Was ist Kavitation bei der Ultraschallreinigung?
Kavitation ist der physikalische Effekt, der durch die Entstehung winziger Blasen in der Ultraschall-Reinigungsflüssigkeit und deren Implosion innerhalb kürzester Zeit entsteht. In Ultraschall-Reinigungssystemen hilft dieser Vorgang, Verschmutzungen und Fertigungsrückstände von der Oberfläche der Teile zu entfernen.
Werden die vom Ultraschallgenerator und Schallwandlersystem erzeugten Schwingungen auf die Flüssigkeit übertragen, entstehen Druckschwankungen. Die Implosion der dabei gebildeten mikroskopischen Blasen erzeugt eine mechanische Reinigungswirkung auf der zu reinigenden Oberfläche.
Wie bewirkt Kavitation die Reinigung?
Bei herkömmlichen mechanischen Reinigungsverfahren müssen Bürsten oder ähnliche Werkzeuge die Oberfläche direkt berühren. Bei der Ultraschallreinigung erfolgt die Reinigungswirkung dagegen durch Kavitation in der Flüssigkeit.
Diese Eigenschaft ist einer der wichtigsten Vorteile von Ultraschall-Reinigungssystemen bei der Reinigung von Vertiefungen, Bohrungen, Kanälen und manuell schwer zugänglichen Bereichen.
Für einen wirksamen Prozess reicht es jedoch nicht aus, dass Kavitation entsteht. Die Ultraschallenergie muss auch angemessen im Tank verteilt werden.
Was ist ein Schallwandler (Transducer) und wozu dient er?
Der Ultraschallwandler (Transducer) ist die Systemkomponente, die die elektrische Energie des Generators in hochfrequente mechanische Schwingungen umwandelt. Diese Schwingungen werden auf die Reinigungsflüssigkeit im Tank übertragen.
Schallwandler gehören daher zu den grundlegenden Komponenten, die in einem Ultraschall-Reinigungssystem die Kavitation erzeugen.
Warum ist die Anordnung der Schallwandler wichtig?
Eine hohe Ultraschallleistung allein bedeutet nicht, dass eine homogene Reinigungsleistung erreicht wird. Entscheidend ist auch, wie die Energie in den Arbeitsbereich des Tanks eingekoppelt wird.
Die Position der Schallwandler sollte unter Berücksichtigung von Breite, Länge und Tiefe des Tanks, der Geometrie des zu reinigenden Teils und der Anordnung der Teile im Tank festgelegt werden.
Anordnung der Schallwandler am Boden
Die Positionierung der Schallwandler an der Unterseite des Tanks ist eine der gängigsten Ausführungen bei Ultraschall-Reinigungsmaschinen. Bei diesem Aufbau wird die Ultraschallenergie vom Tankboden in die Flüssigkeit eingekoppelt.
Die Bodenanordnung kann bei vielen Standardanwendungen mit geeigneter Tankgeometrie eingesetzt werden. Mit zunehmender Tanktiefe und Teilegeometrie muss die Systemkonstruktion jedoch gesondert bewertet werden.
Anordnung der Schallwandler an den Seitenwänden
Durch die Positionierung der Schallwandler an den Seitenwänden des Tanks kann die Ultraschallenergie seitlich in die Flüssigkeit eingekoppelt werden.
Insbesondere bei tiefen Tanks, langen Teilen oder Anwendungen, bei denen die zu reinigenden Flächen nahe an den Seitenbereichen liegen, kommt eine seitliche Anordnung in Betracht.
Gegenüberliegende Anordnung der Schallwandler
In manchen Systemen können die Schallwandler an zwei gegenüberliegenden Flächen des Tanks angebracht werden. So kann die Ultraschallenergie aus mehreren Richtungen in den Arbeitsbereich eingekoppelt werden.
Diese Ausführung eignet sich besonders für Prozesse mit großen, dicht beladenen oder geometrisch komplexen Teilen. Sie ist jedoch nicht bei jeder Anwendung erforderlich und sollte nach den Systemanforderungen festgelegt werden.
Beeinflusst die Tankgeometrie die Kavitationsverteilung?
Ja. Zwei Tanks mit gleichem Literinhalt können sich in Breite, Länge und Tiefe unterscheiden. Dieser Unterschied kann die Verteilung der Ultraschallenergie im Arbeitsvolumen beeinflussen.
Bei der Konstruktion eines Ultraschall-Reinigungssystems muss daher nicht nur nach dem Tankvolumen, sondern auch nach der Tankgeometrie bewertet werden.
Ist die Anordnung der Teile im Tank wichtig?
Werden die Teile im Tank zu dicht angeordnet oder verdecken sie sich gegenseitig, kann die Ultraschall-Reinigungswirkung nachlassen.
Auch die Korbkonstruktion, der Abstand zwischen den Teilen und die Position des Teils im Verhältnis zu den Schallwandlern sind wichtige Elemente des Reinigungsprozesses.
Sorgen mehr Schallwandler für eine bessere Reinigung?
Nicht immer. Eine höhere Anzahl an Schallwandlern bedeutet für sich genommen keine bessere Reinigungsleistung.
Entscheidend ist, dass die erforderliche Ultraschallleistung richtig erzeugt und diese Energie angemessen im Arbeitsbereich des Tanks verteilt wird.
Die wichtigsten Einflussfaktoren auf die Kavitation
- Ultraschallfrequenz
- Ultraschallleistung
- Anzahl und Anordnung der Schallwandler
- Tankgeometrie
- Eigenschaften der Reinigungsflüssigkeit
- Reinigungstemperatur
- Position der Teile im Tank
Kavitation und Schallwandler-Auslegung bei Plussonic-Systemen
Bei Plussonic Ultraschall-Reinigungssystemen wird die passende Systemkonfiguration unter gemeinsamer Bewertung von Tankaufbau, Eigenschaften der zu reinigenden Teile, Prozesskapazität und gewünschter Reinigungsleistung erstellt.
Die aufeinander abgestimmte Festlegung von Ultraschallfrequenz, Leistung und Anordnung der Schallwandler ist für einen effizienten Reinigungsprozess wichtig.
Häufig gestellte Fragen
Was ist Kavitation?
Kavitation ist der physikalische Effekt, der durch die Entstehung und Implosion mikroskopischer Blasen in einer Flüssigkeit unter Einwirkung von Ultraschallschwingungen entsteht.
Wozu dient ein Schallwandler (Transducer)?
Der Schallwandler wandelt die elektrische Energie des Ultraschallgenerators in mechanische Schwingungen um und überträgt diese auf die Reinigungsflüssigkeit.
Wo im Tank werden die Schallwandler angebracht?
Je nach Systemkonstruktion können sie am Tankboden, an den Seitenwänden oder an gegenüberliegenden Flächen angebracht werden.
Verbessert sich die Reinigung mit steigender Anzahl an Schallwandlern?
Nicht immer. Ultraschall-Gesamtleistung, Anordnung der Schallwandler, Tankgeometrie und Energieverteilung müssen gemeinsam bewertet werden.
Beeinflusst die Frequenz die Kavitation?
Ja. Die verwendete Ultraschallfrequenz ist einer der wichtigsten Parameter, die den Charakter der in der Flüssigkeit entstehenden Kavitation beeinflussen.
