 |
 |
 |
||
Introduktion til ultralyd og ultralydsrensningUltralyd er er lydbølger, der har frekvenser, der ligger over det hørbare område, hvilket er fra 18 kHz og opefter. Ultralyd kan principielt bevæge sig i såvel væsker og faste stoffer som i væske, men med forskellige hastigheder alt efter materialet. Når ultralyd rammer grænsefladen mellem to stoffer, vil en del passere over i det andet stof, en smule omdannes til varme, og resten reflekteres. Jo mere forskellige stofferne er, desto mindre del af ultralyden vil passere grænsefladen. Dette udnyttes f.eks. i ekkolod og ultralydsscannere, som nok er de mest kendte anvendelser af ultralyd. Ultralyd benyttes også til alarmsystemer, afprøvning af materialeegenskaber, svejsning af metaller og plast, behandling af ømme muskler og urinvejssten og overfladebehandling af industriprodukter. Desuden benyttes ultralyd til mange forskellige rensningsprocesser.
Illustration: Arbejdstilsynet. Rensning med ultralydRensning med ultralyd er en mekanisk rensning, hvor ultralyd sendes gennem væske. Princippet, som udnyttes i ultralydsrensning er et helt andet, end det der benyttes i ekkolod og ultralydsscannere. Ultralydsrensning beror på kavitation og implosion. Ultralydsbølger består som alle andre lydbølger af en serie af kompressioner og dekompressioner. Hvis energien har tilstrækkelig styrke, vil væsken blive trukket væk fra områder med lavt tryk, og der vil opstå hulrum i væsken. Dampe fra væsken vil bevæge sig ind i disse hulrum, som vil vokse, indtil trykket igen øges lokalt, og og hulrummet vil kollapse. Ved kollapset vil gassen inde i boblen spredes ud i væsken med en voldsom kraft, der frigør en signifikant mængde energi i form af en akustisk chokbølge. Dette giver den rensende effekt. Det er ikke praktisk muligt at måle tryk og temperatur på så små områder, men ud fra en teoretisk betragtning er det estimeret, at der kan opstå tryk på over 700 bar og temperaturer på over 11.000° C i en kollapsende boble.
Meget lave ultralydsfrekvenser benyttes typisk til rensning af robuste genstande, hvor skidtet sidder godt fast, og hvor eventuelle småskrammer ikke er et problem. Jo mere skrøbelige genstande, man ønsker at rense, jo højere frekvens vil man benytte. Ultralydsrensere til husholdningsbrug og semiprofessionel brug har typisk en frekvens på 35-42 kHz Under visse betingelser kan man ved lav ultralydsenergi kan skabes en situation, hvor bobler oscillerer mellem forskellige størrelser i stedet for at kollapse. Dette kaldes ikke-inertial kavitation. Herved skabes en rensningsproces, hvor det ikke er implosionen, der skaber den rensende virkning, men derimod væskens viskositet. Denne metode benyttes kun til rensning, hvor man opererer på micronniveau, og hvor man har med meget delikate objekter at gøre. Betingelser for kavitation Kavitation er afhængig af såvel energiniveauet i ultralydsbølgerne som væskens damptryk, overfladespænding og temperatur. Kavitationsgrænsen er et udtryk for den mindste effekt, der er nødvendig for at fremkalde kavitation.
http://www.jtt-ultraschall.de/ultraschall/begriffe/index.php?lang=de
http://www.sulphco.com/technology/index.php Intertial kavitation kan opstå ved tilstedeværelsen af et akustisk felt. Mikroskopiske gasbobler der generelt er tilstede i en væske vil blive tvunget til at oscillere. Hvis den akustiske intensitet er tilstrækkelig høj, vil boblerne først øges, og herefter meget hurtigt kollapse. Derfor kan kavitation opstå, også selv om fortyndingen ikke er tilstrækkelig til, at et Rayleigh lignende tomrum kan opstå.
Kilde: http://www.zenith-ultrasonics.com/what_is_ultrasonic_cavitation.htm Intertial kavitation kan opstå ved tilstedeværelsen af et akustisk felt. Mikroskopiske gasbobler der generelt er tilstede i en væske vil blive tvunget til at oscillere. Hvis den akustiske intensitet er tilstrækkelig høj, vil boblerne først øges, og herefter meget hurtigt kollapse. Derfor kan kavitation opstå, også selv om fortyndingen ikke er tilstrækkelig til, at et Rayleigh lignende tomrum kan opstå. En Ultalydsrensers bestanddeleEn ultralydsrenser består grundlæggende af en rensningstank tilkoblet en transducer. Transduceren omdanner elektrisk energi til mekanisk energi. Der findes to slags transducere, henholdsvis piezoelektrisk og magnetostriktive. Piezoelektriske transducere er typisk fremstillet af bly, zirkon, titanium og keramiske metaller. I gamle dage benyttet man naturlige krystaller, som kunne være en anelse skrøbelige, men i dag benytter man kunstigt fremstilled materialer. Magnetostriktive transducere fremstilles typisk af nikkellegeringer. Ultralydsrensere til husholdningsbrug og semiprofessionelt brug betår typisk af en enkelt tank med én transducer samt en kurv til placering af de genstande, der skal renses. Kurvens formål er at beskytte apparatet, ide genstandes berøring med tankens vægge kan føre til refleksionsmønstre, der kan beskadige transduceren. I industrien vil ultralydsrensere ofte bestå af serier af kar med mange transducere, hvor udskiftning og filtrering af væsken vil være en indbygget funktion i rensningssystemet. Rensesvæske til ultralydsrensningI ultralydsrensere til husholdningsbrug og semiprofessionelt brug, anvendes vand, eventuelt tilsat et mildt rensemiddel. Der findes universalmidler, som er særligt fremstillet til ultralydsrensere, og som er velegnede til rensning af mange forskellige materialer. I indutrielle sammenhænge tilpasses væskens sammensætning nøje opgaven, og rensningstankene bygges ligeledes, så de er optimeret til den pågældende rensningsopgave samt valget af væske. Referencer:
|
||||
 |
 |
|||
 |
 |
 |
||
