專利名稱：三頻超聲波清洗機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超聲波清洗設(shè)備，更具體地說，涉及一種清洗能 力更強(qiáng)、對被清洗零件損傷小、適用范圍寬的三頻超聲波清洗機(jī)。
背景技術(shù)：
常規(guī)的超聲波清洗設(shè)備使用的頻率一般在20kHz 120kHz范圍內(nèi)，并 且一臺(tái)設(shè)備只能工作在一個(gè)頻率點(diǎn)附近。超聲波頻率較低時(shí)，波長較大， 產(chǎn)生的空化汽泡粗大，強(qiáng)度較高，對工件表面的沖擊力較大，另外由于波 長較大，在清洗槽內(nèi)聲場分布的均勻性也較差，因而較低頻率的超聲波清 洗設(shè)備較適合于清洗比較粗大、表面硬度較高且形狀不太復(fù)雜的工件。超 聲波頻率較高時(shí)，波長較短，產(chǎn)生的空化汽泡細(xì)密，強(qiáng)度較低，對工件表 面的沖擊力較小，由于波長小、空化汽泡細(xì)密，因而聲場分布較均勻，且 聲波的穿透性增強(qiáng)，對細(xì)小污物的分散乳化能力也增強(qiáng)，因而較高頻率的 超聲波清洗設(shè)備較適合于清洗比較精密、表面精度較高且形狀較復(fù)雜的工 件。由上述可見，用一臺(tái)常規(guī)的超聲波清洗設(shè)備去完成較寬范圍的清洗要 求是有困難的。在實(shí)際應(yīng)用中，也有人將幾種不同頻率的超聲波換能器固 定在同一塊底板上，分別用不同的超聲波電源(超聲波發(fā)生器)驅(qū)動(dòng)，以 期在清洗槽內(nèi)產(chǎn)生不同頻率的聲場，從而達(dá)到較高的清洗或處理要求。但 是，這種組合式的設(shè)備受空間的限制，各頻率聲場強(qiáng)度不能做得太高，且 設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、 成本低、聲場分布均勻、適用范圍寬、方便實(shí)用的三頻超聲波清洗機(jī)。本實(shí)用新型的三頻超聲波清洗機(jī)由超聲波電源、清洗槽、多個(gè)超聲波 換能器以及連接電纜等組成。多個(gè)超聲波換能器用環(huán)氧樹脂膠粘劑粘接于 清洗槽的底部，超聲波換能器通過連接電纜與超聲波電源相連接，超聲波 自清洗槽的底面向上發(fā)射。該清洗機(jī)僅使用一種超聲波換能器，這種超聲波換能器可以在三個(gè)頻率點(diǎn)附近產(chǎn)生穩(wěn)定諧振，這三個(gè)頻率點(diǎn)分別稱為低頻點(diǎn)LF、中頻點(diǎn)MF、高頻點(diǎn)HF。根據(jù)換能器設(shè)計(jì)尺寸的變化，這三個(gè) 頻率點(diǎn)所在的頻率范圍分別是低頻點(diǎn)LF: 25 30kHz，中頻點(diǎn)MF: 45 55kHz，高頻點(diǎn)HF: 95 105kHz。所述超聲波換能器用一臺(tái)專門設(shè)計(jì)的超聲波電源(超聲波發(fā)生器)驅(qū) 動(dòng)。該超聲波電源可受控輸出三種所需頻率的點(diǎn)能量，通過選擇開關(guān)控制， 可選擇設(shè)備分別工作在7種狀態(tài)下LF單頻、MF單頻、HF單頻、LF+MF 雙頻交替、LF+HF雙頻交替、MF+HF雙頻交替、LF+MF+HF三頻交替。 采用同一臺(tái)超聲波電源驅(qū)動(dòng)同一組超聲波換能器，在某一時(shí)刻，清洗槽內(nèi) 只存在單一頻率點(diǎn)的聲場，但在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，可最多交替出現(xiàn)三個(gè)頻率 點(diǎn)的聲場。因此，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1. 使用同一種超聲波換能器，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，聲場分布均勻，可 達(dá)到的聲功率密度較高。2. 超聲波電源在輸出不同頻率能量時(shí)，共用同一個(gè)開關(guān)主電路，只是 針對不同頻率需選配合適的LC諧振匹配回路，通過控制電子開關(guān)的開通和 關(guān)斷，控制不同頻率的切換，電路簡單調(diào)節(jié)方便。3. 同一臺(tái)設(shè)備有7種工作狀態(tài)，大大拓展了超聲波清洗設(shè)備的適用范圍。


圖1是本實(shí)用新型三頻超聲波清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。 圖中l(wèi)一超聲波電源 2 —連接電纜3—超聲波換能器 4一清洗槽具體實(shí)施例
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的三頻超聲波清洗機(jī)進(jìn)行詳細(xì)的描述。 如圖1所示，本實(shí)用新型的三頻超聲波清洗機(jī)主要由超聲波電源1、清 洗槽4、多個(gè)超聲波換能器3及連接電纜2等組成。超聲波換能器3用環(huán)氧 樹脂膠粘劑粘接于清洗槽4的底部，超聲波換能器3通過連接電纜2與超 聲波電源l相連接，超聲波自清洗槽4的底面向上發(fā)射。在本實(shí)施例的清洗機(jī)中，超聲波清洗槽4的底面尺寸為500mmX 400mm，超聲波換能器3共20個(gè)并聯(lián)后通過連接電纜2與超聲波電源1相 連接。本實(shí)施例的清洗機(jī)使用的超聲波換能器3是自行設(shè)計(jì)的，使用PZT-8 型壓電陶瓷片，壓電陶瓷片單片厚度5mm，直徑38mm，每個(gè)換能器使用2 片壓電陶瓷片，自由狀態(tài)下小信號(hào)測試三個(gè)串聯(lián)諧振頻率分別在27kHz、 52kHz、 97kHz附近。超聲波電源1用于驅(qū)動(dòng)超聲波換能器3，主電路采用 半橋式開關(guān)功率、頻率變換電路，工作頻率的產(chǎn)生和控制使用3525集成脈 寬調(diào)制器，通過電子開關(guān)控制其第6腳的外接電阻值，則可以快速改變其 輸出頻率，從而使本實(shí)施例的清洗機(jī)工作在所需要的頻率上。功率輸出采 用變壓器串聯(lián)LC諧振匹配回路，使得在本實(shí)施例的清洗機(jī)在所需工作頻率 上有合適的功率輸出。本實(shí)施例的頻率轉(zhuǎn)換控制電路可以在毫秒數(shù)量級(jí)上控制三個(gè)頻率之間 的轉(zhuǎn)換。實(shí)際觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)不同頻率之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間縮短到一定程度時(shí)， 頻率轉(zhuǎn)換時(shí)在清洗液中會(huì)產(chǎn)生一種高速脈動(dòng)，有助于被洗工件上污物的分 散乳化，有助于狹縫及細(xì)孔中污物的清除。本實(shí)施例的清洗機(jī)實(shí)測的三個(gè)工作頻率為低頻LF"25.5kHz，中頻 MF"49.5kHz，高頻HF"97.5kHz，超聲波電源的最大輸入電功率P" l.OkW。通過超聲波電源面板上的頻率選擇開關(guān)，本清洗機(jī)可選擇分別工作 在以下7種工作狀態(tài)下1) 單一頻率低頻(LF)工作狀態(tài)；2) 單一頻率中頻(MF)工作狀態(tài)；3) 單一頻率高頻(HF)工作狀態(tài)；4) 雙頻率低頻(LF) +中頻(MF)交替工作狀態(tài)；5) 雙頻率低頻(LF) +高頻(HF)交替工作狀態(tài)；6) 雙頻率中頻(MF) +高頻(HF)交替工作狀態(tài)；7) 三頻率低頻(LF) +中頻(MF) +高頻(HF)交替工作狀態(tài)。
權(quán)利要求1. 一種三頻超聲波清洗機(jī)，包括超聲波電源(1)、多個(gè)超聲波換能器(3)和清洗槽(4)，所述多個(gè)超聲波換能器(3)用環(huán)氧樹脂膠粘劑粘接在清洗槽(4)的底板上，所述多個(gè)超聲波換能器(3)并聯(lián)后通過連接電纜(2)與超聲波電源(1)相連，其特征在于所述超聲波換能器(3)可以在三個(gè)頻率點(diǎn)附近產(chǎn)生穩(wěn)定諧振，這三個(gè)頻率點(diǎn)分別是低頻點(diǎn)(LF)、中頻點(diǎn)(MF)和高頻點(diǎn)(HF)，而且這三個(gè)頻率點(diǎn)所在的頻率范圍分別是低頻點(diǎn)(LF)25～30kHz，中頻點(diǎn)(MF)45～55kHz，高頻點(diǎn)(HF)95～105kHz。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三頻超聲波清洗機(jī)，其特征在于所述清洗 機(jī)的三個(gè)工作頻率點(diǎn)為低頻點(diǎn)(LF) "25.5kHz，中頻點(diǎn)(MF) "49.5kHz， 高頻點(diǎn)(HF) "97.5kHz。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三頻超聲波清洗機(jī)，其特征在于所述 超聲波電源(1)的輸出頻率的快速跳轉(zhuǎn)是通過用電子開關(guān)改變3525集成 脈寬調(diào)制器第6腳的外接電阻值實(shí)現(xiàn)的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三頻超聲波清洗機(jī)，其特征在于該清 洗機(jī)包括選擇開關(guān)，選擇開關(guān)用于選擇所述超聲波換能器的工作頻率。
專利摘要一種三頻超聲波清洗機(jī)，由超聲波電源(1)、清洗槽(4)、多個(gè)超聲波換能器(3)以及連接電纜(2)組成。超聲波換能器用環(huán)氧樹脂膠粘劑粘接于清洗槽的底部，超聲波換能器通過連接電纜與超聲波電源相連接，超聲波自清洗槽的底面向上發(fā)射。超聲波換能器可在低頻點(diǎn)(LF)、中頻點(diǎn)(MF)、高頻點(diǎn)(HF)三個(gè)頻率點(diǎn)附近產(chǎn)生穩(wěn)定諧振，三個(gè)頻率點(diǎn)的頻率范圍分別是低頻點(diǎn)25～30kHz，中頻點(diǎn)45～55kHz，高頻點(diǎn)95～105kHz。通過選擇開關(guān)控制，清洗機(jī)可選擇分別工作在7種狀態(tài)LF單頻、MF單頻、HF單頻、LF+MF雙頻交替、LF+HF雙頻交替、MF+HF雙頻交替、LF+MF+HF三頻交替。本超聲波清洗機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，聲場分布均勻，清洗適用范圍寬。
文檔編號(hào)A47L15/00GK201123804SQ20072012743
公開日2008年10月1日 申請日期2007年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月14日
發(fā)明者高俊華 申請人:北京金星超聲波設(shè)備技術(shù)有限公司;北京金星超聲波機(jī)電設(shè)備技術(shù)有限公司