超聲波清洗方式廣泛用于工業(yè)清洗領(lǐng)域，例如：精密金屬工件、蓋板玻璃表面除油、除蠟、等等各種臟污的清洗等。具有清洗速度快，效率高等得諸多優(yōu)點，但是提到缺點，就是噪音問題讓很多人頭大，凡是使用過超聲波的人，應(yīng)該都深有感觸，既然不能不用，那么是否有好的方法能夠降低和避免噪聲的給負責(zé)工業(yè)清洗人員帶來的不適呢？

下面我們一起一探究竟。

我們都知道，超聲波的原理是：利用超聲空化在固體和液體界面所產(chǎn)生的高速微沖流能夠除去或削弱邊界污層,增加攪拌作用，加速可溶性污物的溶解，強化清洗劑的清洗作用，減少清洗劑的用量。比起用各式化學(xué)洗劑來清洗，超聲波清洗方法的確是既便捷又環(huán)保的好方法。

超聲波清洗的特點：

1）超聲波清洗可大大提高清洗表面的潔凈度；

2）清洗速度快、效果高；

3）可連續(xù)自動化操作；

4）可清洗外形復(fù)雜的清洗件；

5）可進行大批量清洗。

什么是超聲空化噪聲？

超聲空化，是指液體在超聲波作用下產(chǎn)生大量的非穩(wěn)態(tài)的微小氣泡和空泡(直徑約50～500 μm),這些氣泡和空泡隨超聲波的振動反復(fù)進行生成、迅速變大、潰滅閉合的循環(huán)過程。超聲波噪聲是超聲空化帶來的,叫做空化噪聲。

只要利用空化效應(yīng)來清洗,則空化噪聲基本上是不可避免的,它一定伴隨著空化效應(yīng)的發(fā)生而產(chǎn)生。為了降低空化噪聲,就需要對空化噪聲產(chǎn)生的原理進行研究,從而在不影響空化清洗能力的前提下,找出一些降低空化噪聲對環(huán)境影響程度的方法。

簡單來說,空化噪聲是這樣產(chǎn)生的:超聲波在水中產(chǎn)生超聲空化,空化泡閉合時會產(chǎn)生基頻諧波(與超聲頻率f0一致)和分頻諧波(1/2f0,1/3f0,…),這些諧波疊加在一起就組成了空化噪聲,其中分頻諧波的頻率較低,有可能進入人耳所能聽見的頻率范圍之內(nèi),成為噪聲的主要來源。超聲頻率越低,就有更多的分頻諧波能夠聽得見,從而噪聲就越大。

空化噪聲的危害

研究發(fā)現(xiàn),空化噪聲不但污染環(huán)境,而且對長期處于這種工作環(huán)境中的工作人員會引起健康狀況的下降、工作能力的降低等。 眾所周知,當(dāng)噪聲達到一定強度就會對人的聽覺器官產(chǎn)生傷害,進而使聽力下降。

研究結(jié)果表明,一個人每天如果受到80dB以上噪聲的影響,久而 久之,他的聽力就會明顯下降;人們?nèi)绻虝r間內(nèi)受 到100～125dB噪聲的影響,耳朵會暫時變聾;如果受到150dB以上噪聲的短暫沖擊,耳朵會永遠失去聽力。在當(dāng)今提倡以人為本的社會里,如此大的噪聲問題是必須加以解決的。

如何降低噪聲影響？根據(jù)理論分析結(jié)合實際經(jīng)驗,可以得出一些降低空化噪聲對環(huán)境影響的措施。每一個因素都有其自身的作用,但它們之間又互相影響,綜合考慮才能真正解決問題。

1.提高超聲頻率

也就是說空化噪聲的強度也會明顯降低。 超聲頻率越高,其分頻諧波就能少一些進入人耳,噪聲也會相應(yīng)減少。但是隨著超聲頻率的增高,空化過程會變得難以發(fā)生。當(dāng)頻率增高,則聲波膨脹時間變短,空化核來不及增長到可產(chǎn)生一定空化效應(yīng)的空化泡,即使空化泡形成、聲波的壓縮時間亦短,空化泡可能來不及發(fā)生崩潰。因此,頻率增高將使空化效應(yīng)變?nèi)?。為了在較高超聲頻率下產(chǎn)生空化,可以提高聲強,即超聲空化的聲強閥值(使液體產(chǎn)生空化的最低聲強或聲壓幅值)將隨頻率的升高而升高。但是,高頻超聲在液體中的能量消耗快,這就要求我們提高功率,經(jīng)濟性因此會隨之降低。因此,為了獲得同樣的化學(xué)效應(yīng),對于高頻超聲需付出超聲洗衣機的頻率則相應(yīng)要高些,在30～44KHz之間。

2.不利用空化效應(yīng)洗滌

超聲清洗工作頻率在1MHz左右甚至高達3MHz,有時被稱之為兆赫級超聲清洗。由于頻率太高,聲波在清洗液中很難發(fā)生空化。這種超聲清洗的特點是清洗方向性強,清洗時一般將零件表面置于與聲束平行的方向。這樣噪聲的問題也就不存在了。但是沒有了空化反應(yīng),其洗滌能力怎樣,需要試驗來證明。不過洗滌能力下降,可以用一些輔助的措施來解決:電解水洗滌、臭氧洗滌、物理洗滌等。這不失是一個可以深入研究的方向。

3. 加裝吸聲附件、并把洗滌桶或缸密閉起來

在洗滌容器的底、端面和四周加裝吸聲附件,例 如:玻璃絲綿等等。這種措施是有必要的,雖然會吸收一些超聲波,影響效率,但為了保護環(huán)境、保護人的身體健康,這點損失是可以接受的。把洗滌容器密閉起來以減少噪聲的傳出。這個措施的效果是不錯的。洗滌容器的內(nèi)壁用聲音反射能力強的材料制成,讓聲音多次反彈后減弱,也可以減少噪聲的逸出。

4.減小聲強

噪聲的大小是與聲強成正比的,減小了聲強,必然就達到了減噪的目的。然而聲強是不能無限小的,它有個閥值(即產(chǎn)生空化的最小值)。如果聲強小于閥值則空化效應(yīng)不能產(chǎn)生。而且聲強在一定范圍內(nèi)與空化作用的激烈程度也成正比。聲強小,空化緩和,則超聲波的洗滌效率差,洗滌用時長,浪費能源。于是我們要根據(jù)洗滌的對象不同,選擇一個最優(yōu)的聲強值。

5.減小外壓力

減小外壓力使空化崩潰所需的聲強閥值降低,達到降低噪聲的目的。但是首先空化泡崩潰的劇烈程度有所降低,從而使清洗的效果和效率降低;其次 是要另外加一套減壓的裝置,而且密閉性也要達到一定程度才行。

根據(jù)理論分析結(jié)合實際經(jīng)驗,可以得出一些降低空化噪聲對環(huán)境影響的措施。每一個因素都有其自身的作用,但它們之間又互相影響,綜合考慮才能真正解決問題。

宏達威超聲波清洗劑、工業(yè)清洗劑

文章整理自德國弗戈媒體集團實驗與分析.侵刪.