Использование ультразвука привело ко многим открытиям. Например, в последнее время большое распространение получили ультразвуковые ванны. Их используют для очистки различных деталей, механизмов и даже украшений. Сегодня их можно не только купить, но и сделать своими руками, если знать все правила установки.
Особенности дизайна ультразвуковой ванны для очистки
Принцип работы очистительного устройства основан на явлении кавитации – жидкость образует пузырьки под действием ультразвуковых волн, которые лопаются с большой силой удара.
Конструкция ультразвуковой ванны (УЗВ) состоит из следующих частей:
- Чаша изготавливается из легированной или нержавеющей стали. Стандартный объем (2 л) позволяет мыть несколько предметов одновременно, а при необходимости и бак на 1, 10, 15 литров.
- генератор частоты. Это источник вибрации.
- пусковая установка. Основной механизм преобразования электрических колебаний в механические ультразвуковые частоты (выше 18 кГц).
- Нагревательный элемент. Поддерживайте температуру жидкости на заданном уровне.
- При включении прибора под воздействием ультразвуковых колебаний от передатчика во всем объеме жидкости образуется большое количество пузырьков воздуха, обволакивающих загрязненный предмет. Очистка происходит под давлением внутреннего давления, в момент лопания пузырька.
Использование ультразвука позволяет очищать самые сложные продукты для настройки и достигать мест, недоступных при ручной обработке. В нагретых жидкостях процесс ускоряется, но наличие ТЭНов не обязательно. Ультразвуковая ванна безопасна и может использоваться даже в гостиной.
Суть метода
Ультразвуковая чистка проходит в специальной ультразвуковой ванне, где электронные преобразователи преобразуют низкочастотный переменный ток в высокочастотные звуковые волны. Всякий раз, когда в растворе присутствуют ультразвуковые волны высокой интенсивности, в нем активируется процесс кавитации.
Суть этих процессов заключается в том, что под действием высокочастотных акустических колебаний в ограниченном объеме жидкой среды возникают пузырьки. Устойчивость пузырьков низкая, так как на них начинает действовать давление звуковых волн или давление жидкости. В результате пузырь тут же лопнул, высвободив при этом много энергии. Этого достаточно, чтобы за очень короткое время удалить всю грязь с деталей, погруженных в чистящий раствор.
Ультразвуковые ванны оснащены высокочастотными генераторами, обеспечивающими генерацию и распространение ультразвука. Эти вибрации передаются чистящему раствору, вызывая его резонанс. В этом случае плотность энергии звукового поля возрастает настолько, что вызывает эффект кавитации.
Ультразвуковые ванны предназначены для очистки мелких деталей сложной формы, содержащих загрязнения, в труднодоступных местах. Если загрязнение достаточно плотное, оно гомогенизируется в ультразвуковой ванне и затем может быть легко удалено из ванны другими доступными методами.
Нетрудно догадаться, что ультразвуковые ванны имеют множество преимуществ:
- С его помощью эффективно борется с коррозией;
- Утилизация зараженных предметов занимает очень мало времени;
- Удаление ржавчины не требует физических усилий;
- С помощью ультразвука можно очищать предметы, не царапая их;
- В такой ванне можно не только мыть, но и полировать предметы.
Цель
Ультразвуковые ванны предназначены для очистки различных предметов от загрязнений в труднодоступных местах. Это может быть какая-то вещь в стиральной машине или, например, драгоценные украшения. Используется во многих производственных сферах.
- Медицина. Такие ванны часто используют для стерилизации хирургических инструментов. Их используют в стоматологии и даже гинекологии. Они также очищают некоторые компоненты оптических приборов, которые могут быть подвержены коррозии. Самым безопасным способом их очистки считается ультразвуковая ванна.
- Ювелирное производство. Мелкие производители часто используют самодельные конструкции. Услуга по чистке утративших внешний вид украшений пользуется повышенным спросом. Поэтому налет на серебре или золоте можно снять за двадцать-тридцать минут. В этом случае металлическое изделие выглядит как новое.
- Офисные принадлежности. В типографии эта опция используется для очистки печатающей головки. Он также используется для удаления загрязнений с принтеров и плоттеров. Это значительно продлевает срок их службы.
- Автомобильные сервисы. Автомеханики используют этот вариант очистки для промывки различных деталей. Чаще всего это чистка форсунок. Этот механизм представляет собой обычный клапан, с помощью которого дозируется подача топлива. Удалить загрязнения с сопла очень сложно, но ультразвуковая ванна позволяет быстро справиться с задачей, не повредив деталь.
- Телефоны. Даже телефон, который упал в воду, можно вдохнуть в новую жизнь. Для этого в сервисном центре используются очень маленькие ванны. Мастер убирает все детали, которые могут быть опасны при контакте с водой, и помещает доску прямо в ванну. Затем заливается содержимое специальным раствором для ультразвуковой ванны, выбирается нужную частоту и включается устройство на некоторое время. После такой процедуры работа мобильного телефона будет не хуже, чем раньше.
- Промышленные предприятия. Ультразвуковая очистка часто используется в машиностроении. С его помощью грязь можно удалить с целых деталей и инструментов. В таких установках ванны настолько велики, что одна чистка может длиться часами.
Кроме того, любое металлическое изделие можно не только очистить, но и защитить от старения. Достаточно всего нескольких минут погружения в ультразвуковую ванну. Различную бытовую технику также можно постирать в домашних условиях, подарив ей вторую жизнь. Но не у всех есть такая ванна, и не все хотят ее покупать. Поэтому многие задумываются над тем, как сделать своими руками.
Если вам нужна домашняя ультразвуковая ванна, ее необязательно покупать – можно сделать устройство самостоятельно. В основном в домашних условиях его используют для очистки от накипи нагревательных элементов стиральных машин и другой техники. Преимущество этого метода в том, что он экономит время, не требует самостоятельно ничего чистить, а также можно не беспокоиться о повреждении изделия после процедуры.
Из чего состоит ультразвуковая ванна для очистки?
На первый взгляд прибор представляет собой скромный сосуд вместимостью около 1 литра (есть образцы большего размера, содержащие 5, 10 и более литров), обычно из нержавеющей стали. Ванна такого размера достаточна для обработки самого разнообразного оборудования и механизмов.
Конструкция данного изделия состоит из 3-х основных элементов:
- Основное назначение передатчика – преобразование электрических колебаний, создаваемых ультразвуковыми волнами, в механические колебания, которые затем передаются в ванну через ее стенки.
- Генератор, используемый в качестве источника вибрации.
- Нагревательный элемент. Его основная функция – поддерживать постоянную температуру в ультразвуковой ванне на уровне 70 °C. Стоит отметить, что иногда эта конструктивная деталь может не входить в конструкцию устройства, но ее наличие, безусловно, способствует более качественной очистке.
Выбор жидкости для ультразвуковой ванны
Раствор дополняет действие ультразвука и подбирается в зависимости от объема ванны.
Существуют различные типы растворов.
- Спирт. Чаще всего используется для очистки микросхем. Он предотвращает короткие замыкания и справляется с ситуациями, которые невозможно очистить водой.
- Бензин. Его редко используют, потому что он очень взрывоопасен. Когда ультразвуковая ванна начинает работать, устройство может сильно нагреваться, а рядом с ним могут скапливаться пары бензина, что может привести к взрыву. Этот очиститель используется для обработки загрязненных автомобильных деталей. Но если доступны другие решения, то лучше выбрать их. Для этой цели подходят порошковые составы и смеси любых моющих средств.
- Дистиллированная вода. Этот вариант предназначен для бережного обращения с вещами. Но если средство слишком грязное, в воду можно добавить химикаты. Например, при чистке золотых или серебряных изделий и любой оптики в раствор можно добавить 10% нашатырный спирт или обычное средство для мытья окон.
Включите ультразвуковую ванну, и вы услышите гудящий звук. Добиться этого помогает наличие большого количества пузырьков воздуха на поверхности. Поэтому ничего плохого в характерном звуке нет.
Для погружения предметов в раствор рекомендуется использовать специальную емкость или корзину. Это обеспечит некоторую защиту емкости. Нельзя залезать в емкость руками во время работы ванны. В целях безопасности обязательно используйте резиновые перчатки. Также не нужно открывать пустой, т.е. без жидкости, прибор. Ванна может сгореть.
Ультразвуковая ванная своими руками должна быть проверена с особой тщательностью. Приобретая ванну, лучше купить конструкцию с глубокой чашей, а не с широкой и неглубокой чашей. При покупке обязательно проверьте ремонтопригодность устройства.
Правила выбора
Выбор ультразвуковой ванны – важный и ответственный шаг, все зависит от цели очистки, области применения.
При выборе рабочих параметров учитывайте их:
- Объем ультразвуковой ванны зависит от размера и количества деталей, объектов, которые вы будете очищать. Запрещено размещать эти предметы на поверхности ванны (возможен резонанс и последующая поломка оборудования), поэтому лучше всего покупать корзину в комплекте, чтобы оставалось не менее 3 см дна.
- Частота волны – это понятие прикладной физики. В зависимости от характера очистки и чувствительности материала выберите рабочую частоту или выберите ультразвуковую ванну с диапазоном настройки.
- 20-50 кГц – Относительно грубая очистка промышленных объектов и деталей автомобильной промышленности. Частота 20 кГц может повредить сотовые структуры, а вот 35-40 кГц – рабочий диапазон для устойчивых к бытовой чистке поверхностей.
- 50-100 кГц – Интенсивная и щадящая чистка лекарств и ювелирных изделий. Подходит для частичной стерилизации.
Как сделать ультразвуковую ванну своими руками?
Многие мастера делают ультразвуковые ванны в домашних условиях своими руками. Создать схему очень просто, для изготовления конструкции нужно только уметь пользоваться паяльником. С его помощью изготавливается специальная плата, центр всего устройства.
Чтобы собрать такую конструкцию самостоятельно, вам потребуются следующие детали:
- Металлическая основа. Это может быть любая подходящая емкость, например, миска или кастрюля. Для домашнего использования достаточно емкости объемом 1 литр.
- Керамический контейнер. Это основа ультразвуковой ванны, которая должна быть качественной и без повреждений.
- Насос. Он используется для обеспечения очищающей жидкости для ультразвуковых ванн.
- Трансформатор. Для постоянного поддержания надлежащего уровня напряжения в баке используется высококачественный импульсный трансформатор.
- Магнит. Вам понадобится четыре-пять магнитов. Вы можете использовать старые и новые агниты.
- Катушка с ферритовым сердечником.
- Небольшой кусок пластиковой трубки (около двух сантиметров). Через него подается жидкость для процесса очистки.
- Клей. Для крепления используются специальные эпоксидные клеи.
Когда все детали будут готовы, можно приступать к изготовлению ультразвуковой ванны своими руками.
- Первое, что нужно сделать, это намотать на пластиковую трубку катушку так, чтобы ферритовый стержень свободно свисал. Ему не нужен сильный контроль. Затем прикрепите магнит к концу стержня. Построенная структура называется эмиттером.
- Также проделайте отверстия в дне небольшой фарфоровой или керамической посуды. Они необходимы для того, чтобы иметь возможность подключать сборные пусковые установки. Затем этот контейнер должен быть закреплен в подготовленном контейнере. После этого подсоединяются трубы, подающие жидкость, а также для слива жидкости.
- Для того, чтобы ультразвуковые волны шли прямо в емкость, нужно сам передатчик прочно приклеить по центру эпоксидным клеем.
- Для хорошей зарядки нужен генератор импульсов. Вынуть его можно из непригодного к использованию телевизора, подойдет старый компьютер.
- После того, как конструкция полностью собрана, нужно сделать пробный запуск. Однако перед этим нужно еще раз все перепроверить.
- Обязательно проверьте наличие жидкости. Также нужно помнить, что во время операции нельзя касаться руками предметов внутри конструкции.
- Готовый дизайн можно протестировать обычной фольгой. Для этого его нужно опустить в приготовленный раствор и включить ультразвуковую ванну. Если все сделано правильно, фольга должна полностью раствориться в кратчайшие сроки.
Изучив все сложности оборудования ультразвуковой ванны, можно с уверенностью сказать, что сделать ее своими руками совсем несложно. Тогда даже дома вы сможете очистить любые загрязненные предметы, которые в этом нуждаются. Если не получается сделать это самостоятельно, всегда можно заказать качественное готовое устройство из модельного ряда, предлагаемого современными производителями.
