專利名稱：矩陣高能聚焦超聲清洗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及清洗機(jī)，尤其涉及一種矩陣高能聚焦超聲清洗裝置。
背景技術(shù)：
在化工、制藥、食品、航空航天、交通運(yùn)輸、機(jī)械制造、紡織、環(huán)保等領(lǐng)域生產(chǎn)中，有大量相同形狀、相同尺寸的工件在生產(chǎn)過程中形成了大量的污垢，直接影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行和安全生產(chǎn)，必須及時(shí)進(jìn)行有效的清洗。
下面以濾芯為例，對生產(chǎn)過程中急需解決的問題加以討論。
過濾是通過濾材對分散相進(jìn)行捕捉、阻擋，以及分散相由于慣性作用和重力作用于濾材的粘附、碰撞作用使分散相從連續(xù)相分離出來的過程。濾芯是過濾過程中的主要部件。它是一種多孔介質(zhì)，是纖維雜亂隨機(jī)排列的集合體，即是由非編織態(tài)、近乎三維曲徑的微孔結(jié)構(gòu)孔徑構(gòu)成過濾通路的。濾芯的種類按濾材的種類可分為金屬網(wǎng)、金屬氈、玻璃纖維、有機(jī)化學(xué)纖維、植物纖維等多種濾芯；按濾材成型結(jié)構(gòu)不同可分為蜂房式濾芯、熔噴濾芯、高分子粉末燒結(jié)濾芯、疊片式層壓濾芯等；按濾芯的結(jié)構(gòu)形狀分為圓柱形濾芯、方形濾芯、筒式濾芯、片式濾芯、帶狀濾芯等等。
在濾芯的失效形式中最常見的是堵塞失效。當(dāng)細(xì)小微粒隨流體流過濾芯時(shí)，在濾芯的阻截、攔截效應(yīng)和微粒的慣性、擴(kuò)散作用共同作用下便實(shí)現(xiàn)了過濾。當(dāng)污物微粒直徑大于濾材孔隙時(shí)，微粒被阻截，而濾材介質(zhì)的個(gè)別孔徑便被阻塞。污物微粒之間相互不規(guī)則重疊，很快形成“塵橋”結(jié)構(gòu)，使稍大的孔徑變小，微粒通路迅速變小，流體流過濾芯時(shí)所受的阻力變大即通透性降低。隨著時(shí)間的變長，在相同的壓差條件下通過濾芯的流量便會逐漸減小，極限的情況是沒有流體流過，濾芯完全失效。
對于紙制濾芯而言，在濾紙微孔受堵過程中，還伴有濾紙的并折和彎曲。這是由于濾芯工作到一定階段時(shí)，紙面上的負(fù)荷超過了濾紙的挺度極限，迫使濾紙并折變形，導(dǎo)致有效過濾面積減小，也影響過濾的效果，導(dǎo)致濾芯的失效。另外，濾芯還會因?yàn)閴毫ζ茡p、過濾流體的腐蝕而損壞。
濾芯在制藥、化工、凈水、環(huán)保、航空等領(lǐng)域中有廣泛的用途。
目前，濾芯清洗技術(shù)停留在高壓水噴淋清洗或壓縮空氣吹除階段。大部分使用濾芯的制藥廠、化工廠采取先使用一段時(shí)間(3~10天)，濾芯堵塞后，采用高壓水噴淋進(jìn)行清洗，并通過在堅(jiān)硬物體上用力磕碰的方法，使粘結(jié)牢固的堵塞物清除，常常導(dǎo)致濾芯非正常損壞?；蛘?，用軟毛刷順著濾芯紋路的方向刷洗，并輕敲濾芯的端面(不得拍打其表面，以防濾芯損壞)使污物脫落。這只能除掉濾芯表面的污物，而濾芯夾層空隙的污物則無法去除。這時(shí)可用壓縮空氣(氣壓不可過大，以防損壞濾芯)逆著過濾通路的方向從內(nèi)向外吹氣，以吹去粘附在濾芯夾層上的污物。濾芯更換周期頻繁。目前的濾芯清洗方法存在下述問題(1)由于濾芯孔隙極小，只有1.2μm左右，在很短的工作時(shí)間內(nèi)極易使濾芯嚴(yán)重堵塞，嚴(yán)重影響生產(chǎn)過程的正常進(jìn)行甚至危及生產(chǎn)安全，釀成生產(chǎn)事故，導(dǎo)致終極產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)重下降；(2)濾芯經(jīng)常性地大量報(bào)廢，導(dǎo)致生產(chǎn)成本顯著增高；(3)目前的清洗方法清洗時(shí)間長，耗水多，清洗臟物直接向外排放，影響環(huán)境，危害人民的身體健康；(4)工人勞動程度大；(5)導(dǎo)致正常的生產(chǎn)過程中生產(chǎn)效率降低。
21世紀(jì)是生物工程、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的時(shí)代。由于濾芯廣泛用于制藥、化工、凈水、環(huán)保、航空航天等領(lǐng)域，有廣泛的應(yīng)用范圍和良好的發(fā)展前景。國內(nèi)外都高度重視濾芯清洗技術(shù)，但苦于一直尚未找到一種環(huán)保型高效節(jié)能先進(jìn)清洗技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種效率高、成本低、性能好、能同時(shí)清洗m×n個(gè)零件的矩陣高能聚焦超聲清洗裝置。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取下列措施矩陣高能聚焦超聲清洗裝置具有機(jī)架，在機(jī)架上設(shè)有水槽、待洗工件傳動裝置、支架，兩支架上端設(shè)有橫梁，橫梁上懸掛有多個(gè)高能聚焦超聲清洗器，在機(jī)架下端設(shè)有超聲波發(fā)生器、調(diào)速電機(jī)，調(diào)速電機(jī)與待洗工件傳動裝置相接。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)(1)清洗效率高；(2)占地面積??；(3)生產(chǎn)成本低；(4)可實(shí)現(xiàn)自動化清洗；(5)提高濾芯重復(fù)使用性能；
(6)降低生產(chǎn)成本。
矩陣高能聚焦超聲清洗機(jī)可以廣泛地用于化工、制藥、機(jī)械、航空航天、船舶、交通運(yùn)輸、生物、食品、環(huán)保等領(lǐng)域中。


圖1是5×1矩陣高能聚焦超聲清洗裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖中超聲波發(fā)生器1、主動皮帶輪2、調(diào)速電機(jī)3、輪子4、皮帶5、從動皮帶輪6、軸7、主動齒輪8、排水管9、過渡齒輪10、從動齒輪11、夾具12、待洗工件13、進(jìn)水管14、機(jī)架15、水槽16、清洗工具17、超聲聚能器18、壓電換能器19、壓電換能器罩20、支架21、螺母22、聯(lián)接螺栓23、高能聚焦超聲清洗器24、橫梁25；圖2(a)是本實(shí)用新型壓電換能器結(jié)構(gòu)示意圖，圖中螺母26、后端蓋27、壓電陶瓷片48、電極29、前端蓋30；圖2(b)是本實(shí)用新型壓電換能器側(cè)視圖；圖3是本實(shí)用新型m×n矩陣高能聚焦超聲清洗器排列示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，矩陣高能聚焦超聲清洗裝置具有機(jī)架15，在機(jī)架上設(shè)有水槽16、待洗工件傳動裝置、支架21，兩支架上端設(shè)有橫梁25，橫梁25上懸掛有多個(gè)高能聚焦超聲清洗器24，在機(jī)架下端設(shè)有超聲波發(fā)生器1、調(diào)速電機(jī)3，調(diào)速電機(jī)與待洗工件傳動裝置相接。
矩陣高能聚焦超聲清洗裝置具有m×n個(gè)高能聚焦超聲清洗器，高能聚焦超聲清洗器24具有相連接的超聲波發(fā)生器1、壓電換能器19、超聲聚能器18、清洗工具17以及壓電換能器罩20。高能聚焦超聲清洗器24工作頻率f≥15kHz，工具振幅a＝16～100μm。
壓電換能器19具有依次相連接的螺母26、后端蓋27、壓電陶瓷片48、電極29、前端蓋30。超聲聚能器18為圓錐形金屬件。
待洗工件傳動裝置具有從動皮帶輪6，從動皮帶輪6經(jīng)皮帶5與調(diào)速電機(jī)相接的主動皮帶輪2相接，從動皮帶輪6軸上設(shè)有從動齒輪11，從動齒輪11經(jīng)過渡齒輪10分別與待洗工件夾具12相接。
超聲波發(fā)生器將220V、50Hz的交流電轉(zhuǎn)換成超聲頻電振蕩信號，壓電換能器將超聲波發(fā)生器輸出的電振蕩信號轉(zhuǎn)換為超聲頻機(jī)械振動；超聲聚能器將壓電換能器的縱向振動放大后傳遞給放置在液體中的清洗工具，清洗工具發(fā)出強(qiáng)烈的高能聚焦超聲波輻射在待洗工件上，使待洗工件周圍發(fā)生強(qiáng)烈的超聲空化作用，從而對液體中的待洗工件上的污垢進(jìn)行高效清洗。
5×1矩陣高能聚焦超聲清洗機(jī)可同時(shí)清洗5個(gè)工件。為了保證每個(gè)工件都能被均勻的清洗干凈，必須使被清洗工件低速轉(zhuǎn)動，且轉(zhuǎn)速可連續(xù)調(diào)節(jié)。
調(diào)速電機(jī)帶動主動皮帶輪旋轉(zhuǎn)，經(jīng)皮帶帶動安裝在軸上的從動皮帶輪轉(zhuǎn)動，安裝在軸上的主動齒輪和從動皮帶輪同步轉(zhuǎn)動，主動齒輪經(jīng)過渡齒輪帶動從動齒輪旋轉(zhuǎn)，從而使得安裝在夾具上的待洗工件轉(zhuǎn)動。
高能聚焦超聲清洗裝置通過超聲聚能器點(diǎn)處的法蘭盤固定在壓電換能器罩再通過螺母、聯(lián)接螺栓、橫梁安裝在支架上，支架再安裝在機(jī)架上。機(jī)架下方安裝輪子。
權(quán)利要求1.一種矩陣高能聚焦超聲清洗裝置，其特征在于，它具有機(jī)架(15)，在機(jī)架上設(shè)有水槽(16)、待洗工件傳動裝置、支架(21)，兩支架上端設(shè)有橫梁(25)，橫梁(25)上懸掛有多個(gè)高能聚焦超聲清洗器(24)，在機(jī)架下端設(shè)有超聲波發(fā)生器(1)、調(diào)速電機(jī)(3)，調(diào)速電機(jī)與待洗工件傳動裝置相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種矩陣高能聚焦超聲清洗裝置，其特征在于，所述的高能聚焦超聲清洗器(24)具有相連接的超聲波發(fā)生器(1)、壓電換能器(19)、超聲聚能器(18)、清洗工具(17)以及壓電換能器罩(20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種矩陣高能聚焦超聲清洗裝置，其特征在于，所述的高能聚焦超聲清洗器(24)工作頻率f≥15kHz，工具振幅a＝16～100μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種矩陣高能聚焦超聲清洗裝置，其特征在于所述的壓電換能器(19)具有依次相連接的螺母(26)、后端蓋(27)、壓電陶瓷片(48)、電極(29)、前端蓋(30)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種矩陣高能聚焦超聲清洗裝置，其特征在于所述的、超聲聚能器(18)為圓錐形金屬件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種矩陣高能聚焦超聲清洗裝置，其特征在于，待洗工件傳動裝置具有從動皮帶輪(6)，從動皮帶輪(6)經(jīng)皮帶(5)與調(diào)速電機(jī)相接的主動皮帶輪(2)相接，從動皮帶輪(6)軸上設(shè)有從動齒輪(11)，動齒輪(11)經(jīng)過渡齒輪(10)分別與待洗工件夾具(12)相接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種矩陣高能聚焦超聲清洗裝置。它具有機(jī)架，在機(jī)架上設(shè)有水槽、待洗工件傳動裝置、支架，兩支架上端設(shè)有橫梁，橫梁上懸掛有多個(gè)高能聚焦超聲清洗器，在機(jī)架下端設(shè)有超聲波發(fā)生器、調(diào)速電機(jī)，調(diào)速電機(jī)與待洗工件傳動裝置相接。高能聚焦超聲清洗器具有相連接的超聲波發(fā)生器、壓電換能器、超聲聚能器、清洗工具以及壓電換能器罩。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)(1)清洗效率高；(2)占地面積?。?3)生產(chǎn)成本低；(4)可實(shí)現(xiàn)自動化清洗；(5)提高濾芯重復(fù)使用性能；(6)降低生產(chǎn)成本。
文檔編號B08B3/12GK2877900SQ20052010283
公開日2007年3月14日 申請日期2005年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月10日
發(fā)明者張?jiān)齐? 張勇 申請人:杭州電子科技大學(xué)