обязательно проходят ультразвуковую очистку в разобранном виде». (Директор Носов Валерий Васильевич, Технодизель, г. Челябинск).
Рабочая частота
Частотный диапазон оказывает ключевое влияние на силу кавитации, т.е. мощность установки. Измеряется этот параметр в килогерцах (кГц), мегагерцах (МГц) или гигагерцах (ГГц). Чтобы сделать оборудование универсальным, разработчики ультразвуковых ванн стараются массово внедрять в свою продукцию регуляторы мощности. С их помощью можно настраивать установку для работы на высокой или низкой частоте, поскольку оба варианта обработки имеют свои преимущества.
Не менее внимательно разработчики относятся к уровню шума, который издают их установки в процессе обработки. Хотя технология называется ультразвуковой, то есть на основе звука, высокая громкость здесь не приветствуется. Но чем выше частота, тем тише работа устройства. А наилучший результат достигается наоборот – при низком частотном диапазоне, когда пузырьки крупные. Поэтому инженеры особое внимание уделяют шумоизоляции, особенно для крупных промышленных установок.
Выбор ультразвуковой ванны по частоте и мощности обуславливается номенклатурой обрабатываемых деталей и степенью их загрязнения. Наибольшим спросом пользуются аппараты с частотами 27-30 Кгц для металлообрабатывающих предприятий и сервисных организаций, и до 40КГц для очистки электроники и электронных компонентов.
Моющий состав
Не менее важным в технологии гидродинамической кавитации выступает раствор. Хотя ему, почему-то, не уделяют должного внимания. Однако его чистящие свойства хорошо растворяют загрязнения, не оказывая деструктивное или окислительное воздействие на очищаемые поверхности. При этом качественный состав существенно ускоряет время обработки.
Что такое раствор? Как правило это химическая жидкость с высоким или низким поверхностным натяжением.
Если с высоким, то кавитационные пузырьки:
- имеют прочную оболочку;
- растут до больших размеров;
- лопаясь выделяют больше энергии.
Если с низким ПН, то здесь пузырьки будут мелкими. Они лучше подходят для обработки труднодоступных мест. Оба вида раствора должны удерживать смываемую грязь: либо эмульсировать, либо вытеснять её на поверхность. А чтобы загрязнение повторно не оседало на деталях, у всех ультразвуковых ванн есть специальные сгоны отработанной жидкости.
Все моющие составы для ультразвуковых ванн и моек делят на 3 группы:
- пищевая;
- бытовая;
- промышленная.
Они должны быть безопасными для дыхательных путей и кожи. Но, во избежание получения термического или химического ожога, работать рекомендуется в защитных перчатках и очках. Потому что моющий состав чаще нагревают до t 60-80 С° и он не всегда имеет нейтральный pH.
Концентрированные средства должны хорошо смешиваться с водой, – основным растворителем. Если концентрат плохо растворяется, то хорошего раствора не получится.
Промышленные концентраты, в зависимости от назначения, содержат специальные добавки. Например, антикоррозийные, – для предотвращения образования ржавчины после обработки. Применяются такие составы в очистке деталей из углеродистой стали или чугуна.
Таблица 1. Типичный состав моющих жидкостей для УЗ-очистки:
| Сода кальцинированная | Уксусная кислота |
| Тринатрийфосфат | Азотная кислота |
| Силикат натрия | Плавиковая кислота |
| Едкий натр | АПАВ |
| Хромпик калиевый | НПАВ |
| Добавка ОП-7 | Амфотерные ПАВ |
| Серная кислота | Вода |
| Соляная кислота | Хлористый натрий |
| Ортофосфорная кислота | Фтористый калий |
Простейший состав, для очистки тех же предметов из пищевой отрасли, можно сделать самостоятельно. Его иногда готовят работники кухонь на основе лимонной кислоты, уксуса и соды. Тем самым они получают моющую жидкость на кислой и щелочной основе, правда её эффективность слабовата по сравнению с промышленными концентратами.
Области применения ультразвуковых ванн
В силу своей эффективности и широкого спектра обрабатываемых предметов, гидродинамическая очистка снискала популярность в различных отраслях, таких как:
- оптика;
- медицина;
- реставрация;
- электроника;
- стоматология;
- ювелирные изделия;
- ремонт топливной аппаратуры авто и другие.
Перечень сфер применения далеко неполный. Но даже он показывает, насколько высоко востребована технология УЗ-очистки.
Преимущества ультразвуковой очистки:
- Высокая эффективность результата.
- Может очищать сложные и мелкие детали.
- Мягкое воздействие на поверхности материалов.
- Минимальное использование химических моющих средств.
- Отсутствие механического трения, что предотвращает повреждение деталей.
Работает мойка автономно, под управлением программируемого контроллера. Задача оператора заключается лишь в укладывании и вынимании из аппарата обработанных предметов, а также в выборе частотного диапазона и запуске устройства.
Цитата: «У нас все инструменты с полостями и ребристой поверхностью, например, алмазные боры, фрезы, полиры и абразивные головки, – обязательно проходят очистку в ультразвуковой мойке, потому что с её помощью очищаются самые мелкие щели и полости». (Стоматолог Диана Левчук).
Обзор оборудования
Для наглядности предлагаем краткий обзор ультразвуковых ванн и моек, с небольшим описанием и основными характеристиками.
Настольная ванна ультразвуковой очистки JP
Ванны серии JP удаляют грязь, жир, коррозию, а также пыль и нагары с электронных и механических частей. Эти установки снискали популярность во многих сферах услуг, включая инженерные мастерские, автоцентры по ремонту топливной аппаратуры, стоматологические кабинеты, поликлиники, лаборатории, тату-студии, салоны пирсинга, ювелирные мастерские, ремонт часов, иглоукалывание, парикмахерские, отели, рестораны, бары, кафе и многое другое.
В зависимости от модели, бак для ультразвуковой очистки может иметь различный объём. Изготавливаются они из нержавеющей стали. Все аппараты серии JP предлагают развёрнутые функциональные возможности, такие как: режимы дегазации, деликатный режим и режим полной мощности; цифровые элементы управления температурой жидкости и таймером цикла очистки. Наличие колёсиков у больших моделей делают их мобильными.
| Модель |
Объём (л) |
Габариты камеры (мм) |
Мощность (Вт) |
Частота УЗ (КГц) |
Температура (С°) |
Габаритный размеры (мм) |
Вес брутто/нетто (кг) |
|
JP-120ST |
38 |
500 х 300 х 250 |
1500 |
28 / 40 |
20 – 95 |
800 х 620 х 880 |
51 / 72 |
|
JP-180ST |
53 |
500 х 350 х 250 |
1500 |
28 / 40 |
20 – 95 |
850 х 620 х 940 |
54 / 75 |
|
JP-300ST |
99 |
550 х 450 х 400 |
3000 |
28 / 40 |
20 – 95 |
850 х 708 х 970 |
73 / 98 |
|
JP-480ST |
175 |
700 х 500 х 500 |
6000 |
28 / 40 |
20 – 95 |
1090 х 835 х 970 |
128 / 152 |
|
JP-720ST |
360 |
1000 х 600 х 600 |
9000 |
28 / 40 |
20 – 95 |
1390 х 860 х 1050 |
216 / 287 |
|
JP-1108ST |
540 |
1000 х 900 х 600 |
18000 |
28 / 40 |
20 – 95 |
1300 х 1200 х 1100 |
310 / 330 |
|
JP-1144ST |
960 |
1200 х 1000 х 800 |
27000 |
28 / 40 |
20 – 95 |
1600 х 1500 х 1400 |
370 / 390 |
Универсальный настольный ультразвуковой очиститель JP-060S
Универсальный ультразвуковой очиститель настольного типа для обработки сложных малогабаритных деталей и инструментов. Предназначен для эксплуатации в лабораториях, магазинах и мастерских. Представляет собой компактный частично автоматизированный аппарат цикличного действия. Конструкция прямоугольной формы оснащена демпферными противоскользящими ножками. Для естественной вентиляции во внешней обшивке предусмотрен ряд отверстий-прорезей.
Для транспортировки аппарата на корпусе есть потайные ручки из прочного пластика. Рабочая ёмкость здесь нержавеющая, неизвлекаемая. Температура нагнетается электрическим тэном. Слив отработанного раствора осуществляется через кран в нижней части. Для повышения безопасности, конструкция камеры имеет усиленную изоляцию, исключающую контакт воды с элементами электрической цепи.
Эксплуатация ультразвуковой ванны JP-060S совсем несложная. Регулируются только параметры температуры и времени. Панель управления вмонтирована в боковую стенку. Здесь есть кнопка включения/выключения электрического тэна; кнопки повышения и понижения температуры; цифровой индикатор заданной и текущей температуры; кнопка включения/выключения таймера; кнопки увеличения и уменьшения времени операции; цифровой индикатор заданного и текущего времени.
| Модель | JP-060S |
| Мощность ультразвука (Вт) | 360 |
| Частота ультразвука (кГц) | 40 |
| Материал корпуса | SUS304 |
| Материал бака | SUS304 |
| Мощность нагрева (Вт) | 200 |
| Ёмкость бака (л) | 15 |
| Температура подогрева | 20 ~ 80 ℃ |
| Напряжение (В) / Частота (Гц) | 220 ~ 240 , 50-60 |
| Габаритные размеры бака (мм) | 300 x 300 x 150 |
| Габаритные размеры (мм) | 360 x 325 x 285 |
| Вес (кг) | 10,3 |
Ультразвуковая ванна для чистки и удаления ржавчины с автомобильных колёс JTS-1090AD
Малогабаритное полуавтоматическое устройство цикличного действия для качественной ускоренной чистки автомобильных колёс от въевшейся грязи, ржавчины и окислов. Аппарат исключает риск образования царапин, при этом гарантирует удаление стойких загрязнений даже в труднодоступных местах. Модель адресована станциям обслуживания легковых машин. Оснащается системой управления на платформе цифровых технологий. Не требует длительного изучения порядка эксплуатации и регламента обслуживания.
Конструкция установки из нержавеющей стали. Оснащена роликовыми колёсами, поэтому её легко перемещать. Внутри корпуса размещена объёмная ванна для моющего раствора. В нижней части предусмотрен дренаж. Встроенные ультразвуковые излучатели подключены к генератору ультразвуковых колебаний KG1500. Пространство между стенками ванной и внешней обшивкой заполнено теплоизоляционной прослойкой.
С тыльной стороны ванны смонтирован пневматический механизм подъёмника с L-образным держателем для размещения колеса. Температура нагнетается электрическими тэнами, регулируется и удерживается с высокой точностью. Время на очистку одного колеса не более 10 минут.
| Модель | JTS-1090AD |
| Габаритные размеры ёмкости (мм) | 900x560x900 |
| Объем ёмкости ультразвуковой ванны (л) | 453.6 |
| Материал ёмкости | SUS304 |
| Материал корпуса | Нержавеющая сталь |
| Ультразвуковая частота (кГц) | 28 |
| Мощность нагревателя (кВт) | 12 |
| Температура нагрева | 30 ~ 80°С |
| Напряжение (В)/ Частота (Гц) | 380/50-60 |
Ультразвуковая ванна для очистки анилоксовых (растровых) валов JTS-1018
Малогабаритная полуавтоматическая установка цикличного действия для качественной и ускоренной очистки анилоксовых (растровых) валов, которые нельзя обрабатывать традиционными способами, с рисками царапания поверхности механическим истиранием. Помимо этого, ванну можно использовать для деликатной чистки иных цилиндрических деталей высокой чувствительности: стержней, барабанов, шпинделей, шнеков, карданов и других.
Модель способна обрабатывать одновременно два больших (1492mm х Ø153mm) или два малых (768mm х Ø74mm) вала. Для этого с торцов ванны установлено по четыре приводных ролика, необходимых для размещения и вращения деталей. В процессе обработки валы крутятся в моющем растворе. Удаление раствора осуществляется через патрубок в нижней части резервуара. Управление происходит с помощью цифровой платформы.
Резервуар и его внешний короб изготовлены из нержавеющей стали высокого качества. Пространство между стенками заполнено теплоизоляционной прослойкой. Температура нагнетается электрическими тэнами, регулируется и удерживается с высокой точностью. Наличие колёс с тормозными механизмами позволяет легко перемещать установку и надёжно её фиксировать по месту работы.
| Модель | JTS-1018 |
| Напряжение (В) | 100 ~ 120;220 ~ 240 |
| Частота ультразвука (кГц) | 28/40 |
| Мощность ультразвука (Вт) | 900 |
| Мощность нагревателя (кВт) | 3 |
| Ёмкость бака (л) | 70 |
| Габаритные размеры бака (мм) | 800 x 350 x 250 |
| Габаритные размеры (мм) | 1000 x 550 x 500 |
| Вес (кг) | 50 |
Промышленная ультразвуковая ванна непрерывной работы JTS-1108
Среднегабаритная автоматическая модель непрерывного действия для обработки бензиновых и дизельных двигателей, мостов, редукторов и коробок передач. Представляет собой высокотехнологичное промышленное устройство. Изготавливается в семи модификациях для удовлетворения потребностей большого количества предприятий. Снискала популярность на ремонтных заводах и в крупных СТО, специализирующихся на капитальных ремонтах легковой и грузовой техники. Выполняет деликатную операцию мойки, поэтому на поверхности не образуются какие-либо царапины, по сравнению с контактными методами очистки.
Промышленный ультразвуковой очиститель оснащён колёсами с тормозными фиксаторами, поэтому его легко перемещать. Обладает прочной конструкцией и надёжностью, что делает его долговечным и износостойким. Внешний корпус изготовлен из стали марки 304, толщиной 2 мм, и отполирован. Внутренняя обшивка из стали 304 или 316 с хромированным покрытием. Есть система высокоэффективной очистки моющего раствора в процессе его циркуляции. Насосная установка характеризуется стабильностью в эксплуатации.
Колебания ультразвуковой частоты возбуждаются генератором BLT и передаются на излучатели, выведенные в полость бака. Передовые технологии устройства обеспечивают высокую эффективность очистки. Его мощные ультразвуковые волны способны удалять загрязнения с поверхности предметов даже в труднодоступных местах, таких как щели и трещины. Электрические тэны нагревают раствор и поддерживают заданную температуру. Благодаря теплоизоляции, потери тепла минимальные.
Все модели серии JTS оснащаются системой управления на платформе цифровых технологий, поэтому параметры мощности ультразвука, температурных режимов и др. регулируются с высокой точностью. Изделие не требует длительного изучения порядка эксплуатации и обслуживания.
| Модель | JTS-1108 |
| Рабочий размер бака (мм) | 1000 x 900 x 600 |
| Габаритные размеры (мм) | 1240 x 950 x 1 140 |
| Ёмкость бака (л) | 540 |
| Материал бака | SUS304 / SUS316 |
| Материал корпуса | Нержавеющая сталь |
| Частота ультразвука (кГц) | 28/40 |
| Мощность ультразвука (Вт) | 5400 |
| Габаритные размеры бака (мм) | 1000 x 900 x 600 |
| Габаритные размеры (мм) | 1240 x 950 x 1 140 |
Общий обзор показывает, что перечисленные ультразвуковые ванны обеспечивают высокую эффективность очистки и надёжность. Они подходят для эксплуатации в различных промышленных областях, таких как производство, автомобильный ремонт, медицинская промышленность и другие. Если вам требуется непрерывная и мощная ультразвуковая очистка, то аппараты серий JP и JTS могут стать хорошим выбором.
Заключение
Быстро и качественно удалять грязь с деталей, узлов и агрегатов, можно с помощью ультразвуковой очистки. По отзывам пользователей из числа владельцев сервисных центров по восстановлению топливной аппаратуры и стоматологов, – технология ультразвука отличатся высокой эффективностью. Сегодня рынок предлагает развёрнутый ассортимент ванн и моек, поэтому вы сможете выбрать и купить наиболее подходящий тип оборудования.
