超声波清洗原理及设备选型.doc

目录引简介1、定义超声波清洗机工作原理2、超声波如何完成清洗工作 （1）空化作用： （2）直进流作用： （3）加速度：3、超声波清洗机的构成 1、概况： 2、应用范围： 3、超声波清洗的优点： 4、注意事项：4、超声波清洗中应注意的几个问题 一、功率的选择 二、频率的选择 三、清洗笼的使用 四、清洗液温度的选择 五、关于清洗液量的多少和清洗零件的位置 六、其它 七、超声波清洗机清洗的技术特点 八、超声波清洗机的主要参数： 九、常见的超声波清洗机产品：5、判断超声波清洗机的故障6、超声波清洗机维修保养问题7、超声波清洗机发展史8、超声波清洗机在微粉业的应用引简介经研究证明：超声波作用于液体中时，液体中每个气泡的破裂会产生能量极大的冲击波，相当于瞬间产生几百度的高温和高达上千个大气压，这种现象被称之为“空化作用”，超声波清洗正是用液体中气泡破裂所产生的冲击波来达到清洗和冲刷工件内外表面的作用。 第二超声波在液体中传播，使液体，与清洗槽在超声波频率下一起振动，液体与清洗槽振动时有自己固有频率，这种振动频率是声波频率，所以人们就听到嗡嗡声。还有其它不清楚的，可以发邮件来问 ,尽我所能。 1、定义什么是超声波：波可以分为三种，即次声波、声波、超声波。次声波的频率为20Hz以下；声波的频率为20Hz20kHz；超声波的频率则为20kHz以上。其中的次声波和超声波一般人耳是听不到的。超声波由于频率高、波长短，因而传播的方向性好、穿透能力强，这也就是为什么设计制作超声波清洗机的原因。 超声波清洗机工作原理超声波清洗机的工作原理是怎样的呢？下面就为大家介绍下其工作的主要环节和步骤，超声波清洗机如何工作的原理及知识。超声波清洗机原理主要是将换能器，将功率超声频源的声能，并且要转换成机械振动，通过清洗槽壁使之将槽子中的清洗液辐射到超声波。由于受到辐射的超声波，使之槽内液体中的微气泡能够在声波的作用下从而保持振动。 当声压或者声强受到压力到达一定程度时候，气泡就会迅速膨胀，然后又突然闭合。在这段过程中，气泡闭合的瞬间产生冲击波，使气泡周围产生1012-1013pa的压力及局调温，这种超声波空化所产生的巨大压力能破坏不溶性污物而使他们分化于溶液中，蒸汽型空化对污垢的直接反复冲击。 一方面破坏污物与清洗件表面的吸附，另一方面能引起污物层的疲劳破坏而被驳离，气体型气泡的振动对固体表面进行擦洗，污层一旦有缝可钻，气泡立即“钻入”振动使污层脱落，由于空化作用，两种液体在界面迅速分散而乳化，当固体粒子被油污裹着而粘附在清洗件表面时，油被乳化、固体粒子自行脱落，超声在清洗液中传播时会产生正负交变的声压，形成射流，冲击清洗件，同时由于非线性效应会产生声流和微声流，而超声空化在固体和液体界面会产生高速的微射流，所有这些作用，能够破坏污物，除去或削弱边界污层，增加搅拌、扩散作用，加速可溶性污物的溶解，强化化学清洗剂的清洗作用。由此可见，凡是液体能浸到且声场存在的地方都有清洗作用，其特点适用于表面形状非常复杂的零件的清洗。尤其是采用这一技术后，可减少化学溶剂的用量，从而大大降低环境污染。 2、超声波如何完成清洗工作超声波清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。目前所用的超声波清洗机中，空化作用和直进流作用应用得更多。 （1）空化作用：空化作用就是超声波以每秒两万次以上的压缩力和减压力交互性的高频变换方式向液体进行透射。在减压力作用时，液体中产生真空核群泡的现象，在压缩力作用时，真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力，由此剥离被清洗物表面的污垢，从而达到精密洗净目的。 在超声波清洗过程中，肉眼能看见的泡并不是真空核群泡，而是空气气泡，它对空化作用产生抑制作用降低清洗效率。只有液体中的空气气泡被完全脱走，空化作用的真空核群泡才能达到最佳效果。 （2）直进流作用：超声波在液体中沿声的传播方向产生流动的现象称为直进流。声波强度在0.5W/cm2时，肉眼能看到直进流，垂直于振动面产生流动，流速约为10cm/s。通过此直进流使被清洗物表面的微油污垢被搅拌，污垢表面的清洗液也产生对流，溶解污物的溶解液与新液混合，使溶解速度加快，对污物的搬运起着很大的作用。 （3）加速度：液体粒子推动产生的加速度。对于频率较高的超声波清洗机，空化作用就很不显著了，这时的清洗主要靠液体粒子超声作用下的加速度撞击粒子对污物进行超精密清洗。 3、超声波清洗机的构成超波清洗机主要由超声波清洗槽和超声波发生器两部分构成。超声波清洗槽用坚固弹性好、耐腐蚀的优质不锈钢制成，底部安装有超声波换能器振子；超声波发生器产生高频高压，通过电缆联结线传导给换能器，换能器与振动板一起产生高频共振，从而使清洗槽中的溶剂受超声波作用对污垢进行洗净。 超声波清洗机（英文注释Ultrasonic Cleaning Machine）的应用 1、概况：一定频率范围内的声波作用于液体介质内可起到清洗工件的作用，这一清洗技术自问世以来，受到了各行各业的普遍关注。超声波清洗的运用极大地提高了工作效率和清洗效果，以往，清洗死角、盲孔和难以触及的藏污纳垢一直使人们备感茫然，超声波清洗的开发和运用使这一工作变得轻而易举。近年来，随着电子技术的日新月异，超声波清洗也同我们日常工作密不可分，超声波清洗机经过了几代的演变，技术更加先进，效果更加显著，同样，它的价格也越来越多的被社会所接受,在各行各业中逐渐被广泛运用。 超声波是以每秒4万6千次的振动在液体中传导，由于超声波是一种压缩纵波，在推动介质的使用下会使液体中压力变化而产生无数微小真空气泡，造成空穴效应，当气泡受压爆破时，会产生强大的冲击力，同时超声波还有乳化中和作用能更有效防止被清洗掉的油污重新附在被清洗物体上。 2、应用范围：在所有的清洗方式中，超声波清洗是效率最高、效果最好的一种，之所以超声波清洗能够达到如此的效果，是与它独特的工作原理和清洗方法密切相关的。我们知道，在生产和生活当中，需要清洁的东西很多，需要清洗的种类和环节也很多，如：物件的清除污染物，疏通细小孔洞，常见的手工清洗方法对异型物件以及物件隐蔽处无疑无法达到要求，即使是蒸汽清洗和高压水射流清洗也无法满足对清洁度较高的需求，超声波清洗对物件还能达到杀灭细菌、溶解有机污染物、防止过腐蚀等，因此，超声波清洗被日益广泛应用于各行各业： （1）机械行业：防锈油脂的去除；量具的清洗；机械零部件的除油除锈；发动机、化油器及汽车零件的清洗；过滤器、滤网的疏通清洗等。 （2）表面处理行业：电镀前的除油除锈；离子镀前清洗；磷化处理；清除积炭；清除氧化皮；清除抛光膏；金属工件表面活化处理等。 （3）仪器仪表行业：精密零件的高清洁度装配前的清洗等。 （4）电子行业：印刷线路板除松香、焊斑；高压触点等机械电子零件的清洗等。 （5）医疗行业：医疗器械的清洗、消毒、杀菌、实验器皿的清洗等。 （6）半导体行业：半导体晶片的高清洁度清洗。 （7）钟表首、饰行业：清除油泥、灰尘、氧化层、抛光膏等。 （8）化学、生物行业：实验器皿的清洗、除垢。 （9）光学行业：光学器件的除油、除汗、清灰等。 （10）纺织印染行业：清洗纺织锭子、喷丝板等。 （11）石油化工行业：金属滤网的清洗疏通、化工容器、交换器的清洗等。 3、超声波清洗的优点：相比其它多种的清洗方式，超声波清洗机显示出了巨大的优越性。尤其在专业化、集团化的生产企业中，已逐渐用超声波清洗机取代了传统浸洗、刷洗、压力冲洗、振动清洗和蒸气清洗等工艺方法。超声波清洗机的高效率和高清洁度，得益于其声波在介质中传播时产生的穿透性和空化冲击波。所以很容易将带有复杂外形、内腔和细空的零部件清洗干净，对一般的除油、防锈、磷化等工艺过程，在超声波作用下只需两三分钟即可完成，其速度比传统方法可提高几倍到几十倍，清洁度也能达到高标准，这在许多对产品表面质量和生产率要求较高的场合，更突出地显示了用其它处理方法难以达到或不可取代的结果。 归纳其优点如下： （1）清洗速度快，清洗效果好，清洁度高，工件清洁度一致，对工件表面无损伤。 （2）不须人手接触清洗液，安全可靠对深孔、细缝和工件隐蔽处亦清洗干净。 （3）节省溶剂、热能、工作场地和人工等。 (4) 清洗精度高，可以强有力的清洗微小的污渍颗粒。 4、注意事项：(1)超声波清洗机电源及电热器电源必须有良好接地装置。 (2)超声波清洗机严禁无清洗液开机，即清洗缸没有加一定数量的清洗液，不得合超声波开关。 (3)有加热设备的清洗设备严禁无液时打开加热开关。 (4)禁止用重物(铁件)撞击清洗缸缸底，以免能量转换器晶片受损。 (5)超声波发生器电源应单独使用一路220V/50Hz电源并配装2000W以上稳压器。 (6)清洗缸缸底要定期冲洗，不得有过多的杂物或污垢。 (7)每次换新液时，待超声波起动后，方可洗件。 4、超声波清洗中应注意的几个问题一、功率的选择超声清洗效果不一定与（功率清洗时间）成正比，有时用小功率，花费很长时间也没有清除污垢。而如果功率达到一定数值，有时很快便将污垢去除。若选择功率太大，空化强度将大大增加，清洗效果是提高了，但这时使较精密的零件也产生蚀点，得不偿失，而且清洗缸底部振动板处空化严重，水点腐蚀也增大，在采用三氯乙烯等有机溶剂时，基本上没有问题，但采用水或水溶性清洗液时，易于受到水点腐蚀，如果振动板表面已受到伤痕，强功率下水底产生空化腐蚀更严重，因此要按实际使用情况选择超声功率。 二、频率的选择超声清洗频率从十几kHz到100kHz之间，在使用水或水清洗剂时由空穴作用引起的物理清洗力显然对低频有利，一般使用15-30kHz左右。对小间隙、狭缝、深孔的零件清洗，用高频（一般40kHz以上）较好，甚至几百kHz。对钟表零件清洗时，用400kHz。若用宽带调频清洗，效果更良好。 三、清洗笼的使用在清洗小零件物品时，常使用网笼，由于网眼要引起超声衰减，要特别引起注意。当频率为28khz时使用10mm以上的网眼为好。 四、清洗液温度的选择水清洗液最适宜的清洗温度为40-60，尤其在天冷时若清洗液温度低空化效应差，清洗效果也差。因此有部分清洗机在清洗缸外边绕上加热电热丝进行温度控制，当温度升高后空化易发生，所以清洗效果较好。当温度继续升高以后，空泡内气体压力增加，引起冲击声压下降，反应出这两因素的相乘作用。 五、关于清洗液量的多少和清洗零件的位置一般清洗液液面高于振动子表面100mm以上为佳。例300W、24kHz液面约高120mm；600W、24kHz液面约高150mm。由于单频清洗机受驻波场的影响，波节处振幅很小，波幅处振幅大造成清洗不均匀。因此最佳选择清洗物品位置应放在波幅处。 六、其它清洗大量污垢的零件一般要采用浸、喷射等方法进行预清洗。在清除了大部分污垢之后，再用超声清洗余下的污垢，则效果好。如果清洗小物品及形状复杂的物品（零件）时，如果采用清洗网或者使清洗物旋转，边振动边用超声辐射，能得到均匀清洗。 七、超声波清洗机清洗的技术特点清洗效果好，清洁度高且全部工件清洁度一致。 清洗速度快，提高生产效率，不须人手接触清洗液，安全可靠。 对深孔、细缝和工件隐蔽处亦可清洗干净。 对工件表面无损伤，节省溶剂、热能、工作场地和人工。 超声波清洗方式超过一般以的常规清洗方法，特别是工件的表面比较复杂，象一些表面凹凸不平，有盲孔的机械零部件，一些特别小而对清洁度有较高要求的产品如：钟表和精密机械的零件，电子元器件，电路板组件等，使用超声波清洗都能达到很理想的效果。 超声波清洗的作用机理主要有以下几个方面：因空化泡破灭时产生强大的冲击波，污垢层的一部分在冲击波作用下被剥离下来、分散、乳化、脱落。因为空化现象产生的气泡，由冲击形成的污垢层与表层间的间隙和空隙渗透，由于这种小气泡和声压同步膨胀，收缩，象剥皮一样的物理力反复作用于污垢层，污垢层一层层被剥离，气泡继续向里渗透，直到污垢层被完全剥离。这是空化二次效应。超声波清洗中清洗液超声振动对污垢的冲击。超声加速化学清洗剂对污垢的溶解过程，化学力与物理力相结合，加速清洗过程。 八、超声波清洗机的主要参数：1）频率：20KHz ，可以分为低频，中频，高频3段。 2）清洗介质：采用超声波清洗，一般两类清洗剂：化学溶剂、水基清洗剂等。 清洗介质的化学作用，可以加速超声波清洗效果，超声波清洗是物理作用，两种作用相结合，以对物件进行充分、彻底的清洗。 3）功率密度：功率密度=发射功率（W）/发射面积（cm2）通常0.3W/cm2，超声波的功率密度越高，空化效果越强，速度越快，清洗效果越好。但对于精密的、表面光洁度甚高的物件，采用长时间的高功率密度清洗会对物件表面产生“空化”腐蚀。 4）超声波频率：超声波频率越低，在液体中产生的空化越容易，产生的力度大，作用也越强，适用于工件（粗、脏）初洗。频率高则超声波方向性强，适用于精细的物件清洗。 5）清洗温度：一般来说，超声波在30-40时的空化效果最好。清洗剂则温度越高，作用越显著。通常实际应用超声波时，采用50-70的工作温度。 超声波清洗机九、常见的超声波清洗机产品：1)KQ-700DV台式数控超声波清洗器 2)KQ-600DV台式数控超声波清洗器 3)KQ-500V台式超声波清洗器 4)KQ-500DV台式数控超声波清洗器 5)大功率落地式SK-12E 6)KQ-700DE台式数控超声波清洗器 7)KQ-700DB台式数控超声波清洗器 8)KQ-700DA台式数控超声波清洗器 9)KQ-300V台式超声波清洗器 10)KQ-600DB台式数控超声波清洗器 11)TH-100B台式数控超声波清洗机 12)TH-200台式超声波清洗机 13)TH-300BQ台式超声波清洗机 14)TH-400BQG高功率超声波清洗机 15)TH-500BQH恒温数控超声波清洗机 16)TH-600BQE数控双频超声波清洗机 17)TH-800V型超声波移液管清洗机 18)TH-800BY 医用超声波清洗机 19)THL-型超声波滤芯清洗机 20)THL-I 型超声波钛棒清洗机 5、判断超声波清洗机的故障1.超声波清洗机打开电源开关，指示灯不亮,没有超声输出。 原因： A.电源开关损坏，没有电源输入； B.保险丝ACFU熔断。 2.超声波清洗机打开电源开关后，指示灯亮，但没有超声波输出。 原因： A.换能器与超声波功率板的连接插头松脱； B.保险丝DCFU熔断； C.超声功率发生器故障； D.换能器故障。 3.超声波清洗机直流保险丝DCFU熔断。 原因： A.整流桥堆或功率管烧毁； B.换能器故障。 4.超声波清洗机打开电源开关后，机器有超声波输出，但清洗效果未如理想。 原因： A.清洗槽内清洗液液位不当； B.超声波频率协调没有调好； C.清洗槽内液体温度过高或过低； D.清洗液选用不当；E.超声波发生器老化。 6、超声波清洗机维修保养问题清洗机由超声波发生器和超声波换能器组成，超声波换能器是由压电陶瓷材料制造的夹芯式换能器，压电陶瓷材料在交变电场的作用下会产生机械振动。 超声波换能器常见问题 1 超声波振子受潮，可以用兆欧表检查与换能器相连接的插头，检查绝缘电阻值就可以判断基本情况，一般要求绝缘电阻大于5兆欧以上。如果达不到这个绝缘电阻值，一般是换能器受潮，可以把换能器整体（不包括喷塑外壳）放进烘箱设定100左右烘干3小时或者使用电吹风去潮至阻值正常为止。 2 换能器振子打火，陶瓷材料碎裂，可以用肉眼和兆欧表结合检查，一般作为应急处理的措施，可以把个别损坏的振子断开，不会影响到别的振子正常使用。 3 振子脱胶，我们的换能器是采用胶结，螺钉紧固双重保证工艺，在一般情况下不会出现这种情况。 4 不锈钢振动面穿孔，一般换能器满负荷使用10年以后可能会出现振动面穿孔的情况。 7、超声波清洗机发展史超声波清洗机技术已有30多年的历史，日本在25年前就开始使用，但一个误解一直困扰着这项技术，使人们怀疑超声波清洗器的效果。传统的超声波清洗器理论认为，气泡起到了清洗的作用。柴野佳英经过反复试验发现，事实上，气泡只是由超声波的强力粗密波引起的单纯的气体爆发而已，它反而会抑制甚至消除超声波清洗器的清洗力，真正发挥清洗作用的是真空的气穴。这一发现实现了超声波清洗器领域的革命性突破。1987年，柴野佳英发表了超声波清洗器的基本理论，为了区别于传统理论，他把自己的研究成果称为“柴野理论”，以此为基础的超声波清洗器技术定义为新超声波清洗器技术。他根据这一理论研制的超声波清洗器设备，清洗效果大大优于同类产品，能够成功地控制气穴现象的发生位置、发生密度、发生效率和冲击力。其他同业厂家花25分钟仍然无法很好地清洗去掉焊接毛刺，用昴星团的清洗设备在6秒钟内就可去除；其他同业厂家设备花2小时仍然无法去除的密着部分焊剂，昴星团可以在2分钟内去除，并确保不损坏被加工物。 “昴星团”的诞生谈起从事超声波清洗机研究的历程，柴野佳英显得特别兴奋。1970年，柴野佳英从日本国立福岛工业高等专科学校电气工程专业毕业后，就职于蛇目缝纫机工业技术研究所。1975年，他进入了一家工业清洗公司，当时刚刚开始有超声波清洗器，但大量使用三氯乙烯、氟里昂等有毒有害的化学溶剂作为清洗介质，对环境的污染相当严重。当时日本工业正处在高速发展期，大量工业废水排放到河流，很多人因为饮用了受污染的水而得病，尤其是一些残疾人因为迫于生计从事有毒有害的工作而过早死亡。柴野佳英目睹这一切，强烈社会责任感使他下定决心要用环保技术造福人类，他说：“世界养育了我，我有义务为世界作贡献！”从此他走上了研究环保超声波清洗器的道路。 一个偶然的因素促使他发现了超声波清洗机的奥妙。当时由于缺乏资金，一切都只能因陋就简，试验设备更是无从谈起。由于超声波清洗机槽大多采用不锈钢制成，无法从侧面观察超声波在介质中产生的状况，而柴野佳英因为缺钱，买了一个透明塑料鱼缸代替，这样很容易观察到清洗槽里的变化。他发现，放置在鱼缸底部的超声波发生器产生的很多气泡不断上升，一个大气泡变成两个小气泡，最后炸开来。传统的超声波清洗器原理就是通过超声波在液体介质中传播产生气泡，再通过气泡爆炸产生的力量来起到清洗物体表面的效果。然而因为气泡里有空气存在，爆炸产生的力量有限，因此清洗效果不理想。柴野佳英通过反复试验，不断改进，终于研制成了新型的超声波清洗器装置，使气泡成为真空的气穴，从而纠正了长期以来人们对超声波清洗器技术的误解。他还尝试用水代替以前超声波清洗器常用的氟里昂等有毒有害介质，向环保的目标更迈进了一步，1993年此项发明获得“美国环境保护局（EPA）保护臭氧层环境保护奖”。他发明的清洗力数字计测器，可随时计测超声波的音压和气穴冲击力，从而将清洗装置调整到最佳状态。 超声波清洗机技术已有这么长的历史，证明其技术是可靠的，超声波清洗机技术一定会有好的发展。 8、超声波清洗机在微粉业的应用众所周知 , 要取得不同大小颗粒 , 是把破碎料放在球磨机 内研磨后 , 经过不同规格筛子层层筛分而得的。筛子长时间使用后 , 筛孔会被堵塞 ( 如金刚石筛） , 用其它人工方法长时间刷洗会破坏饰子 , 且效果不理想 , 经过众多厂家的试验后 , 用超声波清洗 , 不仅不损坏筛子 , 速度快 , 而且筛子上面的堵塞颗粒完全被回收。如果要取得更细的微粒 (500 目以上 ), 就要用微粒大小在水中沉淀速度不同这一特性而取得。但微粒越细由于自身引力作用越易结团、结块 , 用手工搅拌很难达到理想效果 , 具体操作过程是 : 将微粒以一定的比例放入水中 , 人工搅拌呈悬浮状态 , 将桶没入超声波槽内进行超声处理 , 一定时间后 , 取出让其自然沉淀后 , 取出上面最细的一层 ( 多少靠经验 ), 然后再向桶内加水 , 重复上述过程。因此广泛应用于金刚石筛、金刚石微粉、颜料、铝粉、陶瓷泳样 ( 作用是加速陶瓷胶体溶解 ) 等工艺。清洗剂的配制 超声波清洗机所用的清洗剂多为液体洗涤剂，组成模式为：表面活性剂、赘合剂、其他助剂，还有其它有机溶剂如三氯乙烯。 某物质当其溶于水即使浓度很小时，能显著降低水同空气的表面张力，或水同其他物质的界面张力，则该物质称为表面活性剂。水溶性表面活性剂的分子结构都具有不对称的、极性的特点。 向吸附在水溶液同其他相的界面上，这样大大改变了体系的物理性质，特别是各相界面的界面张力。 根据表面活性剂溶于水时亲水基团所表现出来的电性，可把表面活性剂分为阴离子、阳离子、中性及两性表面活性剂。 螯合剂和溶液中的某些金属离子如Ca2+、Mg2+等形成稳定的螯合体，从而使洗涤剂具有抗硬水性的功能，具体到镜片清洗时，又可和镜片表面的某些含Ca2+、Mg2+的物质化合而达到清洗作用。 某些助剂的加入，再起到以下作用： 缓冲作用：使洗涤剂的PH值能维持稳定。 对金属的抗腐蚀作用。 能增加洗涤剂的乳化能力和乳化稳定性。 可使溶液具有很好的悬浮能力和稳定悬浮系统的能力，可防止污垢再次沉降。表面活性剂、螫合剂、助剂的选择原则：(1)组成的洗涤剂具有较强的清洗能力；(2)化学性质柔和，不损伤被洗物；(3)组分之间不发生化学作用而使组分失效；(4)具有良好的漂清性。 配制洗涤液的使用温度及浓度应由具体实验确定。三氯乙烯的作用是通过对它上盘胶、蜡、沥青的溶解作用而达到清洗目的。过滤过滤是将悬浮在液体或气体中的固体颗粒分离出来的种工艺。其基本原理：在压力差的作用下，悬浮液中的液体（或气体）透过可渗性介质（过滤介质），固体颗粒为介质所截留，从而实现液体和固体的分离。 1）实现过滤具备的两个条件： 具有实现分离过程所必需的设备； 过滤介质两侧要保持一定的压力差（推动力）。 2）常用的过滤方法可分为重力过滤、真空过滤、加压过滤和离心过滤几种。 重力压力差由料浆液柱高度形成；真空过滤的推动力为真空源。 3）过滤具有特点：从本质上看，过滤是多相流体通过多孔介质的流动过程。 流体通过多孔介质的流动属于极慢流动，即渗流流动。有两个影响因素，一是宏观的流体力学因素，二是微观物理化学因素。 悬浮液中的固体粒五是连续不断地沉积在介质内部孔隙中或介质表面上的，因而在过滤过程中过滤阻力不断增加。 4）过滤的分类：分为两大类，分别为：滤饼过滤和深层过滤，滤饼过滤应用表面过滤机，深层过滤时，固体粒子被截留于介质内部的孔隙中。 5）滤饼过滤和深层过滤： 滤饼过滤通常浓度较高的悬浮液，其体积浓度常高于1%。如果在料浆中添加絮凝剂，一些低浓度的悬浮液也可采用滤饼过滤。 深层过滤多从很稀的悬浮液中分离出微细固体颗粒，故通常用于液体的净化。在效率相近的情况下，深层过滤器的起始压力一般比表面过滤机高，且随着所收集的颗粒增多其压力降会逐渐增高。 6）过滤的目的：在于回收有价值的固相，或为获得有价值的液相；或两者兼而收之或两者均作为废物丢弃。 1、不可压缩滤饼的过滤过程 （1）不可压缩滤饼的过滤过程 不可压缩滤饼：过滤时，流过滤饼的液体通过表面的运量传给固体颗粒的一个曳应力，该力通过点接触的颗粒向前传递并沿流动方向逐渐积累。若滤饼结构在此累积的曳应力的作用下颗粒不相互错动，滤饼的孔隙度不产生变化，则称这种滤饼为不可压缩滤饼。 工业上可压缩滤饼的原因：料浆中实际上很少存在的单个颗粒，而常存在着程度不同的聚团，聚团界面承受不了液体的曳应力而使滤饼变形；-10m颗粒表面几乎均有盐膜，盐膜在流体作用下会产生变形；固体颗粒在凝聚剂或絮凝剂作用下形成的凝聚体或絮团仅具很小的抗剪切性能，在液体作用下极易产生形变。应用广泛常用于过滤机的设计、操作控制、过程强化和比例放大等，但应用的初始条件还是应由实际操作条件决定。过滤操作方式一般有以下几种： 恒压过滤在整个操作过程中维持过滤压强不变。实际生产中向过滤机供料时，利用压缩空气维持料浆储罐的压强、利用高位恒压料槽和真空泵维持恒定的过滤压强均属于这一类。 恒速过滤在整个过滤过程中维持过滤速率恒定不变。用板框压滤机或加压叶滤机处理离心泵输送的悬浮液时，过滤的早期阶段就近似恒速操作，用定量泵输送滤料亦属于这一此类。 变压变速过滤实际工业过滤操作中，过滤压力和过滤速率大多是变化的。过滤的操作主要取决于过滤机进料系统的进料泵性能。 先恒速后恒压过滤过滤操作不宜始终在恒压或恒速的条件下进行。若始终恒速操作，过滤过程末期因压力可能升得很高而使设备产生故障；若全过程恒压操作，则过滤初始滤饼很薄而阻力很小，较高的过滤压力或使细粒透过介质而污染滤液，或堵塞过滤介质而使阻力升高。三种过滤机制：直接拦截;惯性撞击;扩散拦截a.直接拦截4 液体中的基本过滤机制4 本质是一种筛分效应，机械拦截颗粒4 例如：一种简单的筛网可以拦截尺寸大于其孔径的颗粒4 当颗粒大于流道孔径时即被该结构去除4 容污能力可以用弯曲结构提高筛网无此作用4 通过搭桥作用，尺寸小于滤孔的颗粒也可被拦截0 不规则形状的颗粒 / 方向性0 多个颗粒同时撞击到同一个滤孔滤饼：拦截在过滤器表面的颗粒堆积成颗粒层,当过滤器表面完全被一个厚的颗粒层所覆盖时，所谓的“滤饼”即已形成了。滤饼颗粒间的孔隙亦如同一种过滤器，对细颗粒的拦截效率通常由此而提高。b.惯性撞击4 尺寸小于滤材孔径的颗粒的辅助拦截方式4 流体携带的颗粒由于质量和线速度而具有直线运动的惯性4 颗粒离开流体主流而撞击到滤材上当流经过滤介质时流体必须沿弯曲通道行进，这将增加过滤机制的有效性。4 颗粒被机械拦截或被吸附拦截4 在气体中比在液体中更有效.4 对大于 0.5 - 1.0 微米的颗粒很有效.吸附：由于电荷不同，表面相互作用拦截尺寸小于滤孔的颗粒液体过滤的辅助方式4 Zeta 正电势:0 滤材所带的正电荷捕捉带负电的污染物4 絮凝:0 添加高分子电解质 (例如淀粉) 使细颗粒 凝聚成较大的颗粒进而形成滤饼4 助滤剂:0 添加助滤剂 (例如：硅藻土) 以形成滤饼Zeta 正电势Zeta 正电势是颗粒在水溶液中表面产生的动电学吸引力 (电荷) ，带电的颗粒将被带相反电荷的滤材表面吸引并由于这些力而被牢固阻截。c.扩散拦截4 气体分子 (作随机运动) 碰撞小颗粒或雾滴4 布朗运动(Brownian motion)碰撞的结果增加了颗粒碰撞过滤介质的机会仅在气体中有效。4 气体过滤器能够去除尺寸远小于液体精度的污染物，对小-细颗粒 (0.1 - 0.3微米)非常有效。4 如果一个气体过滤器在湿润环境中运行，它的去除能力即变为液体精度，当流经过滤介质时流体必须沿弯曲通道行进。 这将增加过滤机制的有效性。超声波发生器简述 原理 反馈信号 1. 提供输出功率信号 2. 提供频率跟踪信号功能 1. 频率微调功能 2. 扫频功能 3. 功率调节功能分类 1. 综述 2. 频率可调超声波发生器|声波发射器 3. 100W/300W超声波发生器 4. 小功率超声波发生器|高频超声波控制箱 5. 高频超声波发生器|40KHZ超声波发生器 6. 机械式超声波发生器|大功能超声波发生器数字显示超声波发生器 1. 概述 2. D类功率放大器 3. 串联电压开关型D类功率放大器的分析与设计 4. 桥式功率放大器1. 概述 2. D类功率放大器 3. 串联电压开关型D类功率放大器的分析与设计 4. 桥式功率放大器简述超声波发生器采用目前世界领先的他激式震荡线路结构，较以前的自激式震荡线路结构在输出功率增加10%以上，电气性能符合甲方提供销的技术标准（出厂标准）。 编辑本段原理发生器的原理是首先由信号发生器来产生一个特定频率的信号，这 超声波发生器个信号可以是正弦信号，也可以是脉冲信号，这个特定频率就是换能器的频率，一般应用在超声波设备中的超声波频率为20KHz、25KHz、28KHz、33KHz、40KHz、60KHz；100KHz或以上现在尚未大量使用。但随着以后精密清洗的不断发展。相信使用面会逐步扩大。 编辑本段反馈信号提供输出功率信号比较完善的超声波发生器还应有反馈环节，主要提供二个方面的反馈信号：第一个是提供输出功率信号，我们知道当发生器的供电电源（电压）发生变化时。发生器的输出功率也会发生变化，这时反映在换能器上就是机械振动忽大忽小，导致清洗效果不稳定。因此需要稳定输出功率，通过功率反馈信号相应调整功率放大器，使得功率放大稳定。 提供频率跟踪信号第二个是提供频率跟踪信号。当换能器工作在谐振频率点时其效率最高，工作最稳定，而换能器的谐振频率点会由于装配原因和工作老化后改变，当然这种改变的频率只是漂移，变化不是很大，频率跟踪信号可以控制信号发生器，使信号发生器的频率在一定范围内跟踪换能器的谐振频率点。让发生器工作在最佳状态。当然随着现代的电子超声技术，特别是微处理器(uP)及信号处理器(DSP)的发展，发生器的功能越来越强大，但不管如何变化，其核心功能应该是如上所述的内容，只是每部分在实现时超声波技术不同而已。 编辑本段功能频率微调功能超声波发生器有频率微调的功能，调整范围2%，在不同的工况条件下略微调整使换能器始终工作在最佳状态下，换能效率达到最大，在不同工况下都能达到最佳效果。 扫频功能超声波发生器具有扫频功能，通过在清洗过程中超声波频率在合理的范围内往复扫动，带动清洗液形成细微回流，使工件污垢在被超声剥离的同时迅速带离工件表面，提高清洗效率。 功率调节功能超声波发生器具有功率调节的功能，输出功率可实现10%100%的连续调整，以适应各种清洗对象的要求。 编辑本段分类综述可分为频率可调超声波发生器、100W/300W超声波发生器、小功率超声波发生器、高频超声波发生器、大 功能超声波发生器、数字显示超声波发生器。 频率可调超声波发生器|声波发射器新式，功率从03000瓦功率可调，频率从20HKZ40KHZ可调的超声波发生器。 使用换能器不同，超声波发生器都可共用。 结构合理，做到防潮、防冲击、防烧管、操作简单。从没有使用过超声波清洗机，对频率功率不了解的人 ，只要有点电工常识的人都一看就会。 100W/300W超声波发生器随着现代电子技术，特别是微处理器(uP)及信号处理器(DSP)的发展，超声波发生器的功能越来越强大，但 不管如何变化，其核心功能应该是如下所述的内容，只是每部分在实现时技术不同而已。 超声波发生器来产生一个特定频率的信号，这个信号可以是正弦信号，也可以是脉冲信号，这个特定频率就 超声波发生器是超声波换能器的频率，一般在超声波设备中使用到的超声波频率为25KHz、28KHz、35KHz、40KHz；100KHz 或以上现在尚未大量使用但随着以后精密清洗的不断发展。 相信使用面会逐步扩大比较完善的超声波发生器还应有反馈环节，主要提供二个方面的反馈信号： 第一个是提供输出功率信号，我们知道当超声波发生器的供电电源（电压）发生变化时超声波发生器的输 出功率也会发生变化，这时反映在超声波换能器上就是机械振动忽大忽小，导致清洗效果不稳定因此需要稳定 输出功率，通过功率反馈信号相应调整功率放大器，使得功率放大稳定。 第二个是提供频率跟踪信号当超声波换能器工作在谐振频率点时其效率最高，工作最稳定，而超声波换能 器的谐振频率点会由于装配原因和工作老化后改变，当然这种改变的频率只是漂移，变化不是很大，频率跟踪信 号可以控制信号超声波发生器，使信号超声波发生器的频率在一定范围内跟踪超声波换能器的谐振频率点让超 声波发生器工作在最佳状态。 小功率超声波发生器|高频超声波控制箱超声波内置发生器，一体式超声波发生器。 一性能简小功率超声波发生器介：控制箱采用微电脑控制下的它激式线路，频率自动跟踪及扫频工作方式 等先进技术。与传统控制箱相比，具有工作稳定可靠、超声功率连续可调，能最大限度地发挥换能器的潜能。工 作频率自动跟踪，使输出匹配更佳，功率更加强劲，效率更高。独特的扫频工作方式，使清洗液在扫频的作用下 形成一股细小的回流，及时把超声剥离下来的污垢带离工件表面，从而达到更快速、更彻底的清洗效果，超声清 洗效率更高。同时，具有完善的保护功能：过热保护和过流保护，工作更加可靠。 小功率超声波发生器配合数码功率调整可适应各种不同的清洗要求。 二主要技术指标：工作电压： 220V 10% 额定功率 100W 200W 300W 工作频率：28 KHz 40KHZ 时间 控制： 0-59分59秒 功率控制范围：0-100% 16级数控调节机内过热保护：65 C 外型尺寸： L x W x H = 198 x 120 x 50 适用于：小功率超声波清洗机，家用清洗机，内置发生器型超声波机。 高频超声波发生器|40KHZ超声波发生器一性能简介： 控制箱采用 微电脑控制下的它激式线路，频率自动跟踪及扫频工作方式等先进技术。与传统控制箱相比，具 有工作稳定可靠、超声功率连续可调，能最大限度地发挥换能器的潜能。工作频率自动跟踪，使输出匹配更佳， 功率更加强劲，效率更高。独特的扫频工作方式，使清洗液在扫频的作用下形成一股细小的回流，及时把超声剥 离下来的污垢带离工件表面，从而达到更快速、更彻底的清洗效果，超声清洗效率更高。同时，具有完善的保护 功能：过热保护和过流保护，工作更加可靠。 工作电压： 220V 10% 额定功率 600W 900W 1200W 1500W 1800W 2400W 2700W 工作电流 2.5A 3.5A 4.5A 5A 工作电流： 请注意，设备不能在长时间在大于额定电流的状态下运行环境温度： 0-40C 相对湿度： 40%-90% 工作频率：25KHZ 28KHz 40KHZ 35KHZ 68KHZ 120KHZ 时间控制： 0-59分59秒 功率控制范围：0-100% 16级数控调节机内过热保护：65 C 外型尺寸： L x W x H = 300 x 360 x 150 。 机械式超声波发生器|大功能超声波发生器由超声波发生器产生的高于28KHZ音频电信号，通过换能器的压电逆效应转换成同频率的机械振荡，并以超 音频纵波的形式在清洗液中辐射。由于超音频纵波传播的正压和负压交替作用，产生无数超过1000个大气压的微 小气泡并随时爆破，形成对清洗物表面的细微局部高压轰击，使物体表面及缝隙之中的污垢迅速剥落，这就是超 声波清洗所特有的“空化效应”。 编辑本段数字显示超声波发生器概述传统的A类、B类、C类放大器是把有源器件(例如晶体管为讨论对象)作为电流源工作。在这些放大器中，晶体管工作在伏安特性曲线的有源区。集电极电流受基极激励信号控制作相应变化，而集电极电压是正弦波或正弦波的一部分。因此集电极在信号一周内同时存在颇大的电流和电压。要消耗相当一部分功率，这就是传统放大器的能量转换效率受限制的主要原因。开关模式放大器在提高放大器效率方面做了质的改革，它把有源器件作为接通断开的开关运用。晶体管工作在伏安特性曲线的饱和区或截止区。当晶体管被激励而接通时进入饱和区，断开时进入截止区。由于晶体管饱和压降很低，集电极功耗降到最低限度，提高了放大器的能量转换效率。一般在理想的晶体管条件下(饱和压降为零，饱和电阻为零断开电阻为无穷大，开关时间为零)，属于开关模式工作的D类放大器，理论效率为100，实际效率可达90以上。而通常的A类放大器效率只有 50，B类效率为785。从中看出开关模式功率放大器在功率超声的应用中具有相当大的实际意义。 实际使用中大多数的超声波发生器都是b,c类放大器，c类居多，部分特殊用途的设计为b类。 D类功率放大器推挽式D类功率放大器如图135所示，输入激励信号使一管导通时另一管截止，导通截止时 间各占交流半周期。这种放大器有两种组态，一种是电压开关放大器图1，35(a)；另一种是电流开关放大器(图135(b)。在电压开关组态中，晶体管作为电压开关工作，集电极电压为方波，串联调谐电路只让基波电流通过。因此输出电压为集电极电压的基波分量，集电极电流为半个正弦波。在电流开关组态中，晶体管起电流开关作用。扼流圈L、，维持恒定的直流馈电电流，集电极电流为方波，而集电极电压为半个正弦波。 这里着重介绍电压开关型放大器。在功率超声中电压型开关放大器用得较多，其原因： 一是从饱和损耗来看电压开关放大器通常比电流开关放大器小，因为电压开关放大器中晶体管电流仅在180。饱和期间是大的，而在电流开关放大器中，整个导通角内保持峰值集电极电流；另外方波电流时的饱和电压往往要大于正弦电流下的饱和电压； 二是电流开关型的效率比电压开关型放大器低。但电流开关放大器取得功率的能力要强些； 三是在电流开关电路中，当负载R突然断开时所出现的瞬态效应，会使开关承受较高的浪涌电压，因此降低了开关元件伏安容量的利用率。同时给设计者带来一定的麻烦。 四是用相同开关元件，电流开关电路比电压开关电路的选用电源电压要低n倍，电源供出的电流大x倍。 五是负载失调时，通过电压开关的电流变小，通过电流开关的电流变大。如果设计要求发生器能在一定的失调范围内工作，则电流开关电路对晶体管伏安容量的利用率又要降低好多。 然而以上两种开关放大器其基本形式的输出特性都是恒压源性质，同时在固定负载下，伏安容量利用率相等。用相同的开关元件可以得到相同的输出功率。 电压型开关放大器还可分成并联型电压开关放大器，如图1-35(a)所示和串联型电压开关放大器，如图136所示。 必须注意的是，无论开关如何连接，只要它们“开关出来的”是电压源，即只要它们是用作 电压开关的，那么，它们的负载只能是一个串联谐振电路。这是因为电容在这里不允许作为“开关出来的”方波电压源的负载。否则，由于电容对高次谐波的短路作用会给开关带来危害。 串联开关电路和并联开关电路的原理是完全一样的。因此设计也是类同的，仅有的区别在于电源电压的选择方面。如果开关元件所能承受的电流和电压是一定的，那么并联接法比串联接法所选 用的电源电压应低一倍，而电源供出的电流应大一倍，举例来说，如果用串联开关选220V电压消耗4A电流，那么改用并联开关时应选110V电压消耗8A电流。 串联电压开关型D类功率放大器的分析与设计我们以串联电压开关型D类功率放大器为例，如图1. 37所示，该图与图136实际是等效的，所不同的是图136中的负载Rl可看作变压器次级换能器在谐振时的纯阻反映到变压器初级的电阻。BG1与BG2为两个参数基本相同的晶体管，LC串联回路对工作频率fo谐振。 假如激励信号是频率为fo的正弦波，在正半周时，BG1饱和导通，BG2截止；负半周时BG1截止，BG2饱和导通。图138为其电压、电流波形。 当BG1饱和导通时，p点电压为电源电压vcc减去BG1的饱和压降vcs。当BG2饱和导通时，p点电压则为BG2的饱和压降vcs,两管参数基本相同，故vcs1=vcs2=vcs且Up为矩形波。 经过LC串联谐振回路选频滤波后在负载电阻Rl上就可得到频率为fo的正弦波电压ul，完成其放大功能。 由于两管轮流导通处于开关工作状态，up为矩形波，故称为电压开关型，且输出的最低谐波是三次，所以输出波形较好。 根据周期性对称方波谐波表示式： 式中Upm是方波振幅，o是基波角频率，在D类开关电路中 当LC回路谐振于fo时，在RL上的基波电压幅度为 所以RL上的有效值电压为 放大器的输出功率： 又因 这里IA为基波电流的有效值，其峰值为 所以流过晶体管的直流分量ICO为 电源输入功率为： 放大器的效率为： 可见，当晶体管的饱和压降vcS愈小，则放大器的效率愈高，若VCS0则100。以上是在 电感、电容、晶体管都不计损耗的理想情况下得到的结果，实际上是有损耗的。其损耗主要存在着两类，在高频运用时，其晶体管内部损耗更不容忽视的。 (1)闭态饱和损耗 由(1101)式可知晶体管饱和压降愈大则效率越低。理论和实验可以说明，随着频率的升高和功率加大，饱和压降将迅速增大，为了减小饱和损耗，必须选用fT高的晶体管。一般来说，对小功率管(10W) f 0.01fT时才需考虑饱和压降的影响。 因为这时饱和压降随频率急剧增大，在大功率时由于电流的增加饱和压降也大大上升，因此D类放大器的效率在这些频率和电流下将急剧下降。 (2)开关过程引起的过渡损耗。 过渡损耗是由过渡瞬变过程的时间来确定，它取决于晶体管电流或电压的上升和下降时间及基极和集电极的电荷存储效应。在晶体管电流或电压上升和下降时间内，晶体管处于有源状态，要消耗一定功率。此外接通延迟时间td（由晶体管基极电容和其他电路电容的充电时间决定