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超声波清洗设备各部分组成结构介绍

2021-07-30 17:37
在我们日常生活中遇见的超声波清洗设备,大多是使用低频率或低功率的超声波,而且由于被清洗件尺寸往往较小,所以清洗槽的尺寸往往也较小,清洗槽内壁高度一般不高于400mm。这类清洗机清洗物品涉及范围极其广泛,如五金、电子、实验室用玻璃器皿、眼镜、首饰、钟表、牙科、水果蔬菜等。最基本的超声波清洗设备主要由超声波电源、换能器及清洗槽组成,图1为超声波清洗设备结构示意图。
超声波清洗设备结构示意图
图一 超声波清洗设备结构示意图

超声波电源也称为超声波发生器,它的作用主要是把电能转换成与换能器相匹配的高频交流电信号。超声波电源按设计可分为自激式和它激式两种,自激式电源电路没有信号源,是将振荡、功放、输出变压器及换能器集成一体,形成一个闭环回路,组成一个有功率放大的振荡器,并谐振于换能器的机械振动频率上。自激式电源一般只能用于功率较小,换能器使用个数较少的小型清洗设备中,对于功率需求较高,换能器个数使用较多的清洗设备,调试后很难达到理想的共振效果。因此大多数工业超声波清洗产品中使用的电源是它激式电源。它激式电源的电路主要包括前级振荡器,后级放大器。并通过变压器耦合将超声能量传递到换能器上,该电路主要由信号源部分和信号放大两部分组成,下图为它激式电源结构原理框图。
它激式电源结构原理框图
 图二 它激式电源结构原理框图
 
换能器的作用主要是将从超声波电源输入的电功率转换成机械功率并传递出去,而换能器本身只消耗极少的功率。超声波换能器主要分为磁致伸缩型换能器和压电晶体型换能器两大类。磁致伸缩型换能器主要包括镍片换能器和铁氧体换能器两种,其中铁氧体换能器由电能转换成声能时的转换效率比较低,而且使用一两年后效率急剧下降,甚至丧失电声转换能力。而镍片换能器由于工艺复杂,价格昂贵,所以目前市场上极少使用。目前市场上使用最广的换能器是压电型换能器,它主要是以压电效应实现电能与声能的相互转换的器件,这种换能器由电能转换成声能时的转换效率较高,而且材料价格便宜,制作方便,也不易老化。图3为压电式换能器。换能器根据外形设计可以分为柱型、倒喇叭型、钢后盖型、中间夹铝片型。倒喇叭型换能器因其辐射面积大且能量利用率高,是清洗设备中使用最多的换能器。
压电式换能器
图三 压电式换能器
 
清洗槽主要用于盛放清洗液及清洗件,材料一般使用不锈钢。在进行超声波清洗时,换能器安装方式主要有两种,一种是将换能器以单个的形式直接粘贴在清洗槽的底面或两侧,如图4(a)所示,这种安装需要对清洗槽的表面进行抛光处理,避免造成空化腐蚀现象,缩短使用寿命。另一种是将换能器按照一定的排列方式密封粘贴在一个盒子中浸入清洗液中(称为振子),如图4(b)所示振子可以根据需要浸入在清洗槽内的任意位置处,这种方式称为投入式,并且方便维修或更换。
振子安装方式
 图四 振子安装方式
 
以上就是超声波清洗设备的各个组成部分的简单介绍,其实无论是多槽超声波清洗机,还是全自动超声波清洗机,其基本组成都是差不多的,有时候会根据具体的清洗工艺增加其他辅助部分。