基于双向超声波辐射复合换能器的双槽超声波清洗器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于超声波清洗技术领域，具体涉及一种基于双向超声波辐射复合换能器的双槽超声波清洗器。
【背景技术】
[0002]超声波清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及声冲流等作用对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。目前所用的超声波清洗机中，空化作用和声冲流作用应用地更多，超声波清洗广泛应用于表面喷涂处理行业、机械行业、电子行业、医疗行业、半导体行业、钟表首饰行业、光学行业、纺织印染等行业。
[0003]超声波清洗机原理如下:由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质如清洗溶剂中，超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射并使液体产生振动。当清洗液中的声压超过液体的空化阈值时，空化液体中会产生数以万计的直径为几十μπι左右的微小气泡，存在于液体中的微小气泡在声场的作用下振动。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，并迅速增大，而在正压区，气泡会突然闭合，气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压以及上千度的高温，破坏不溶性污物而使他们分散于清洗液中，当团体粒子被油污裹着而黏附在清洗件表面时，油污被乳化，固体粒子即脱离，从而达到清洗件净化的目的。在这种被称之为“空化”效应的过程中，气泡闭合可形成成千上万度的高温和超过1000个大气压的瞬间高压，从而达到物件表面清洗净化的目的。
[0004]传统的超声波清洗器，清洗槽中装满清洗液体和被清洗零件，超声波换能器基本上是单端用超强胶粘在清洗槽的底部，超声波换能器处于一端辐射超声波的状态，其另一端裸露在空气中。由于换能器的后福射端(与空气接触的一面)是换能器的振动位移的波幅，因此也会向空气中辐射能量，从而造成能量的浪费，使得换能器的辐射效率降低，因而也影响换能器的总体输出功率。另外，在换能器的后福射端，由于换能器的阻抗与空气的阻抗是严重失配的，造成声波反射，也会影响换能器的整体辐射功率和效率。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有超声波清洗技术中利用的单面辐射超声波换能器存在的换能器后向辐射能量反射、阻抗失配、声能量浪费、辐射功率和辐射效率低的问题。
[0006]为此，本发明提供了一种基于双向超声波辐射复合换能器的双槽超声波清洗器，包括清洗槽，其中，还包括双向辐射换能器，所述清洗槽包括第一清洗槽和第二清洗槽，所述双向辐射换能器包括压电晶片、前辐射金属圆锥块及后辐射金属圆锥块;所述前辐射金属圆锥块的辐射面、所述后辐射金属圆锥块的辐射面分别与所述第一清洗槽、所述第二清洗槽粘接。
上述基于双向超声波辐射复合换能器的双槽超声波清洗器，所述第一清洗槽和所述第二清洗槽均为矩形的槽子，且所述第一清洗槽和所述第二清洗槽均采用不锈钢材料制成。
[0007]上述基于双向超声波辐射复合换能器的双槽超声波清洗器，所述前辐射金属圆锥块的辐射面、所述后辐射金属圆锥块的辐射面均呈圆形。
[0008]上述基于双向超声波辐射复合换能器的双槽超声波清洗器，所述前辐射金属圆锥块可以采用轻金属材料制成，所述后辐射金属圆锥块可以采用轻金属或者重金属材料制成。
[0009]上述基于双向超声波辐射复合换能器的双槽超声波清洗器，所述轻金属材料可以为铝或者铝合金材料或者铝镁合金材料；所述重金属材料可以为钢或者铜或者不锈钢材料。
[0010]上述基于双向超声波辐射复合换能器的双槽超声波清洗器，所述压电晶片采用PZT-4或者PZT-8发射型陶瓷材料制成，所述压电晶片均呈圆环形。
[0011]上述基于双向超声波辐射复合换能器的双槽超声波清洗器，所述双向辐射换能器为圆柱形或喇叭型复合换能器。
[0012]本发明的有益效果:本发明提供的这种基于双向超声波辐射复合换能器的双槽超声波清洗器，通过增加双向辐射换能器的设计，且双向辐射换能器的两个辐射面分别与两个槽子粘接在一起，因此换能器的前后两个辐射面同时向两个槽子辐射超声波，从而避免了超声波的反射以及阻抗失配的问题，极大地提高了换能器的辐射效率和功率;通过增加第一清洗槽、第二清洗槽的设计，实现了可以同时清洗不同物体的功能;通过改变双向辐射超声波换能器前后的金属辐射材料，在超声波清洗机的两个清洗槽中可以产生不同的声波辐射功率;通过改变双向辐射超声换能器前后的金属辐射材料的几何形状，可以产生不同强度的超声波辐射;该基于双向超声波辐射复合换能器的双槽超声波清洗器，具有改善声匹配、避免声波能量反射、能量浪费低、辐射功率和辐射效率高的优点，值得推广和应用。
[0013]以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
【附图说明】
[0014]图1是本发明基于双向超声波辐射复合换能器的双槽超声波清洗器的截面示意图。
[0015]图2是现有的超声波清洗器的结构示意图。
[0016]附图标记说明:1、双向辐射换能器;2、第一清洗槽;3、第二清洗槽;4、前辐射金属圆锥块;5、后辐射金属圆锥块;6、压电晶片。
【具体实施方式】
[0017]为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的【具体实施方式】、结构特征及其功效，详细说明如下。
[0018]实施例1:
如图1所示，本发明一种基于双向超声波辐射复合换能器的双槽超声波清洗器的结构示意图，包括清洗槽，其中，还包括双向辐射换能器1，清洗槽包括第一清洗槽2和第二清洗槽3，双向辐射换能器1包括压电晶片6、前辐射金属圆锥块4及后辐射金属圆锥块5;前辐射金属圆锥块4的辐射面、后辐射金属圆锥块5的辐射面分别与第一清洗槽2、第二清洗槽3粘接。
[0019]其中，第一清洗槽2和第二清洗槽3均为矩形的槽子，且第一清洗槽2和第二清洗槽均采用不锈钢材料制成;前辐射金属圆锥块4的辐射面、后辐射金属圆锥块5的辐射面均呈圆形;前辐射金属圆锥块4可以采用铝或者铝合金材料或者铝镁合金等轻金属材料制成;后辐射金属圆锥块5可以采用铝或者铝合金材料或者铝镁合金等轻金属材料制成，后辐射金属圆锥块5还可以采用钢或者铜或者不锈钢等重金属材料制成；压电晶片6采用PZT-4或PZT-8发射型陶瓷材料制成，压电晶片6均呈圆环形;双向辐射换能器1可以为圆柱形或喇叭型复合换能器。
[0020]实施例2:
在实施例1的基础上，第一清洗槽2和第二清洗槽3的辐射功率可以相同，前辐射金属圆锥块4、后辐射金属圆锥块5皆为铝合金材料等轻金属材料制成。双向辐射换能器1的圆锥形喇叭的小端半径办=19.5毫米，大端半径R2=27.5毫米，每片压电陶瓷圆环的厚度为Lq1=Lq2=5晕米，内外半径分别为Rqi=7.5晕米，Rq2=19晕米。谐振频率为20千赫兹时，前后金属喇机的长度可以为U=L2=50毫米;谐振频率为30千赫兹时，前后金属喇叭的长度可以为U=L2=32.5晕米;谐振频率为40千赫兹时，前后金属喇机的长度可以为Li=L2=23.5晕米。
[0021]实施例3:
在实施例1的基础上，第一清洗槽2和第二清洗槽3的辐射功率可以不同，前辐射金属圆锥块4、后辐射金属圆锥块5分别为铝合金材料、不锈钢材料制成。双向辐射换能器1的圆锥形喇叭的小端半径Ri=19.5毫米，大端半径R2=27.5毫米，每片压电陶瓷圆环的厚度为LQ1=L02=5毫米，内外半径分别为RQ1=7.5毫米，RQ2=19毫米。当谐振频率为20千赫兹时，前后金属喇叭的长度分别可以为Li=50毫米，L2=43.5毫米；当谐振频率为30千赫兹时，前后金属喇叭的长度分别可以为Li= 32.5晕米，L2=26晕米；当谐振频率为40千赫兹时，前后金属喇机的长度分别可以为Li=23.5晕米，L2=17晕米。
[0022]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.基于双向超声波辐射复合换能器的双槽超声波清洗器，包括清洗槽，其特征在于:还包括双向辐射换能器(1)，所述清洗槽包括第一清洗槽(2 )和第二清洗槽(3)，所述双向辐射换能器(1)包括压电晶片(6)、前辐射金属圆锥块(4)及后辐射金属圆锥块(5);所述前辐射金属圆锥块(4)的辐射面、所述后辐射金属圆锥块(5)的辐射面分别与所述第一清洗槽(2)、所述第二清洗槽(3)粘接。2.根据权利要求1所述的基于双向超声波辐射复合换能器的双槽超声波清洗器，其特征在于:所述第一清洗槽(2)和所述第二清洗槽(3)均为矩形的槽子，且所述第一清洗槽(2)和所述第二清洗槽(3)均采用不锈钢材料制成。3.根据权利要求1所述的基于双向超声波辐射复合换能器的双槽超声波清洗器，其特征在于:所述前辐射金属圆锥块(4)的辐射面、所述后辐射金属圆锥块(5)的辐射面均呈圆形。4.根据权利要求3所述的基于双向超声波辐射复合换能器的双槽超声波清洗器，其特征在于:所述前辐射金属圆锥块(4)可以采用轻金属材料制成，所述后辐射金属圆锥块(5)可以采用轻金属或者重金属材料制成。5.根据权利要求4所述的基于双向超声波辐射复合换能器的双槽超声波清洗器，其特征在于:所述轻金属材料可以为铝或者铝合金材料或者铝镁合金材料;所述重金属材料可以为钢或者铜或者不锈钢材料。6.根据权利要求1所述的基于双向超声波辐射复合换能器的双槽超声波清洗器，其特征在于:所述压电晶片(6)可以采用PZT-4或者PZT-8发射型陶瓷材料制成，所述压电晶片(6)均呈圆环形。7.根据权利要求1所述的基于双向超声波辐射复合换能器的双槽超声波清洗器，其特征在于:所述双向辐射换能器(1)为圆柱形或喇叭形复合换能器。
【专利摘要】本发明属于超声波清洗技术领域，具体涉及基于双向超声波辐射复合换能器的双槽超声波清洗器，包括双向辐射换能器，双向辐射换能器的前辐射面、后辐射面分别与第一清洗槽、第二清洗槽粘接；双向辐射换能器还包括压电晶片及前金属圆锥辐射块、后金属圆锥辐射块；通过改变双向辐射超声波换能器前后的金属辐射材料，在超声波清洗机的两个清洗槽中可以产生不同的声波辐射功率；通过改变双向辐射超声换能器前后的金属辐射材料的几何形状，能产生不同强度的超声波辐射；通过增加双向辐射换能器的设计，避免了超声波的反射以及阻抗失配的问题，极大地提高了换能器的辐射效率和功率；该发明具有能量浪费低、辐射功率高、辐射效率高的优点，值得推广和应用。
【IPC分类】B08B3/12
【公开号】CN105436145
【申请号】CN201510994934
【发明人】林书玉, 徐洁
【申请人】陕西师范大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月28日