超声波清洗方法和装置.pdf

一种超声波清洗装置(50)包括：具有多个超声波振荡器(1)的超声波振动盘(2)；超声波波导室(3)，其用于收集由超声波振动盘产生的超声波力；和用于贮存清洗液(20)的清洗槽(4)，当将被清洗物(5)浸入清洗槽中时对其进行清洗。因为超声波波导室的上部通过其顶面(31)形成气密闭合，且其被形成碗形，所以在超声波波导室中清洗液的液面和顶面(31)之间形成一空气层(10)。清洗槽与超声波波导室连接，超声波振动盘被布置成与超声波波导室对置。

1、  一种超声波清洗装置(50)，其包括：
超声波振动盘(2)，其具有多个超声波振荡器(1)；
超声波波导室(3)，其用于收集由超声波振动盘(2)产生的超声波力；
用于贮存清洗液(20)的清洗槽(4)，用于将被清洗物(5)浸入清洗液(20)中时对其进行清洗。

2、  根据权利要求1所述的超声波清洗装置，其中超声波波导室(3)被形成碗形，它的上部通过其顶面(31)形成气密闭合，
所述清洗槽(4)与超声波波导室连接，
在超声波波导室中清洗液的液面和顶面(31)之间形成空气层(10)，和
超声波振动盘被布置成与超声波波导室对置。

3、  根据权利要求2所述的超声波清洗装置，其中清洗槽的下部从超声波波导室的顶面(31)处向下伸出，并且清洗槽是垂直竖立的，从而清洗槽的上部从超声波波导室的顶面处向上延伸。

4、  根据权利要求1至3中任何一项所述的超声波清洗装置，其中清洗槽基本上被布置在超声波波导室的中心处。

5、  根据权利要求1至3中任何一项所述的超声波清洗装置，其中一个超声波波导间距调节阀(9)被布置在超声波波导室的顶面(31)上，其用于调节超声波波导室中清洗液的液面(超声波波导间距(13))。

6、  根据权利要求1至3中任何一项所述的超声波清洗装置，其中在超声波清洗装置中，清洗液以清洗槽和超声波波导室的顺序流动。

7、  根据权利要求1至3中任何一项所述的超声波清洗装置，进一步包括一个主体槽(30)，其用于容纳超声波波导室和清洗槽，其中，
超声波振动盘被布置在主体槽(30)的底面，从而超声波振动盘与超声波波导室对置。

8、  根据权利要求7所述的超声波清洗装置，其中在超声波波导室和主体槽的底面(2)的内表面之间形成的溶液排放间距(12)为0.1至3毫米。

9、  根据权利要求7或8所述的超声波清洗装置，进一步包括：循环泵(7)和循环槽(8)，其中清洗液贮存在循环槽中，通过循环泵从该循环槽中吸取清洗液，以清洗槽、超声波波导室、主体槽的顺序流动，再返回到循环槽。

10、  根据权利要求7或8所述的超声波清洗装置，进一步包括液面计(6)，其用于测量清洗槽中清洗液的深度(14)，其中超声波清洗装置是可控的，从而清洗槽中清洗液的深度(14)能被保持在一个适当数值上。

11、  一种超声波清洗方法，包括下述步骤：
经由具有多个超声波振荡器(1)的超声波振动盘(2)，向清洗液(20)传输由多个超声波振荡器(1)产生的振动；
经由容纳有清洗液的超声波波导室，收集从超声波振动盘传输的振动的超声波力；和
通过超声波力，清洗浸入在贮存于清洗槽(4)的清洗液中待被清洗的清洗物(5)，其中清洗槽(4)与超声波波导室连接。

12、  根据权利要求11所述的超声波清洗方法，进一步包括使清洗液循环的步骤，使得可通过循环泵(7)吸取贮存在循环槽(8)中的清洗液，从而使得清洗液以清洗槽和超声波波导室的顺序流动并且随后返回到循环槽(8)。

13、  根据权利要求12所述的超声波清洗方法，进一步包括通过包括用于测量清洗槽中清洗液的深度(14)的液面计(6)来将清洗槽中清洗液的深度(14)保持在适当数值的控制步骤。

14、  根据权利要求11至13中任何一项所述的超声波清洗方法，进一步包括通过设置在超声波波导室的顶面(31)上的超声波波导间距调节阀(9)来调节超声波波导室中清洗液的液面(超声波间距(13))的步骤。

超声波清洗方法和装置
技术领域
本发明涉及一种超声波清洗方法和装置。更尤其是，本发明涉及一种适合用于必须在最短的时间内清洗机械加工件这样一过程的超声波清洗方法和装置。
背景技术
在加工一产品的情况下，进行清洗以去除例如碎片等的外物和去除用于维持加工过程的油类和脂肪是必须的。不但是制造一加工件时，而且在制造一电器时也需要这种清洗。在工业领域中，用来清洗被清洗物的超声波清洗方法被广泛使用，其是将被清洗物放于水或溶液中，通过利用高频率的超声波来进行。上述的超声波清洗方法是特别适合于清洗这样一种物质的，其形状非常复杂，以致于它很难通过将流体喷射在被清洗物上的方法进行清洗。上述的超声波清洗方法也适合于清洗易碎物体。但即使是在超声波清洗方法适于应用的领域中，当处理一个可能很精密和复杂的产品时，可能会需要进行非常精密和更加复杂的清洗。因此，我们需要的是进行更为有效的清洗。
根据传统的超声波清洗方法，为了提高关于被清洗物的清洗力(能力)，应增加振荡器的数量，其附属于振动盘的单位面积，和增加进入超声波振荡器的电功率的输出，从而提高由超声波振动盘产生的一超声力(一清洗力)。但是，根据这种方法，会给超声波振荡器和超声波振动盘带来过分重的负荷。因此，这些元件可能会在一段很短的时间内被损坏和磨损。即使是利用脱气液体，液体温度被控制在一适当温度，并选择最适当的清洗液来去除污染物时，为了获得一最大强度的超声力，还是存在着需要将过分重的负荷施加到用于控制超声波振动的超声波发生器上的问题。由于上述的物质限制，在现有技术中通过增加一超声力(一清洗力)来进行高速的清洗操作是很难的。
发明内容
本发明是考虑了上述情况后来实现的。本发明的一个目的是提供一种超声波清洗方法和装置，其能够通过提高一超声力来实现高速清洗，即使当使用的电功率的输出强度与传统的超声波清洗方法和装置的强度一样高时。
本发明的另一目的是提供一种超声波清洗装置，它的尺寸可通过使清洗槽小型化进而大幅减小。
根据本发明的第一方面，为了实现以上目的，一种超声波清洗装置50包括：，具有多个超声波振荡器1的超声波振动盘2；超声波波导室3，其用于收集由超声波振动盘2产生的超声波力；和清洗槽4，其用来贮存清洗液20，清洗液用来清洗被浸入清洗液20中时的被清洗物5。
由于以上的结构，特别是当利用一可将一超声力(能力)凝聚和集中在清洗槽上的机构时，即通过提供超声波波导室，能够提高超声波清洗装置的清洗力，而不会引起超声波振荡器和超声波发生器发生损坏和故障的问题，这当以往的超声波清洗力被加强时是个大问题。因此，与传统装置相比，超声波清洗装置的清洗速度可显著地被提高，清洗装置可小型化，更进一步地，清洗的费用可减少。
根据本发明的第二方面，在第一方面的超声波清洗装置中，超声波波导室3被形成碗形，它的上部通过其顶面31形成气密闭合。因此，在超声波波导室中清洗液的液面和顶面31之间形成一空气层10。清洗槽4与超声波波导室连接，超声波振动盘如此布置，以便它能与超声波波导室对置。
根据这一方面，阐明了一种结构，其中由超声波振动盘产生的振动被反射在超声波波导室的液面上，超声力从而被凝聚和收集。
根据本发明的第三方面，在第二方面中，清洗槽的下部从超声波波导室的顶面31处向下伸出，清洗槽是垂直竖立的，从而清洗槽的上部从超声波波导室的顶面31处向上延伸。
根据这一方面，可更清楚地认识本发明的超声波清洗装置的结构。
根据本发明的第四方面，在第一至第三方面的任何一个中，清洗槽基本上被布置在超声波波导室的中心处。
根据这一方面，由超声波波导室集中起来的超声力能被清洗槽收集。因此，清洗力能被提高。
根据本发明的第五方面，在第一至第四方面的任何一个中，一超声波波导间距调节阀9被布置在超声波波导室的顶面31上，其用于调节超声波波导室中清洗液的液面(超声波波导间距13)。
根据本方面，当通过超声波波导间距调节阀对超声波波导室中清洗液的液面(超声波波导间距)进行调节时，超声力能进行最适当地凝聚和收集。
根据本发明的第六方面，在第一至第五方面的任何一个中，在超声波清洗装置中，清洗液以清洗槽和超声波波导室的顺序进行流动。
根据本方面，当清洗液以清洗槽和超声波波导室的顺序进行流动时，可迅速排尽通过清洗已被去除的外物。因此，被清洗物附近的清洗液的状态能被保持是干净的。结果是，清洗效果能被改进。
根据本发明的第七方面，在第一至第六方面的任何一个中，超声波清洗装置进一步包括一主体槽30，其用于容纳超声波波导室和清洗槽。超声波振动盘被布置在主体槽30的底面，从而超声波振动盘能与超声波波导室对置。
根据本方面，阐明了本发明的超声波清洗装置的一个优选方面。
根据本发明的第八方面，在第七方面中，在超声波波导室和主体槽的底面2的内表面之间形成的溶液排放间距12为0.1至3毫米。
根据本方面，溶液排放间距可适当设置。因此，在清洗液流过超声波清洗装置的情况下，清洗槽中清洗液的液面(清洗液的深度)能被保持，从而提供一适当的清洗条件。
根据本发明的第九方面，在第七或第八方面中，超声波清洗装置进一步包括：循环泵7和循环槽8。的清洗液贮存在循环槽中，通过循环泵从该循环槽中吸取清洗液，以清洗槽、超声波波导室和主体槽的顺序进行流动，再回到循环槽。
根据本方面，清洗液以清洗槽、超声波波导室和主体槽的顺序流过超声波清洗装置。所以，通过清洗已被去除的外物能被迅速排尽。因此，被清洗物附近的清洗液的状态总能被保持是干净的。结果是，清洗效果能被改进。
根据本发明的第十方面，在第七至第九方面的任何一个中，超声波清洗装置进一步包括液面计6，其用于测量清洗槽中的清洗液深度14，超声波清洗装置是可控的，从而清洗槽中的清洗液深度14能被保持在一适当数值。
根据本方面，当清洗条件可控，从而清洗槽中的清洗液深度14能被保持在一适当数值时，清洗条件能更加适当地被设置，清洗效果能被改进。
根据本发明的第十一方面，超声波清洗方法包括：经由具有多个超声波振荡器1的超声波振动盘2，向清洗液20传输由多个超声波振荡器1产生的振动；经由容纳有清洗液的超声波波导室，收集从超声波振动盘传输的振动的超声波力；和通过超声波力，清洗浸入在贮存于清洗槽4的清洗液中待被清洗的清洗物5，其中清洗槽4与超声波波导室连接。
当如上所述提供超声波波导室，和提供由多个超声波振荡器产生的超声力被凝聚和集中在清洗槽上的步骤时，提高一清洗力(能力)而不会引起问题成为可能，例如超声波振荡器和超声波发生器发生损坏和故障的问题，这是在现有的装置中当超声波清洗力被加强时可能遇到的问题。因此，清洗速度与传统的超声波清洗方法的清洗速度相比能被显著提高，清洗装置能被小型化，清洗费用能被减少。
根据本发明的第十二方面，在第十一方面中，超声波清洗方法进一步包括使清洗液循环的步骤，使得可通过循环泵7吸取贮存在循环槽8中的清洗液，从而使得清洗液以清洗槽和超声波波导室的顺序流动并且随后返回到循环槽8。
根据这一方面，当清洗液以清洗槽和超声波波导室的顺序流过装置时，通过清洗已被去除的外物能被迅速排尽。因此，被清洗物附近的清洗液总能保持在一干净的状态。结果是，清洗效果能被改进。
根据本发明的第十三方面，在上述的第十一方面中，超声波清洗方法进一步包括通过包括用于测量清洗槽中清洗液的深度14的液面计6来将清洗槽中清洗液的深度14保持在适当数值的控制步骤。
根据本方面，当清洗槽中清洗液的深度14是可控的，以便它能被保持在一适当的数值时，清洗条件能更加适当地被设置，清洗效果能被改进。
根据本发明的第十四方面，在第十一至第十三方面的任何一个中，超声波清洗方法进一步包括通过设置在超声波波导室的顶面31上的超声波波导间距调节阀9来调节超声波波导室中清洗液的液面(超声波间距13)的步骤。
根据本方面，当对超声波波导室中的清洗液的液面(超声波波导间距)进行调节时，超声力的凝聚和集中能被改进。
在上述对本发明的说明中，所附的圆括号中的参考标记和数字与随后说明的实施例中的一致。
从下面阐明的本发明的优选实施例以及附图的描述中，本发明可更加充分地被理解。
附图说明
在附图中：
附图1示出了本发明中超声波清洗装置的一个实施例的结构的示意图；和
附图2是用于说明本发明中一个实施例中的清洗过程的流程图。
具体实施方式
参考附图，随后将对本发明中超声波清洗装置和方法的一个实施例进行详细说明。附图1示出了本发明中超声波清洗装置的一个实施例的结构的示意图。
参考附图1，作为本发明的一个实施例的超声波清洗装置50包括：多个超声波振荡器1；超声波振动盘2，其用于向清洗液20中传输超声力，该超声力由多个超声波振荡器1产生；用于收集超声力的超声波波导室3；用于浸泡和清洗被清洗物5的清洗槽4；和主体槽30，其用于容纳清洗槽4和超声波波导室3。在本实施例中，超声波波导室3以这样一种方式被布置在主体槽30中，即它与主体槽30的底面(超声波振动盘)2有一定间隔。超声波波导室3是碗形容器，它的顶面31是封闭的。清洗槽4大体上被布置在超声波波导室3的中心处。如附图1中所示，清洗槽4的一部分(底部)透过超声波波导室3的顶面31并且伸入到室3的内部，但未超过室3的下端面。清洗槽4以这样一种方式垂直竖立，即清洗槽4的上部可从顶面31处向上延伸。清洗槽4与超声波波导室3相连接。超声波波导室3包括布置在顶面31上的超声波波导间距调节阀9。超声波波导间距调节阀9是用于适当地调节一超声波波导间距13的调节阀，其在后面将被说明。
在本实施例中，主体槽30的底面充当超声波振动盘2。多个超声波振荡器1被附在底面(超声波振动盘)2上。在本实施例中，超声波振荡器1的数量为6个。但是，超声波振荡器1的数量不局限为6个。在平面图中，超声波振荡器1优选被布置在超声波波导室3的范围内。在主体槽30，超声波波导室3和清洗槽中填充有例如水或溶剂的一清洗液20。由超声波振荡器1产生的振动经由超声波振动盘2传输至清洗液20中。因此，被清洗物5通过在清洗液20中产生的气蚀(超声力)等进行清洗。
超声波清洗装置50进一步包括：循环泵7；循环槽8；过滤装置16；和液面计6。循环槽8贮存一在装置中循环的清洗液20。循环泵7从循环槽8中吸取清洗液20，并总是向清洗槽4中供给通过过滤装置16进行了清洗的清洗液20，，以便适当地保持清洗槽4中的清洗液的深度。用来测量和确认清洗槽4中清洗液20的深度的液面计6，可以是各种公知液面计中的一种。例如，液面计6可以是光学式，例如激光束式；超声波式；电学式，例如静电式；或机械式，例如浮选式。过滤装置16被布置成与循环泵7排成一行，用来对被污染的清洗液20进行过滤从而清洗它。
在超声波清洗装置50中，当超声波波导室3的上部通过顶面31形成气密闭合时，在超声波波导室3中会形成空气层10。通过多个超声波振荡器1产生的振动可在空气层10和清洗液20之间的界限内进行反射，然后被聚聚和收集，所以超声力能被加强。另一方面，在本实施例的清洗槽4中，如前面描述的，布置了多个超声波振荡器1，并提供了超声波波导室3。由于这种结构，在被清洗物5的附近会形成一超声力加强区域11。超声力加强区域11是一超声力由于本发明中的结构被收集和加强的地方。当超声波波导室3被如此布置，以致如前面描述的与主体槽30的底面(超声波振动盘)2分隔开来时，如附图1中所示，会在超声波波导室3和主体槽30的底面(超声波振动盘)2之间形成一溶液排放间距12。溶液排放间距12是这样一段距离，借此通过一清洗力已从被清洗物5中分离出来的外物和包含外物的清洗液20可从超声波波导室3底面的整个圆周部分被匀速排放。通常溶液排放间距12优选为0.1至3毫米。当溶液排放间距12设置适当时，清洗槽4中清洗液的液面能被设置成一适当深度。
如附图1中所示，清洗槽4中清洗液的深度14是从主体槽30的底面2的内表面至清洗槽4中清洗液的液面之间的距离。已经公知的是清洗槽4中清洗液的深度14对清洗效果有影响。清洗槽4中清洗液的深度14是被保持的，以便被清洗物5上的被清洗部分能被浸泡在清洗液中，为提供一清洗效果可设置最适当的条件。在本实施例中，清洗槽4中清洗液的深度14被设置为75mm。关于这一点，在一实际运转试验中，清洗槽4中清洗液的深度14也是设置为75mm。超声波波导间距13是从主体槽30的底面2的内表面至超声波波导室3中清洗液的液面之间的距离。已经公知的是这一超声波波导间距13对超声力有影响，从而对清洗效果也有影响。优选将这一超声波波导间距13设置成最适当的条件，用于向布置在中心的清洗槽4导向超声力。在本实施例中，这一超声波波导间距13被设置成3至20毫米。在本实施例中，清洗槽4是圆柱形的。优选地清洗槽的直径15被设置成最适当的数值，用于混合，凝聚和集中被反射的超声力。在本实施例中，直径为75毫米。在一实际运转试验中，直径也是设置为75mm。清洗槽4也可为另外一种管状(圆柱状)，其横截面不是圆形，而是例如一正方形，一六边形，一椭圆形或类似的形状。在这种情况下，管(圆柱)的当量直径应与圆形的管状(圆柱状)的直径相同。上述的清洗液的深度14，超声波波导间距13和清洗槽的直径15并不局限于以上数值，它们可根据被清洗物5的尺寸进行适当地选择。
下面说明本发明中具有的以上结构的操作过程。以液面计6测量出的清洗液的深度为基础，调节供给小清洗槽4的循环清洗液的流量，以便可将清洗液的深度设置成最适当的数值。为了调节循环清洗液的流量，我们可能会使用一些公知方法，例如，调节循环泵的流量或在管路系统中提供一流量调节阀。做为选择地，清洗槽4中清洗液的顶面也可被调节，通过将清洗槽4中的清洗液溢出少许的方法，从而保持最适当的深度。这种方法在附图中没有示出。这样，以溶液排放间距12为基础形成一适当的液体流动阻力时，清洗液可被循环，清洗液的深度14能被保持在一适当数值。在这种情形中，首先，将被清洗物5放进清洗槽4中，在清洗槽中超声波清洗力是被加强了的。附在被清洗物5上的油，脂肪和外物可通过由超声波振荡器1产生的超声波的振动作用(超声力)从被清洗物5上进行有效分离。当清洗液20进行流动和循环时，这样被分离出来的外物和其它物质从清洗槽4的整个圆周部分经由溶液排放间距12通过超声波波导室3被排放到槽的外部。即使清洗槽4中被清洗物5的附近是一加强的超声波区域11，但由于清洗液的这种流动，保持清洗液的干净状态还是可能的。因此，一冲洗步骤能被缩短，也就是说，当冲洗仅仅进行几秒钟时，被清洗物5就能被洗净，也就是说，物质5可被直接运出。因此，与传统的超声波清洗方法相比，我们可以一非常高的清洗速度完成清洗。
接下来，参考附图2中示出的流程图，下面将说明本实施例中的清洗过程。首先，在步骤S1中，被清洗物5被放进清洗槽4中，开始利用超声波对被清洗物5进行清洗。然后，在步骤S2中，由液面计6测量清洗槽4中清洗液的深度，调节循环清洗液的流量，以便将清洗槽4中清洗液的深度保持在最适当的数值。在步骤S3中，判断从被清洗物5开始清洗的这段时间是否已达到一预定时间。当在步骤S3中判断到从被清洗物5开始清洗的这段时间没有达到预定清洗时间时，程序返回步骤S2，被清洗物5继续进行清洗，而循环清洗液的流量被调节，从而清洗液的深度能被保持在最适当的数值上。当在步骤S3中判断到从被清洗物5开始清洗的这段时间已经达到预定清洗时间时，我们可判断出对被清洗物5的清洗已经完成。因此，程序进行至步骤S4，从清洗槽4中取出被清洗物。关于这一点，当将被清洗物5放进清洗槽之前，在步骤S1中产生超声波时，上述的预定清洗时间能被缩短。
接下来，下面将说明上述实施例的效果和操作。通过本发明上述实施例中的超声波清洗装置，我们可预期达到下列效果。
当提供一超声波波导室，并应用一将超声力凝聚和收集在中心的小清洗槽的机构时，提高超声波清洗装置的一清洗力(能力)，而不会引起超声波振荡器和超声波发生器发生损坏和故障的问题，这是可能的，上述是当在现有技术中加强超声波清洗力时会引起的常规问题。
上述操作会提供一效果，也就是说，可能会提供一清洗方法，其与传统的装置相比，超声波清洗装置的清洗速度可显著提高，清洗装置可小型化，从而清洗费用可减少。
在以上描述或附图中示出的实施例中，在本发明的超声波清洗装置中，清洗液是在清洗槽中流动和循环的。但是，结构也可以这样一种方式被组成，即清洗液不循环通过清洗装置。也就是说，即使当循环泵，循环槽和其它结构被取消时，本发明也是有效的。
在上述说明中，描述了本发明的超声波清洗装置的最优实施例。但是，为了使说明易于理解，结构可以被简化。因此，为了使本发明的清洗装置具有附加功能，可在本发明中加入附加组件，例如，可在本发明中加入各种传感器，管道零件和其它的零件。
虽然为了说明的目的，本发明是参考选择的特定实施例进行描述的，但对本领域的技术人员来说，在不背离本发明的基本概念和范围的情况下，对其可做大量修改应是显而易见的。