Ультразвуковая ванна что это
Как устроена и как работает ультразвуковая ванна
Последнее время оптики и ювелиры охотно предлагают услугу чистки ультразвуком. Для проведения процедуры используют специальный агрегат под названием ультразвуковая ванна (УЗ-ванна), где есть специальный резервуар для размещения обрабатываемых предметов. Полезные свойства ультразвука проявляются в специальной жидкости. Мастеру нужно положить предмет, включить прибор, затем помыть. Минимум действий!
Теоретически, такой ванной можно сделать любую емкость, используя специальное оборудование для создания и распространения ультразвука.
Применение
Очищение предметов – самый простой и банальный способ применения УЗ-ванны в большинстве отраслей. Большим спросом пользуется прибор в медицине, исследованиях – используя ультразвук ускоряют реакции, проводят тесты с веществами, стерилизуют инструменты. Необходим он для чистки труднодоступных мест, тонкой и мелкой работы, дополненной специальными реагентами. Широкое применение получил прибор в мастерских оргтехники, мобильных телефонов, у ювелиров, в автоиндустрии промывают фильтры и двигатели.
Поэтому некоторым индивидуальным предпринимателям очень полезно завести такую помощницу, которая будет проводить часть операций, освобождая время и руки мастера для более важной и сложной работы.
Очистка форсунок
В автосервисах применяется УЗ-ванна для разных чисток, помогая забраться вглубь и ускорить процесс ремонта. Например, очистка форсунок – довольно распространенная операция. Такой вариант не подойдет для керамических изделий.
Предварительно нужно разобрать детали, чтобы достать форсунки и проверить их на тестовом устройстве, а затем погрузить в емкость УЗ-ванны, наполненную специальным раствором. По окончании процесса делают повторную проверку.
Метод считается более действенным, чем просто промывка, вместе с тем износ деталей становится больше из-за кавитации. Из-за этого и технических нюансов чистка форсунок ультразвуком используется при большом пробеге и загрязненности.
О чистке форсунок инжекторов ультразвуком смотрите в следующем видео.
Устройство
Конструкция УЗ-ванны сводится к трем элементам (кроме емкости):
-Генератор, создающий УЗ-электроколебания;
-Излучатель, который превращает колебания в механическую вибрацию;
-Нагревательный элемент (дополнительная часть, которая улучшает эффективность) создает температурные условия для лучшего процесса, может разогревать жидкостные среды до 70°.
О том, как устроена купленная ультразвуковая ванна, смотрите в следующем видео
Ванны востребованы во многих отраслях, разница заключается в размере деталей, требующих очистку, частоте применения и объемах работы:
-Портативные – аккуратные устройства с емкостью до 1 л., применяются для частной или коммерческой чистки мелких деталей. Упрощенные модели отличаются незамысловатым дизайном, минимальным количеством функций. Для мастеров делают полупрофессиональные приборы с дополнительными опциями, электронным управлением, резервуаром из нержавеющей стали отменного качества.
-Промышленные УЗ-ванны отличаются габаритами: их рабочий объем может быть свыше 10 литров, минимальный – от 4 литров. Практически все они имеют функцию подогрева, таймеры и дополнительные опции очистки.
Об ультразвуке
Ультразвук – физический термин, характеризующий уровень звука или шума, вне человеческой слышимости, его диапазон определяется как 16 кГц – 1000 кГц.
При изучении УЗ-волн было установлено, что они вызывают своеобразное «закипание» жидких веществ, из-за которых пузырьки не всплывают, а взрываются, вызывая дополнительные волны. Условно этому процессу дали название «кавитация», которое и легло в основу работы УЗ-ванны.
Размер пузырьков зависит от частоты ультразвука: чем выше звук, тем мельче пузырьки. Поэтому такой способ позволяет выталкивать грязь и налет с поверхности более твердых предметов. Кавитация имеет обратную связь с высотой ультразвука: от мелких пузырьков сила давления возникающих волн меньше, поэтому при относительно низкой частоте кавитация сильнее. При этом могут оставаться «метки» на поверхности, изменяя ее на уровне мельчайших частиц. Получается, что чем выше показатель частоты, тем миниатюрнее пузырьки и меньше их следы.
Особенности
Там где требуются ювелирная точность и тонкая очистка, УЗ-ванны просто незаменимы, они имеют ряд достоинств по сравнению с любым другим механическим способом очищения:
-Нет необходимости лично участвовать в работе, после загрузки предмета в ванну остается только включить аппарат;
-Нет прямого контакта кожи с химией, нет негативного воздействия на здоровье;
-Очищается вся поверхность – мельчайшие сеточки, пазы, промежутки, куда не могут достать салфетки, щетки и т.д.;
-Ультразвук не оставляет следов, сколов и других грубых повреждений на поверхности.
Ультразвук способен очистить осадок, остатки пасты, любую коррозию, пленки, в том числе защитные. Некоторые камни и минералы имеют органическое происхождение или относятся к осадочным породам, это делает их несколько чувствительными к такой обработке. По этой причине нужно обратить внимание на кораллы, жемчуг, опалы, малахиты, изумруды, бирюза, танзаниты, ляпис, и исключить их из перечня работ: после УЗ-ванны «красота» камня, его огранка и полировка нарушается.
Дополнительные функции
Использование аксессуаров и специальных возможностей упрощает и облегчает работу прибора, в некоторых случаях – повышает эффективность.
Самые распространенные функции:
-Многорежимность. Простейшие бытовые УЗ-ванны работают с 1-2 режимами. Полупрофессиональные позволяют настраивать до 5 режимов. Разнообразие связано с характером работы и назначения очистки.
-Таймер отмеряет время работы и автоматически отключает прибор, предусмотрен почти на всех моделях, кроме самых простых и бюджетных домашних вариантов.
-Подогрев имеют практически все модели, он повышает эффективность и ускоряет процесс. Нагрев жидкости проводится максимум до 70°С, это даже больше необходимых значений. Оптимальной температурой нагрева являются 50°-60°С.
-Защита – отключит прибор без жидкости и спасет его от перегрева.
-Антистатика – свойство полезное при ремонте сотовых и оргтехники, его также добиваются, применяя специфичные очистители.
-Электронные панели управления, световые индикаторы. Конечно, это накрутки, которые повышают цену УЗ-ванны, но обходиться без них сложно.
-Аксессуары помогают сделать работу простой и легкой. Это сетки и корзинки для размещение и промывания деталей, они защитят стальную емкость от соприкосновения с предметами, повреждений и царапин. Это основательно продлит срок службы прибора. К аксессуарам можно отнести и прозрачные крышки. Это очень удобно, особенно при одновременной чистке нескольких мелких изделий.
Советы по выбору
Выбрать УЗ-ванну – шаг важный и ответственный, который полностью зависит от назначения чистки, области применения. Именно с оглядкой на них выбирают рабочие параметры:
-Объем УЗ-ванны связан с размером и количеством деталей, предметов, которые вы будете чистить. Запрещают класть эти предметы на поверхность ванны (есть вероятность резонанса и последующей поломки прибора), поэтому в комплект лучше приобрести корзину, чтобы до дна оставалось минимум 3 см.
-Частота волн – это понятие из прикладной физики. В зависимости от характера чистки и чувствительности материала подбирают рабочую частоту или выбирают УЗ-ванну с настроенным диапазоном.
20-50 кГц – относительно грубая чистка, применяется для промышленных объектов и деталей, в автомобильной промышленности. Частота в 20кГц может разрушать клеточные структуры, а вот 35-40 кГц – рабочий диапазон для бытовой чистки стойких поверхностей.
50-100 кГц – интенсивная и более мягкая чистка, используется в медицине и ювелирном деле. Подходит для частичной стерилизации.
Как сделать своими руками?
Творческие и способные техники могут сами создать «ультразвуковую ванну мечты». Для этого понадобится небольшой опыт электромеханики, смекалка и нехитрые приспособления: стойкая к воздействию прочная глубокая миска из нержавейки, ванночка из диэлектрика (например, фарфора или стекла), меньшая по размеру чем миска. Пригодится магнитная катушка, плоский магнит для радиотехники, не проводящий стержень, импульсный преобразователь и насос.
Трансформатор будет выступать как генератор, емкости образуют рабочий объем ванны, а излучатель делают из оставшихся запчастей: надо перемотать провод с бобины на приготовленную палку-диэлектрик, на ферритовый хвостик продевают магнит.
Сделав заготовку излучателя, соединяют миски, оставляя фарфор внутри металла. Нужно сделать дырку снизу для контакта с излучателем, а в керамической посудке два противолежащих «прохода» для жидкости. Если к ним подсоединить насос, то процесс обновления жидкости можно автоматизировать. Здесь излучатель расположен внизу, их может быть несколько, размещать возможно и на боках ванны. Соединив излучатель и генератор, нужно наполнить емкости жидкостью-очистителем и только потом включать в сеть. Преобразователь должен быть сильным и компенсировать возможные скачки напряжения. Для этого подойдет устройство для чувствительной техники, используемой в телеателье и ремонте компьютеров.
Применение ультразвуковой ванны для очистки предметов вы можете посмотреть в следующем видео.
Эксплуатация и уход
При работе с УЗ- ванной нужно помнить:
-Работа прибора может проходить только при наличии жидкости. Запуск пустой ванны приведет к поломке. По этой же причине нужно отслеживать уровень жидкости. А вот оставлять прибор, работающим или подключенным к сети нельзя: кроме скачка напряжения есть опасность в виде испарения жидкости. Чтобы продлить срок эксплуатации подключать УЗ-ванну непосредственно для манипуляций чистки.
-Если при работе ванны применяют жидкости-дезинфекторы, то функцию подогрева надо выключать. Многие из них содержат соединения хлора, опасные для вдыхания и безопасные в жидком виде.
-Поскольку в УЗ-ванне используют жидкости-реагенты, то после чистки необходима промывка. Ее можно проводить в емкости прибора, в отдельном резервуаре (посуде или раковине) очищенной или проточной водой, специальным составом. К очищенным относят обработанная от химии и активных ионов или дистиллированная вода.
В следующем видео вы можете посмотреть процесс ухода за ультразвуковой ванной.
Какие жидкости использовать?
Жидкости дополняют действие ультразвука, а значит делятся по сферам применения:
-Отмывочные жидкости (Вега, Лира, Zestron-FA) на спиртовой основе подходят для мастерских, очистки плат и пластин.
-Очистители универсальные и профильные отличаются по своему составу (щелочные, водные), в своем составе имеют ПАВ. Например, «Очиститель металлов ОМ/УЗ» подойдет для автомастерских, Очиститель ТМ Флай №2 – в ювелирных салонах, а вот Очиститель ТМ-РемСкал 30 Спец для изделий из серебра используют специалисты, возможно и домашнее применение, Очиститель ТМ-РемРад на водной основе – для ремонта оргтехники
-Шампуни-концентраты бережно относятся к поверхностям, снимают статическое электричество. Креолан применяется для чистки и дезинфекции в стоматологии, медицине, оптике и ювелирном деле. Экономик – универсальное средство.
Различаются концентрации веществ, и их фасовка 0,15 – 5 л.
Советы
Для коммерции (косметология, стоматология, ремонтные и ювелирные мастерские) УЗ-ванна необходима. Внимательно читайте инструкцию прибора и вспомогательных жидкостей. Важна рабочая концентрация, наличие запаха и воздействия на материалы. Кроме того, разные жидкости могут иметь разную длительность воздействия, поэтому этапы процесса очищения порой приходится подбирать самостоятельно.
Процедура чистки не заменяет полностью стерилизацию, а является этапом обработки, поэтому нельзя игнорировать рекомендации СанПиНа.
УЗ-ванна – это удачный пример приручения научных достижений для бытовых нужд, но как и любой электроприбор требует внимания и бережного отношения. Именно в этом заключается секрет успешного применения.
Ультразвуковая ванна. Часть 2
В предыдущей части мы узнали из чего состоит устройство и как его настроить. Научились правильно рассчитывать резонансный дроссель и многие другие тонкости в этом ремесле.
Настало время водных процедур. Нальем воды примерно на одну четверть от всего объема. Регулируем частоту до момента пока не начнут образовываться забавные структуры из кавитационных пузырьков, называемые в народе паутинками. Эти подвижные молочные сгустки из которых вьются «щупальца», напоминают стримеры электрических разрядов в плотных средах. Хотя природа их конечно другая.
Попробуем опустить кусок фольги. Такой способ используют для объективной оценки силы кавитации образованной в ультразвуковых средах. Она разрушает оксидную пленку на поверхности фольги.
Доливаем в гастроемкость остатки воды и у нас получается ровно литр. Крутим ручку и находим резонанс. Видно что области кавитации распределены неоднородно, они гуляют в такт с бултыханием поверхности воды. Жизнь маленьких пузырьков сложна и удивительна. Они колеблются, растут, достигают критического размера и затем схлопываются.
При схлопывании пузырька внутри него образуется сходящаяся ударная волна. В результате в жидкости образуются локальные участки с очень высоким давлением и температурами (до 10 тысяч градусов). Именно из-за таких кавитационных пузырьков даже обыкновенная вода становится химически активной. Вот такая разрушительная сила таится вокруг нас.
Вернёмся к резонансу. С малым количеством воды максимум что происходит так это фигуры Хладни, которые зависят от частоты. Дольем немного жидкости и резонанс уйдет, зато если найти резонанс снова эффект работы уже будет похож на увлажнитель воздуха. Если налить много воды, то получим курган на поверхности. В общем уровень жидкости нужно подбирать экспериментально. Даже наблюдал режимы, когда жидкость сама испарялась из корпуса гастроемкости, который казался скользким как лед если трогать его пальцами. Кусок фольги прекрасно демонстрирует эффект вибрационного скольжения по дну ванны. Чем-то напомнило аэрохокей в местном развлекательном парке.
Насыпим немного волшебного порошка для получения фигур Хладни образуемые скоплением мелких частиц вблизи пучностей или на узловых линиях на поверхности упругой колеблющейся пластинки. Названы рисунки в честь немецкого физика Эрнста Хладни, обнаружившего этот Эффект.
С принципом работы разобрались, теперь можно переходить к следующей части. Хомякам была поставлена задача наскрести по сусекам всякого барахла с чем они неплохо справились. Но прежде чем начать облучать ультразвуком раритетные вещи проверю эффективность чистки на своих пальцах. По ощущению похоже на акупунктуру, как будто куча иголочек одновременно колет тебя в палец. А что за белая хрень отделилась от кожи, даже знать не хочу. Делать так точно не стоит!
Посмотрим что произойдет со ржавыми железками. Из интересных экземпляров нашлась пряжка времен древней руси, и здоровенный болт который руками фиг открутишь. Обратимся за помощью к обычному столовому уксусу, который как известно отлично справляется со всякими следами ржавчины. Наливаем его в небольшом количестве, чтобы уровень возвышался над деталями примерно на сантиметр. Короче не жалеем кислоты. Кладем на дно кусок железки, ждем пару минут, после запускаем гравицапу
Теперь о результатах. Так выглядели железки до чистки, а так после. Удивил старый гвоздь, на нем стали видны все результаты многолетнего разрушения металла.
Пряжка на удивление оказалась бодрой в плане разрушений, видимо кузнец знал толк в своем деле. Гайка без усилий начала откручиваться правда под ней еще остались следы ржавчины, но это ничего учитывая что чистка идет даже в таких труднодоступных местах.
На плашке стали читаемы все надписи, а режущая часть внутри вернула свою первоначальную молодость. Весь процесс занял ни много ни мало — два часа. Много скажете вы?! Ой да ладно!
Такой шмат железа является хорошей нагрузкой для ультразвуковой системы. Потому для нормального результата нужно время. Теперь место ржавой плашки стала ржавая вода. Так же порадовал вид пряжки, впервые за многие века она зашевелилась. Приспособлю ее к своим наручным часам.
Еще один интересный эффект обнаружился когда уксуса в ванне стало маловато. Весь объем жидкости с средины пытался куда-то испариться. Полагаю там просто область повышенного давления, которая выталкивается в область пониженного давления.
Вот еще пример, Копейка и Деньга до чистки.
А так выглядит после чистки. Мне вот интересно, реставраторы монет пользуются таким методом? В любом случае в такой вариации ультразвуковой ванны можно подобрать время и мощность чистки, для оптимального результата.
Проведем еще один эксперимент, это два медных солида Яна Казимира из средневековья.
Один экземпляр окунем в гастроемкость, а другой попробуем почистить в динатриевой соли, второе название которой Трилон Б.
Так как пошла такая жара, возьмем целую горсть монет и докинем их к первому солиду, который уже принимает лечебные ванны. Это уберет с монет всю грязь и визуально будет понятно как же действует Трилон Б. Берем чайную ложку этого замечательного порошка и разводим его в стакане с водой. Чем больше динатриевой соли тем сильней будет эффект, но не стоит сильно увлекаться, так как данная пропорция у меня оказалась ну уж слишком активной.
Закидываем горсть ранее чищенных монет на которых еще остались окислы, грязь и прочее. Через пару минут можно наблюдать как на дне пошла реакция и раствор начал приобретать зеленый цвет. Вообще более правильней будет выставить все монеты ребром, так реакция будет проходить равномерней.
На следующее утро раствор аннигилировался и превратился в голубой цвет, прям как в том коктейле который подают на пляжах Малибу. Перемещаем образец в корыто с обычной водой. Трилон Б преобразовал все окислы в коричневое болото. Теперь монета оголит свое тело в лучах кавитационных лучей.
Конечный результат. Металл на котором нет ни грязи ни солей под патиной ни самой патины, ничего нет. Монета убита. Вот пример до чистки, после чистки в воде и после чистки в трилоне. Грусть тоска печаль.
Можно попробовать вернуть вид монете старым добрым способом. Железной щеткой полируем монету до блеска.
Искусственную патину сделаем с помощью 33 процентной серной мази, купленной в аптеке через дорогу. В первые секунды после втирания видно как тело монеты темнеет. Медь вступает в реакцию.
На следующий день мягкой тканью трем монету до появления рельефа и всех букв. В любом случае такая монета более читабельна чем была. Но эти раковины на рельефе…
Короче никогда так не делайте!
В следующем опыте набрызгаем немного мыльного «Ушастого няня» в гастроемкость и нальем немного воды. Такой щелочной раствор хорошо чистит серебро и золото от всякой налипшей органической грязи. Особенно это актуально если украшения имеют сложную форму. С труднодоступными местами ванна легко справляется. Именно по этой причине миллионы людей покупают у китайцев подобные агрегаты.
Если вместо мыла налить в емкость спирто-бензиновый раствор, то можно чистить печатные платы от канифоли. Используя уайт-спирит, можно чистить кисти Айвазовского. Фирмы по ремонту принтеров подобным способом чистят забитые дюзы и сопла в картриджах, используя специальную промывочную жидкость.
Время подвести итоги. Кто-то наверняка скажет зачем мне заниматься подобной ерундой, если можно купить подобную ванну на алиэкспресс всего за 30 баксов?! Там написано 50 Вт и все такое. Пожалуйста. На китайских колонках и лазерных указках тоже написано 50 Вт, но это вовсе не означает что все именно так. В дешевых мойках дохлые пьезики и мощности достаточной для развития кавитации на них просто не получить, даже заменив родной генератор на более мощный.
В 2020 году мы планируем завершить промышленный вариант ультразвуковой ванны, аналогов которой на рынке мы не встречали. Она рассчитана на 100 Вт с возможностью регулировки мощности. Подогрев, сенсорное управление, дегазация и многие другие функции которые вам несомненно понравятся. За всеми актуальными новостями вы можете следить в нашем Instagram
