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超声波清洗机设计

作者:天驰超声波仪器 日期:2014-06-05 15:30:51 信息来源:www.chaoshengboyiqi.com

2. 1 超声波清洗槽


超声波清洗槽是超声波清洗机的主体,如图2 所示,它主要由清洗槽、换能器、进液口、排液口、清洗液回流盘等部分组成。换能器安装在清洗槽的底部,换能器的进线管从清洗槽侧面穿过。工作时,被清洗件从距离换能器上表面H 处水平穿过清洗槽,换能器产生的超声振动传递给清洗液( 碱液或水) ,产生超声空化现象,形成连续不断的局部瞬时高压,轰击物体表面,使得通过工作介质中的被清洗物件的表面及缝隙中的污垢迅速剥离脱落,从而实现快速清洗。

超声波清洗机设计

为了保证清洗质量,清洗槽的长度L 根据公式

超声波清洗机设计
式中: L 为单个超声波清洗槽的有效清洗长度,一般取L≤3m; v 为被清洗物件的移动速度,v ≤0. 6m/s; t 为超声波清洗时间,一般t≥10s 左右为宜; N 为被清洗件在绕线装置中的绕行次数,一般取2 ~ 4。本文设计超声波清洗允许的被清洗件的线速度为0. 3m/s,取N = 2,t = 12s。根据式( 1) ,可计算清洗槽的长度L = 1. 8m。

 

2. 2 超声波系统


超声波系统包括换能器和超声波发生器。设计时根据超声波的频率及功率选取与之匹配的超声波系统。超声波频率根据被清洗污染物颗粒大小来确定,通常取20 ~ 40kHz; 超声波功率必须保证产生空化现象,在确定了超声波频率以后,可根据式( 2) 确定超声波功率P 为:

超声波清洗机设计

式中: P 为超声波功率,kW; p 为超声空化的功率密度临界点,W/cm2 ; A 为超声波换能器有效换能面积,cm2 ; η 为超声波换能效率,一般η = 0. 9 ~ 0. 95。

 

水溶液产生超声空化的功率密度( 超声波强度)临界点与频率之间的关系如表1 所示。

超声波清洗机设计

2. 3 绕线装置


绕线装置的主要作用是使被清洗物件在绕线轮之间反复绕行,使得被清洗物件可以反复通过同一个清洗槽,在不增加清洗槽长度的情况下,增大清洗长度,延长清洗时间,提高清洗质量。

超声波清洗机设计

绕线装置结构如图3 所示,它主要由轮轴、滚动轴承,绕线轮及锁紧螺母等组成。其工作过程为: 被清洗件从绕线轮5 上部进入,向左经清洗槽1 到绕线轮8 上部,经绕线轮8 绕行从下部经清洗槽2 向右到绕线轮6 下部,绕行后从绕线轮6 上部向左经过清洗槽1 到绕线轮9 上部,绕行后从绕线轮9 下部向右再次经过清洗槽2 到绕线轮7,并向后续工序输送。绕线轮的个数与被清洗物件绕行次数N 有关,在被清洗物件进、出侧( 图3 中右侧) 需N + 1 个绕线轮,在另一侧( 图3 中左侧) 需N 个绕线轮。如图3 所示,绕行次数为2,则右侧为3 个绕线轮,左侧为2 个绕线轮。绕线轮通过滚动轴承安装在轮轴上,工作时,绕线轮与被清洗物件做纯滚动,无摩擦,不会造成被清洗物件磨损。

超声波清洗机设计

图4 线材带材在线超声波清洗机结构示意图1、4、8. 机械擦拭器2、5. 绕线轮组3、6. 超声波清洗槽7、16. 风刀9. 电阻加热器10. 温度传感器11、13. 过滤器12. 碱液箱14. 水泵15. 换能器17. 烘干头18. 电阻加热器19. 鼓风机

 

2. 4 供液系统


供液系统设计时,关键在于确定清洗液温度及清洗液循环系统的流量。

 

对于线材带材超声波清洗,常用的清洗液有清水、弱碱液或弱酸液。一般清水的最佳温度为45℃左右,弱碱液或弱酸液的最佳温度为60℃左右。清洗液循环系统的流量q 可采用式( 3) 计算:q = V /t1

( 3)式中: q 为清洗液循环系统的流量,L /min; V 为清洗槽有效容积,L; t1为单次循环所需的时间,一般取t1 =4 ~ 5min。

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