Das Lintag Ultraschallreinigungsgerät CM-80 wird meist zur Reinigung von kleinen, komplexen und feinstrukturierten Bauteilen eingesetzt. Goldschmiede, Uhrmacher und Augenoptiker verwenden Ultraschallreinigungsbäder zum Reinigen ihrer Produkte. Das Ultraschallgerät gibt es hier im Lintag Shop 24 zu kaufen.
Unter den Ultraschallgeräten gibt es auch größere, industrielle Ultraschallreinigungsanlagen, die zum Beispiel in der Automobilbranche zum Reinigen von Lackverunreinigungen genutzt werden. Hier soll jedoch nur auf die feinmechanischen Reinigungsgeräte eingegangen werden.
Wirkprinzip
Das Wirkprinzip der Reinigung ist Kavitation. Kavitation ist die Bildung und Auflösung von Hohlräumen in Flüssigkeiten durch Druckschwankungen. Weiche Kavitation ist bei der Ultraschallreinigung unerwünscht, deshalb wird die Flüssigkeit oft mit einem speziellen Entgasungsprogramm der Ultraschallanlage vor dem Reinigungsprozess entgast.
Das in der Flüssigkeit vorhandene Ultraschallfeld erzeugt Wellen mit Über- und Unterdruck. Trifft eine solche Unterdruckwelle auf einen Gegenstand (das zu reinigende Objekt), bilden sich an kleinen, als Keime fungierenden Luftbläschen mit Dampf gefüllte Hohlräume. Beim Auftreffen der darauf folgenden Hochdruckwelle auf den Hohlraum steigt der statische Druck im Hohlraum durch dessen Kompression wieder über den Sättigungsdampfdruck. Dadurch kondensieren die Dampfblasen und zwar schlagartig mit Schallgeschwindigkeit. Dabei entstehen Druckspitzen bis 100.000 bar. Diese zyklisch entstehenden und verschwindenden Hohlräume bearbeiten quasi die Oberfläche und reinigen sie damit. Schmutz und andere Anhaftungen werden dadurch mechanisch gelöst.
Anwendung
Das Lintag Ultraschallgerät CM 80 besteht aus einer mit Flüssigkeit gefüllten Edelstahlwanne, einem Ultraschallwandler bzw. Ultraschallschwinger und einem Generator, der den Wandler mit hochfrequenter elektrischer Energie versorgt. Unter dem Boden der Wanne ist ein Schallschwinger angeflanscht. Bei dieser Bauweise wird der Ultraschall direkt über Wände und/ oder Boden in die Flüssigkeit abgegeben.
Eine andere Variante von Ultraschallgeräten sind so genannte Tauchschwinger, die in die Flüssigkeit gehängt beziehungsweise an Gestellen im Becken befestigt werden. Schließlich gibt es noch Plattenschwinger, die an eine entsprechende Öffnung in der Beckenwand angeflanscht werden.
Die Geräte werden üblicherweise in nichtrostender Ausführung, also aus Edelstahl hergestellt. Die Anordnung und Verteilung der Schallschwinger muss so erfolgen, dass ein gleichmäßig starkes, nicht statisches Schallfeld entsteht. Einige Hersteller modulieren daher die Frequenz um stehenden Wellen vorzubeugen. Auch eine Funktion zum "entgasen" der Reinigungsflüssigkeit ist nicht unüblich. Hierbei wird die Abgabeleistung des Gerätes gepulst, um eventuellen Gasblasen den Aufstieg zur Oberfläche zu ermöglichen. Hintergrund ist die schlechte Ausbildung von Kavitationsblasen bei Anwesenheit von Gasblasen, die die Leistung "schlucken" würden.
Der Einsatz von Lösungsmitteln, Säuren oder Laugen unterstützt wesentlich den Reinigungseffekt von Ultraschallbädern. Allerdings treten auch immer entgegengesetzte Effekte auf. So findet bei zu starker Verschmutzung der Waschlösung auch wieder eine Anlagerung statt. Brennbare Flüssigkeiten wie Benzin dürfen nicht als Reinigungsmittel eingesetzt werden, da durch den Ultraschall immer auch ein Wärmeeintrag in die Flüssigkeit erfolgt.
Ein guter Einstiegswert für die Schallleistung sind etwa 10 Watt pro Liter Reinigungsflüssigkeit. Die Schallerzeuger benötigen einen Mindestabstand um ein homogenes Schallfeld auszubilden. Die Gehäuse der Maschine müssen gegen austretende Schallschwingungen isoliert werden. Ein Berühren von schwingenden Teilen muss verhindert werden.
Frequenzen
In Ultraschallgeräten werden üblicherweise Frequenzen von 20 kHz bis 2 MHz verwendet. Niedrige Frequenzen um 20 kHz erzeugen Bläschen größeren Durchmessers mit kräftigen Druckstößen, demgegenüber sind höhere Frequenzen um 35 kHz besser zur intensiven und schonenden Reinigung von Oberflächen geeignet. Die aktuell übliche Frequenz beträgt für Partikel mit einem Durchmesser größer als 1 µm ca. 200 kHz (US). Der Frequenzbereich oberhalb 400 kHz bis 1–2 MHz wird in der Fachliteratur auch als Megaschall (MS) bezeichnet. Hier werden Partikel mit einem Durchmesser kleiner als 1 µm optimal abgereinigt.
Die benötigte Frequenz wird durch die kleinste Öffnung oder Struktur bestimmt, die durch den Schall gereinigt werden kann. Die Wellenlänge im Wasser muss kleiner als die Hälfte der Struktur sein (vgl. Nyquist-Shannon-Abtasttheorem).
Text z.T. aus: Wikipedia
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