Về Bể rửa siêu âm (Ultrasonic bath cleaner)

Nguyễn Phi 15/ 07/ 2022

Về Bể rửa siêu âm (Ultrasonic bath cleaner)

Khái niệm

Máy làm sạch bằng sóng siêu âm sử dụng tần số sóng siêu âm (sóng tạo ra hình ảnh siêu âm) và dung môi làm sạch để làm sạch các vật liệu như thiết bị nha khoa và phòng thí nghiệm, đồ trang sức và các sản phẩm công nghiệp. Vào những năm 1950, máy làm sạch bằng sóng siêu âm chuyên nghiệp đầu tiên được giới thiệu ra thị trường và máy làm sạch bằng sóng siêu âm thương mại đã được sử dụng trong gia đình hai thập kỷ sau đó.

Nguyên lý hoạt động

Làm sạch bằng sóng siêu âm thích hợp để làm sạch nhiều loại vật liệu, bao gồm kim loại, thủy tinh, cao su, gốm sứ và một số loại nhựa cứng. Máy làm sạch các bộ phận bằng sóng siêu âm đặc biệt hữu ích để loại bỏ các chất bẩn bám chặt vào các vật dụng phức tạp có lỗ, vết nứt và hốc mù. Ví dụ về các chất gây ô nhiễm được loại bỏ thông qua làm sạch bằng sóng siêu âm bao gồm bụi, chất bẩn, dầu, mỡ, chất màu, chất trợ dung, dấu vân tay và hợp chất đánh bóng.

Chất lỏng được sử dụng trong hệ thống làm sạch siêu âm công nghiệp có thể là chất lỏng (nước) hoặc các chất dung môi. Cả hai loại dung dịch tẩy rửa này đều có chứa chất làm ẩm (chất hoạt động bề mặt) để giảm sức căng bề mặt và tăng tạo bọt. Dung dịch tẩy rửa dạng nước thường hạn chế hơn về hiệu quả làm sạch nhưng lại tốt cho môi trường hơn so với dung dịch tẩy rửa bằng dung môi.

Trong quá trình làm sạch các thiết bị, dụng cụ bằng sóng siêu âm, các bộ phận thường được đặt trong một giỏ hoặc khay và sau đó được ngâm trong bể làm sạch bằng sóng siêu âm. Đôi khi, các bộ phận có thể được nâng lên và giá được hạ xuống thùng. Các vật dụng có lỗ mù có thể được lợi từ một giỏ quay trong máy làm sạch các bộ phận siêu âm.

Bể rửa siêu âm với giỏ quay

Chất tẩy rửa của bể rửa siêu âm - Ultrasonic sử dụng cavitation, các bong bóng do sóng âm thanh tạo ra trong bể, để làm sạch bề mặt của các vật dụng. Các bong bóng hoạt động như một miếng bọt biển để rửa sạch bụi bẩn, máu và các chất bẩn khác bám trên các vật dụng này để chúng có thể được khử trùng sau đó.

Cấu tạo

Máy làm sạch siêu âm, đôi khi được gọi là máy tắm siêu âm hoặc máy rửa siêu âm, bao gồm các thành phần cơ bản sau:

Bể - Bể làm sạch bằng sóng siêu âm chứa chất lỏng của bể siêu âm và các vật dụng cần làm sạch.
Máy phát - Máy phát sóng siêu âm biến đổi năng lượng điện AC thành tần số siêu âm.
Bộ chuyển đổi - Bộ chuyển đổi tín hiệu điện thành năng lượng cơ học.

Máy phát

Máy phát là một nguồn cung cấp năng lượng. Nó biến đổi năng lượng điện xoay chiều từ nguồn điện như ổ cắm trên tường, thành năng lượng điện thích hợp để cung cấp năng lượng cho bộ chuyển đổi ở tần số siêu âm. Nói cách khác, máy phát sóng siêu âm gửi các xung điện cao áp đến bộ chuyển đổi.

Nguyên lý hoạt động của máy phát là gửi các xung năng lượng điện đến đầu dò, biến năng lượng thành sóng cơ học (áp suất) trong chất lỏng làm sạch để làm sạch rung.

Trong khi tần số siêu âm 40 kHz cho đến nay là tần số được sử dụng phổ biến nhất để làm sạch các bộ phận bằng sóng siêu âm, một số ứng dụng yêu cầu tần số thấp hơn hoặc cao hơn để có kết quả tốt nhất. Ví dụ: các vật dụng lớn hơn, bị bẩn nhiều có thể sử dụng tần số 20 kHz vì tần số này tạo ra các bong bóng làm sạch lớn hơn, mạnh hơn nhưng ít bong bóng hơn mỗi giây. Ở đầu kia của quang phổ, một số vật dụng rất nhỏ, tinh vi có thể yêu cầu tần số làm sạch bằng sóng siêu âm cao hơn, lên đến 200 kHz. Nói chung, tần số cao hơn cho phép làm sạch mức độ chi tiết phức tạp cao hơn.

Bộ chuyển đổi siêu âm

Bộ chuyển đổi là thành phần quan trọng trong máy làm sạch bằng sóng siêu âm. Đầu dò siêu âm là một thiết bị tạo ra âm thanh trên phạm vi nghe của con người, thường bắt đầu ở tần số 20 kHz, còn được gọi là rung động siêu âm.

Cấu tạo bao gồm một phần tử hoạt động, một tấm nền và một tấm bức xạ. Hầu hết các bể rửa siêu âm sử dụng các tinh thể áp điện làm phần tử hoạt động. Tinh thể áp điện chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng siêu âm thông qua hiệu ứng áp điện, trong đó các tinh thể thay đổi kích thước và hình dạng khi chúng nhận năng lượng điện.

Mặt sau của đầu dò siêu âm là một vật liệu dày có khả năng hấp thụ năng lượng bức xạ từ mặt sau của tinh thể áp điện.

Tấm bức xạ trong đầu dò siêu âm hoạt động như một màng chuyển đổi năng lượng siêu âm thành sóng cơ học (áp suất) trong chất lỏng. Do đó, khi tinh thể áp điện nhận xung năng lượng điện, tấm bức xạ sẽ phản ứng với các dao động siêu âm trong dung dịch tẩy rửa.

Cấu tạo cơ bản của bể rửa siêu âm

ứng dụng

Trong hơn nửa thế kỷ qua, công nghệ làm sạch bằng sóng siêu âm đã khẳng định được năng suất của nó trong hầu hết mọi ngành công nghiệp. Quy trình làm sạch bằng sóng siêu âm giúp làm sạch hầu hết mọi vật thể một cách an toàn và hiệu quả cho dù hình dạng của nó là đơn giản hay rất phức tạp. Nhu cầu làm sạch “chính xác” trong nhiều ứng dụng khiến siêu âm trở thành phương pháp được lựa chọn để loại bỏ an toàn các chất gây ô nhiễm khỏi hầu hết mọi bộ phận bao gồm cả những bộ phận được làm từ thủy tinh, nhựa, gốm, nhiều bề mặt phi kim loại và kim loại khác. Các bộ phận phức tạp hoặc có hình dạng phức tạp và những bộ phận có chứa các lỗ mù và / hoặc các hốc mà nếu không sẽ khó hoặc thậm chí không thể làm sạch bằng tay được dễ dàng tiếp cận bằng các vụ nổ vi mô do năng lượng siêu âm tạo ra. Ngay cả những chất bẩn có thể nhìn thấy bằng mắt thường như dầu từ ngón tay do sử dụng hoặc thao tác với các bộ phận cũng có thể dễ dàng loại bỏ bằng cách làm sạch bằng siêu âm chính xác. Trong hầu hết các trường hợp, quá trình làm sạch xảy ra với ít hoặc không có lao động ngoài việc bốc và dỡ các bộ phận vào máy.

Lựa chọn hóa chất thích hợp để sử dụng trong chất tẩy rửa siêu âm của bạn là một phần quan trọng trong mọi ứng dụng làm sạch bằng sóng siêu âm thành công. Các công thức hóa học phải giải quyết các chất gây ô nhiễm cụ thể cần được loại bỏ nhưng cũng không được gây hại cho chính bộ phận đó.

Một số ứng dụng phổ biến

Kim xăm và ống
Bộ chế hòa khí (ô tô, hàng hải, động cơ nhỏ)
Súng cầm tay
Bộ điều chỉnh SCUBA
Trang sức
Đồng hồ & Đồng hồ
Dụng cụ phẫu thuật
Dụng cụ nha khoa
Dụng cụ thú y
Bảng mạch

Các thông số kỹ thuật cần quan tâm

Tần số

Tần số được đo bằng hàng nghìn chu kỳ mỗi giây (kilohertz hoặc kHz).
Các vụ nổ, được gọi là cavitation-bong bóng, loại bỏ ô nhiễm nhanh hơn và kỹ lưỡng hơn so với cọ rửa cơ học
Tần số siêu âm cũng xác định kích thước bong bóng cavitation. Các tần số thấp như 25 kHz tạo ra các bong bóng tương đối lớn hoạt động dữ dội hơn so với các bong bóng được tạo ra ở tần số cao hơn tạo ra hành động làm sạch tương đối nhẹ nhàng. Nhìn bằng mắt thường không thể phân biệt được kích thước. Ví dụ, một bong bóng 25 kHz có khoảng 3 lần bán kính khoảng 40 micron của 80 kHz.

Khuyến nghị áp dụng mức tần số siêu âm vào ứng dụng

25 kHz Loại bỏ các chất bẩn kết dính thô, dai; làm sạch trước các bề mặt chắc chắn
35 kHz và 37 kHz Tần số siêu âm tiêu chuẩn cho các công việc làm sạch thông thường
40kHz Công việc làm sạch bằng sóng siêu âm 40 kHz trong phòng thí nghiệm và trong lĩnh vực vệ sinh
45 kHz Để làm sạch tốt và cho các bề mặt nhạy cảm như hợp kim kim loại nhẹ
130 kHz Dùng cho vi điện tử, quang học chính xác và các bề mặt tương tự có độ nhạy cao, thiết bị có hình dạng, cấu trúc phức tạp

Chú ý

Nếu bạn đang loại bỏ các chất gây ô nhiễm thô từ các bộ phận chắc chắn như kim loại được chế tạo hoặc đúc, hãy chỉ định một chất tẩy rửa siêu âm tần số thấp hơn.
Nếu bạn đang làm sạch các vật dụng tinh vi như bảng mạch in, bạn nên sử dụng tần suất cao hơn.
Kim loại mềm hơn, chất dẻo và các sản phẩm có bề mặt được đánh bóng nên được làm sạch ở tần số siêu âm cao hơn. Các bong bóng nhỏ hơn ít có khả năng gây hư hỏng bề mặt. Chúng cũng có khả năng thâm nhập tốt hơn vào các khu vực chật hẹp như đường nối, đường nứt và lỗ mù.
Nếu bạn đang làm sạch nhiều loại sản phẩm, hãy cân nhắc sử dụng máy làm sạch bằng sóng siêu âm tần số kép – hai mức tần số có thể lựa chọn

Công suất

Về công suất làm sạch, nó được tính bằng công suất cung cấp cho các đầu dò và được biểu thị bằng watt trên một gallon (hoặc lít) dung dịch làm sạch. Hầu hết các chất tẩy rửa hoạt động ở 50 đến 100 watt cho mỗi gallon.
Khi công suất tăng, số lượng bong bóng tăng lên, do đó, công suất tăng mang lại hành động làm sạch nhanh hơn.

Khuyến nghị áp dụng mức công suất siêu âm

Thiết bị tẩy rửa dạng đơn giản, công suất hoạt động từ 30W trở lên, với cấu tạo này, người dùng có thể sử dụng trong các công việc như: làm sạch trang sức, làm sạch các thiết bị nhà bếp,... đơn giản, dễ dàng.
Bể rửa siêu âm kỹ thuật số: được trang bị nhiều tính năng hiện đại, công suất chủ yếu thường trên 120W đáp ứng công việc tẩy rửa chuyên nghiệp tại các bệnh viện, phòng thí nghiệm. Người dùng có thể chủ động cài đặt chế độ phù hợp để tối ưu khả năng tẩy rửa của máy.
Dưới 120W: được trang bị với các máy có dung tích dưới 3 lít, hỗ trợ làm sạch các mẫu vật có kích thước nhỏ, cấu tạo đơn giản.
Từ 120W - 360W: công suất này gặp ở các dòng máy có thể tích chứa dưới 13 lít, bạn có thể sử dụng máy với các công việc chuyên nghiệp cần vệ sinh với khối lượng mẫu lớn.
Từ 360W trở lên: được trang bị ở các dòng bể rửa có dung tích trên 15 lít, thích hợp với các công việc chuyên nghiệp cần khả năng hoạt động lâu bền, đảm bảo quá trình vận hành, sử dụng.

Chú ý

Khi công suất siêu âm tăng lên số lượng bong bóng cũng tăng, khả năng làm sạch tăng cũng tăng lên nhưng chỉ đến một mức giới hạn. Công suất tăng hơn nữa bạn không chỉ lãng phí năng lượng, bạn cũng có nguy cơ gây tổn hại các chi tiết được làm sạch.
Một định nghĩa khác: tổng công suất chính là năng lượng cần thiết để vận hành toàn bộ bể rửa siêu âm bao gồm máy phát siêu âm và bộ gia nhiệt (nếu có). Không nên nhầm lẫn với công suất siêu âm.

Các tính năng bổ sung

Chế độ Sweep (Điều chỉnh tần số để phân bố công suất siêu âm, đồng đều và cho hiệu quả làm sạch toàn diện),
Chế độ Degas (Khử khí oxy hòa tan trong nước, giúp việc làm sạch đạt hiệu quả tối đa),
Chế độ Pulse (Tăng công suất làm sạch, cho phép gia tăng thêm 20% hiệu quả làm sạch để đánh bật các vết bẩn cứng đầu ).
Ngoài ra, một số thiết bị còn có thêm tính năng gia nhiệt (Tăng nền nhiệt của dung dịch làm sạch), giúp quá trình loại bỏ vết bẩn diễn ra nhanh chóng và hiệu quả hơn.

Các sản phẩm bể rửa siêu âm đang được phân phối chính hãng tại ANHOACO