Łaźnia ultradźwiękowa

Ostatnio optycy i jubilerzy oferują usługę czyszczenia ultradźwiękami. Do tej procedury wykorzystuje się specjalne urządzenie zwane wanną ultradźwiękową (USE), które posiada specjalny zbiornik na oczyszczane obiekty. Użyteczne właściwości ultradźwięków ujawniają się dzięki specjalnej cieczy. Pracownik musi włożyć przedmiot do urządzenia, włączyć je, a następnie umyć. Minimum działań!

Teoretycznie każdy pojemnik można przekształcić w taką wannę, używając specjalnego sprzętu do wytwarzania i propagacji ultradźwięków.

Czyszczenie przedmiotów jest najprostszym i najbardziej trywialnym zastosowaniem kąpieli ultradźwiękowych w większości gałęzi przemysłu. Urządzenie to jest bardzo potrzebne w medycynie, badaniach naukowych - za pomocą ultradźwięków przyspiesza się reakcje, testuje substancje i sterylizuje narzędzia. Jest niezastąpiony do czyszczenia trudno dostępnych miejsc, drobnych i precyzyjnych prac, uzupełniony o specjalne odczynniki. Urządzenie jest szeroko stosowane w warsztatach do mycia sprzętu biurowego, telefonów komórkowych, jubilerów, w przemyśle samochodowym do mycia filtrów i silników.

Z tego powodu niektóre osoby pracujące na własny rachunek uważają, że bardzo przydatne jest zatrudnienie asystenta, który wykona część pracy, uwalniając czas i ręce rzemieślnika od ważniejszych i bardziej wymagających zadań.

Warsztaty samochodowe używają wanien ultradźwiękowych do różnych zadań związanych z czyszczeniem, co pozwala dotrzeć głęboko i przyspieszyć proces naprawy. Powszechnie stosowaną metodą czyszczenia jest na przykład czyszczenie dysz. Taka opcja nie jest odpowiednia dla wyrobów ceramicznych.

Części należy najpierw zdemontować w celu wyjęcia dysz i sprawdzenia ich na urządzeniu testowym, a następnie zanurzyć w zbiorniku wanny ultradźwiękowej wypełnionej specjalnym roztworem. Na koniec procesu przeprowadza się drugi test.

Obejrzyj poniższy film dotyczący czyszczenia wtryskiwaczy za pomocą ultradźwięków.

Budowa wanny ultradźwiękowej sprowadza się do trzech elementów (oprócz zbiornika):

• Generator, który wytwarza drgania ultradźwiękowe;
• Przetwornik, który przekształca drgania w drgania mechaniczne;
• Element grzejny (dodatkowa część zwiększająca wydajność) tworzy warunki temperaturowe dla lepszego przebiegu procesu i może podgrzewać media płynne do 70°.

Zobacz poniższy film, aby dowiedzieć się, jak zbudowana jest wanna ultradźwiękowa.

Wanny są potrzebne w wielu branżach, a różnica polega na wielkości czyszczonych elementów, częstotliwości użytkowania i ilości pracy:

• Przenośne - zgrabne urządzenia o pojemności do 1 litra, używane do prywatnego lub komercyjnego czyszczenia małych części. Modele uproszczone charakteryzują się nieskomplikowaną konstrukcją i minimalną liczbą funkcji. Dla rzemieślnika dostępne są półprofesjonalne urządzenia z dodatkowymi opcjami, sterowaniem elektronicznym, zbiornikiem ze stali nierdzewnej o doskonałej jakości.
• Przemysłowe wanny ultradźwiękowe różnią się wielkością: ich pojemność robocza może wynosić ponad 10 litrów, minimalna pojemność wynosi od 4 litrów. Prawie wszystkie mają funkcję podgrzewania, timery i dodatkowe opcje czyszczenia.

Ultradźwięki to termin fizyczny opisujący poziom dźwięku lub hałasu, który wykracza poza zakres słyszalności człowieka, określany jako 16 kHz - 1000 kHz.

W badaniach nad falami ultradźwiękowymi stwierdzono, że powodują one swego rodzaju "wrzenie" substancji płynnych, powodując, że bąbelki nie unoszą się na powierzchni, lecz wybuchają, wywołując dodatkowe fale. Tradycyjnie proces ten nazywany jest "kawitacją", która stanowi podstawę działania wanny ultradźwiękowej.

Wielkość pęcherzyków zależy od częstotliwości ultradźwięków: im wyższy dźwięk, tym drobniejsze pęcherzyki. Dlatego metoda ta umożliwia wypychanie brudu i płytki nazębnej z powierzchni twardszych przedmiotów. Kawitacja jest odwrotnie proporcjonalna do wysokości ultradźwięków: w przypadku małych pęcherzyków siła ciśnienia powstających fal jest mniejsza, więc kawitacja jest silniejsza przy stosunkowo niskiej częstotliwości. Może to pozostawić "ślady" na powierzchni, zmieniając ją na poziomie najmniejszych cząsteczek. Okazuje się, że im wyższa częstotliwość, tym drobniejsze są pęcherzyki i tym mniejsze są ich ślady.

Wszędzie tam, gdzie wymagana jest precyzja i dokładne czyszczenie, niezastąpione są kąpiele ultradźwiękowe, które mają wiele zalet w porównaniu z każdą inną metodą czyszczenia mechanicznego:

• Nie ma potrzeby osobistego zaangażowania - po włożeniu przedmiotu do wanny wystarczy włączyć urządzenie;
• Nie ma bezpośredniego kontaktu skóry z tą substancją chemiczną i nie ma ona negatywnego wpływu na zdrowie;
• Czyszczona jest cała powierzchnia - najmniejsze oczka, rowki, szczeliny, do których nie docierają ściereczki, szczotki itp;
• Ultradźwięki nie pozostawiają na powierzchni żadnych śladów, odprysków ani innych poważnych uszkodzeń.

Ultradźwięki są w stanie oczyścić osady, resztki pasty, wszelkie ślady korozji, warstwy, w tym warstwy ochronne. Niektóre kamienie i minerały są pochodzenia organicznego lub osadowego, co czyni je nieco wrażliwymi na tę obróbkę. Z tego powodu należy zwrócić uwagę na korale, perły, opale, malachity, szmaragdy, turkusy, tanzanity i lapisy, i wykluczyć je z listy prac: po kąpieli ultradźwiękowej "piękno" kamienia, jego szlif i polerowanie ulegają zmianie.

Zastosowanie akcesoriów i funkcji specjalnych upraszcza i ułatwia obsługę urządzenia, a w niektórych przypadkach zwiększa jego wydajność.

Do najczęściej stosowanych funkcji należą:

• Wielomodowy. Najprostsze domowe wanny ultradźwiękowe działają w 1 lub 2 trybach. Te półprofesjonalne umożliwiają pracę w maksymalnie 5 trybach. Różnorodność ta jest związana z rodzajem pracy i celem sprzątania.
• Wyłącznik czasowy mierzy czas pracy i automatycznie wyłącza urządzenie. Jest on montowany w prawie wszystkich, z wyjątkiem najprostszych i najtańszych, urządzeniach gospodarstwa domowego.
• Wszystkie modele są wyposażone w funkcję podgrzewania wstępnego, która zwiększa wydajność i przyspiesza proces. Ciecz jest podgrzewana do maksymalnej temperatury 70° C, która jest nawet wyższa od wymaganej. Optymalna temperatura ogrzewania wynosi 50°-60°C.
• Ochrona - wyłącza urządzenie bez płynu i chroni je przed przegrzaniem.
• Antystatyczność - cecha przydatna przy naprawach sprzętu komputerowego i biurowego, można ją również uzyskać stosując specjalne środki czyszczące.
• Elektroniczne panele sterowania, wskaźniki świetlne. Oczywiście są to dodatki, które podnoszą cenę wanny ultradźwiękowej, ale trudno się bez nich obejść.
• Akcesoria ułatwiają i usprawniają pracę. Są to siatki i kosze do umieszczania i mycia części, które chronią naczynie stalowe przed kontaktem z przedmiotami, uszkodzeniami i zarysowaniami. Przedłuży to znacznie żywotność urządzenia. Akcesoria obejmują przezroczyste pokrywy. Jest to bardzo wygodne rozwiązanie, zwłaszcza w przypadku jednoczesnego czyszczenia kilku małych przedmiotów.

Zobacz poniższy film dotyczący czyszczenia monet w kąpieli ultradźwiękowej.

Wybór wanny ultradźwiękowej to ważny i odpowiedzialny krok, który zależy od celu czyszczenia i obszaru zastosowania. To właśnie z nimi należy dobierać parametry pracy:

• Pojemność wanny ultradźwiękowej jest związana z wielkością i liczbą części i przedmiotów, które będą czyszczone. Zabronione jest umieszczanie tych przedmiotów na powierzchni wanny (istnieje możliwość rezonansu i późniejszej awarii urządzenia), więc zestaw lepiej kupić kosz do dna pozostawiony co najmniej 3 cm.
• Częstotliwość fal to pojęcie z zakresu fizyki stosowanej. W zależności od charakteru czyszczenia i wrażliwości materiału należy dobrać częstotliwość pracy lub wybrać wannę ultradźwiękową z regulowanym zakresem.

20-50kHz to stosunkowo zgrubne czyszczenie i jest stosowane do przedmiotów i części przemysłowych oraz w przemyśle samochodowym. 20 Hz może zniszczyć struktury komórkowe, ale 35-40 kHz to zakres roboczy do domowego czyszczenia odpornych powierzchni.

50-100kHz - Intensywne i delikatne czyszczenie, stosowane w medycynie i jubilerstwie. Nadaje się do częściowej sterylizacji.

Kreatywni i zdolni technicy mogą sami stworzyć "wymarzoną kąpiel ultradźwiękową". Potrzebne będzie niewielkie doświadczenie w zakresie elektromechaniki, pomysłowość i kilka prostych urządzeń: mocna i trwała miska ze stali nierdzewnej, zbiornik dielektryczny (np. porcelanowy lub szklany) mniejszy niż miska. Przydatne są: cewka magnetyczna, płaski magnes radiowy, pręt nieprzewodzący, przetwornik impulsów i pompa.

Transformator będzie pełnił funkcję oscylatora, naczynia tworzą objętość roboczą wanny, a emiter wykonuje się z pozostałych części: należy nawinąć drut ze szpulki na przygotowaną pałeczkę dielektryczną, na ogonek ferrytowy nasuwa się magnes.

Po wykonaniu otworu nadajnika należy połączyć miseczki, pozostawiając porcelanę wewnątrz metalu. W dolnej części należy wykonać otwór umożliwiający kontakt z emiterem oraz dwa przeciwległe "kanały" dla cieczy w naczyniu ceramicznym. Jeśli podłączy się do nich pompę, proces odnawiania cieczy można zautomatyzować. W tym przypadku emiter jest umieszczony na dnie, może być ich więcej niż jeden, możliwe jest także umieszczenie emiterów po bokach wanny. Po podłączeniu nadajnika i generatora pojemniki należy napełnić płynem czyszczącym, a dopiero potem podłączyć. Nadajnik powinien być silny i kompensować ewentualne skoki napięcia. Do tego celu nadaje się urządzenie do delikatnego sprzętu używanego w studiach telewizyjnych i przy naprawach komputerów.

Wykorzystanie wanny ultradźwiękowej do czyszczenia przedmiotów można zobaczyć na poniższym filmie.

Podczas korzystania z kąpieli ultradźwiękowej należy pamiętać, że:

• Urządzenie może pracować tylko wtedy, gdy w jego wnętrzu znajduje się ciecz. Puste uruchomienie wanny spowoduje jej nieprawidłowe działanie. Z tego samego powodu należy monitorować poziom cieczy. Nie należy pozostawiać urządzenia włączonego lub podłączonego do sieci elektrycznej: oprócz przepięcia istnieje ryzyko wyparowania płynu. Aby przedłużyć okres eksploatacji, do czyszczenia należy podłączyć bezpośrednio wannę ultradźwiękową.
• Funkcja ogrzewania musi być wyłączona, jeśli w wannie używane są środki dezynfekujące. Wiele z nich zawiera niebezpieczne do wdychania związki chloru, które są bezpieczne w postaci płynnej.
• Ponieważ w kąpieli ultradźwiękowej stosowane są płyny odczynnikowe, po czyszczeniu konieczne jest płukanie. Czynność tę można wykonać w zbiorniku urządzenia, w oddzielnym pojemniku (naczyniu lub zlewie) z wodą oczyszczoną lub bieżącą, o specjalnym składzie. Oczyszczona oznacza wodę poddaną działaniu substancji chemicznych i aktywnych jonów lub wodę destylowaną.

Na poniższym filmie możesz zobaczyć, jak dbać o swoją wannę ultradźwiękową.

Płyny uzupełniają efekt działania ultradźwięków, dlatego dzieli się je ze względu na ich zastosowanie:

• Płyny czyszczące na bazie alkoholu (Vega, Lira, Zestron-FA) są odpowiednie do czyszczenia warsztatów, tablic i płyt.
• Środki czyszczące uniwersalne i profilowe różnią się składem (alkaliczne, wodne) i mają w swoim składzie środki powierzchniowo czynne. Na przykład środek do czyszczenia metalu OM/DRM jest odpowiedni dla warsztatów samochodowych, środek czyszczący TM-Fly nr 2 dla zakładów jubilerskich, a środek czyszczący TM-RemScal 30 do wyrobów ze srebra może być stosowany przez specjalistów; środek czyszczący TM-RemRad na bazie wody jest odpowiedni do naprawy sprzętu biurowego.
• Koncentraty szamponów są łagodne dla powierzchni i usuwają ładunki elektrostatyczne. Creolan jest stosowany do czyszczenia i dezynfekcji w stomatologii, medycynie, optyce i jubilerstwie. Ekonomik jest produktem uniwersalnym.

Jest on dostępny w różnych stężeniach i w pojemnościach od 0,15 do 5 litrów.

W zastosowaniach komercyjnych (kosmetyka, stomatologia, jubilerstwo i zakłady rzemieślnicze) kąpiel ultradźwiękowa jest niezbędna. Należy dokładnie zapoznać się z instrukcjami dotyczącymi urządzenia i dodatków. Ważne jest stężenie robocze, zapach i wpływ na materiały. Ponadto różne płyny mogą mieć różny czas działania, dlatego czasami trzeba samodzielnie dostosować etapy procesu czyszczenia.

Procedura czyszczenia nie jest substytutem pełnej sterylizacji, ale raczej etapem obróbki, dlatego nie wolno ignorować zaleceń Sanepidu.

Wanna ultradźwiękowa jest udanym przykładem wykorzystania osiągnięć naukowych do użytku domowego, ale jak każde urządzenie elektryczne wymaga uwagi i troski. To jest właśnie sekret skutecznego stosowania.