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超聲波清洗機設計

作者:天馳超聲波儀器 日期:2014/6/5 15:30:51 信息來源:www.tfysmy.com

2. 1 超聲波清洗槽


超聲波清洗槽是超聲波清洗機的主體,如圖2 所示,它主要由清洗槽、換能器、進液口、排液口、清洗液回流盤等部分組成。換能器安裝在清洗槽的底部,換能器的進線管從清洗槽側面穿過。工作時,被清洗件從距離換能器上表面H 處水平穿過清洗槽,換能器產生的超聲振動傳遞給清洗液( 堿液或水) ,產生超聲空化現象,形成連續不斷的局部瞬時高壓,轟擊物體表面,使得通過工作介質中的被清洗物件的表面及縫隙中的污垢迅速剝離脫落,從而實現快速清洗。

超聲波清洗機設計

為了保證清洗質量,清洗槽的長度L 根據公式

超聲波清洗機設計
式中: L 為單個超聲波清洗槽的有效清洗長度,一般取L≤3m; v 為被清洗物件的移動速度,v ≤0. 6m/s; t 為超聲波清洗時間,一般t≥10s 左右為宜; N 為被清洗件在繞線裝置中的繞行次數,一般取2 ~ 4。本文設計超聲波清洗允許的被清洗件的線速度為0. 3m/s,取N = 2,t = 12s。根據式( 1) ,可計算清洗槽的長度L = 1. 8m。

 

2. 2 超聲波系統


超聲波系統包括換能器和超聲波發生器。設計時根據超聲波的頻率及功率選取與之匹配的超聲波系統。超聲波頻率根據被清洗污染物顆粒大小來確定,通常取20 ~ 40kHz; 超聲波功率必須保證產生空化現象,在確定了超聲波頻率以后,可根據式( 2) 確定超聲波功率P 為:

超聲波清洗機設計

式中: P 為超聲波功率,kW; p 為超聲空化的功率密度臨界點,W/cm2 ; A 為超聲波換能器有效換能面積,cm2 ; η 為超聲波換能效率,一般η = 0. 9 ~ 0. 95。

 

水溶液產生超聲空化的功率密度( 超聲波強度)臨界點與頻率之間的關系如表1 所示。

超聲波清洗機設計

2. 3 繞線裝置


繞線裝置的主要作用是使被清洗物件在繞線輪之間反復繞行,使得被清洗物件可以反復通過同一個清洗槽,在不增加清洗槽長度的情況下,增大清洗長度,延長清洗時間,提高清洗質量。

超聲波清洗機設計

繞線裝置結構如圖3 所示,它主要由輪軸、滾動軸承,繞線輪及鎖緊螺母等組成。其工作過程為: 被清洗件從繞線輪5 上部進入,向左經清洗槽1 到繞線輪8 上部,經繞線輪8 繞行從下部經清洗槽2 向右到繞線輪6 下部,繞行后從繞線輪6 上部向左經過清洗槽1 到繞線輪9 上部,繞行后從繞線輪9 下部向右再次經過清洗槽2 到繞線輪7,并向后續工序輸送。繞線輪的個數與被清洗物件繞行次數N 有關,在被清洗物件進、出側( 圖3 中右側) 需N + 1 個繞線輪,在另一側( 圖3 中左側) 需N 個繞線輪。如圖3 所示,繞行次數為2,則右側為3 個繞線輪,左側為2 個繞線輪。繞線輪通過滾動軸承安裝在輪軸上,工作時,繞線輪與被清洗物件做純滾動,無摩擦,不會造成被清洗物件磨損。

超聲波清洗機設計

圖4 線材帶材在線超聲波清洗機結構示意圖1、4、8. 機械擦拭器2、5. 繞線輪組3、6. 超聲波清洗槽7、16. 風刀9. 電阻加熱器10. 溫度傳感器11、13. 過濾器12. 堿液箱14. 水泵15. 換能器17. 烘干頭18. 電阻加熱器19. 鼓風機

 

2. 4 供液系統


供液系統設計時,關鍵在于確定清洗液溫度及清洗液循環系統的流量。

 

對于線材帶材超聲波清洗,常用的清洗液有清水、弱堿液或弱酸液。一般清水的最佳溫度為45℃左右,弱堿液或弱酸液的最佳溫度為60℃左右。清洗液循環系統的流量q 可采用式( 3) 計算:q = V /t1

( 3)式中: q 為清洗液循環系統的流量,L /min; V 為清洗槽有效容積,L; t1為單次循環所需的時間,一般取t1 =4 ~ 5min。

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