一种非均布式超声波清洗装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及超声波清洗技术领域，具体涉及一种非均布式超声波清洗装置。


背景技术：

[0002]
超声波具有独特的性质，因此在清洗领域超声波的应用范围非常广泛，对于超声波清洗装置来说，其一般都是由超声波发生器发出高频振荡信号，通过换能器、变幅杆以及工具头等将声波发射出去。
[0003]
现有的超声波清洗装置的清洗液一般都是静止不流动的，随着清洗次数的增加，污物会越来越多，同时静止的液体对物体基本没有冲洗的作用，因此在单独考虑超声波作用的同时，增加清洗液的搅动会使得清洗效果更优；
[0004]
本实用新型的清洗装置从非均布式的超声波工具头中的“非均布”得到启发，利用声波和流体流动存在的相似，通过对清洗液的流道结构进行改进，一方面实现清洗液的冲洗作用，另一方面结合超声波的反射，保证超声波能够在流动的液体内充分产生超声清洗的作用，进而产生双重作用，以此提高清洗效果。


技术实现要素：

[0005]
针对上述存在的技术不足，本实用新型的目的是提供一种非均布式超声波清洗装置，通过对清洗液的流道结构进行改进，一方面实现清洗液的冲洗作用，使得清洗液能够形成不同方向的交错流动，另一方面，提高超声波的反射效果，保证超声波能够在流动的液体内充分产生超声清洗的作用，进而产生双重作用，以此提高清洗效果。
[0006]
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
[0007]
本实用新型提供一种非均布式超声波清洗装置，包括支架，所述支架上设置有清洗单元，所述清洗单元包括两个对合在一起柱状的清洗体，两个所述清洗体通过一密封环密封相接，且其中一个所述清洗体能够相对于另一个所述清洗体产生轴向位移；两个所述清洗体上均设置有一圆管，两个所述圆管分别与外部的过滤装置相连接；
[0008]
所述清洗体上开设有两个均布的第一流道和两个均布的第二流道，所述第一流道与所述第二流道相间排列，且相互重叠形成四个重合口和一个台体；其中一个所述清洗体的第一流道与另一个所述清洗体的第二流道至少有一部分重叠；
[0009]
其中所述第一流道由第一锥面和第一柱面组成，所述第二流道由第二锥面和第二柱面组成，且所述第一锥面与第二锥面的深度、倾斜角度均不同，所述第一柱面与所述第二柱面的深度、内径均不同；所述第一锥面、第一柱面、第二锥面以及第二柱面的轴线均与所述清洗体的轴线相平行，且两个所述第一锥面的中心距与两个所述第二锥面的中心距不相同；
[0010]
所述密封环上设置有四个沿周向均匀分布超声波发射头，所述超声波发射头发射的超声波延伸至所述第一流道和所述第二流道内，且超声波的出射方向与所述清洗体的轴线相垂直。
[0011]
优选地，所述第一流道的深度与所述第二流道的深度相同；
[0012]
所述第一锥面的深度大于所述第二锥面的深度，所述第一锥面的倾斜角度大于所述第二锥面的倾斜角度；
[0013]
所述第一柱面的深度小于所述第二柱面的深度，所述第一柱面的内径小于所述第二柱面的内径；所述第一柱面的内径与所述第一锥面的最小内径相同，所述第二柱面的内径与所述第二锥面的最小内径相同；
[0014]
两个所述第一锥面的中心距小于两个所述第二锥面的中心距；
[0015]
其中一个所述清洗体上的第一柱面的轴线、另一个所述清洗体上的第二柱面的轴线、所述清洗体的轴线三者共面。
[0016]
优选地，所述第一锥面的倾斜角度与所述第二锥面的倾斜角度均为锐角，且均小于45
°
。
[0017]
优选地，所述清洗体的轴线穿过所述台体的中心，且所述第一锥面与所述第二锥面的最大内径相同。
[0018]
优选地，所述第一锥面的深度与所述第二锥面的深度均大于所述重合口的深度。
[0019]
优选地，两个所述清洗体相靠近的表面上均开设有四个均布的声道，所述声道贯穿至对应的第一锥面和第二锥面，当两个所述清洗体对合在一起时，各所述声道组合成四个圆柱孔。
[0020]
优选地，所述超声波发射头密封设置在所述密封环上，所述密封环上开设有四个安装孔，且四个所述安装孔分别与所述声道组合成的四个圆柱孔同轴线。
[0021]
优选地，所述密封环密封固定在其中一个所述清洗体上，另一个所述清洗体上固定有若干个密封圈，并通过所述密封圈插接在所述密封环内。
[0022]
优选地，所述支架上设置有若干个导柱，插接在所述密封环内的所述清洗体上固定滑环，所述滑环滑动设置在所述导柱上。
[0023]
优选地，插接在所述密封环内的所述清洗体上的圆管上设置有波纹管。
[0024]
本实用新型的有益效果在于：
[0025]
(1)本实用新型通过对清洗液的流道结构进行改进，形成结构不同的第一流道和第二流道，进而形成一种非均布的形式，使得液体流动产生改变，形成不同方向的交错流动，进而提高了冲洗效果；
[0026]
(2)本实用新型的流道采用锥面和柱面结合的方式，一方面使得液体的流向产生改变，使得在第二流道内的液体形成分流，一部分液体串流至第一流道内并在第一流道和第二流道内形成涡流，串流的液体同时与第一流道内的液体产生汇合，进一步增加了液体的紊乱程度，提高了搅拌冲洗的效果；另一方面通过锥面对合的方式，形成类似于球腔的结构，当超声波射入后，声波会在对合在一起的两个锥面内形成多次来回的反射，形成回声效果，进而使得超声波能够充斥在流道内，进而保证超声波能够在流动的液体内充分产生超声清洗的作用；
[0027]
(3)本实用新型通过密封环的设置，方便的两个对合在一起的清洗体的密封，同时通过支架的设置，也方便其中一个清洗体的轴向位移，进而方便取放被清洗物；
[0028]
(4)本实用新型能够与外部的过滤装置相连接，进而能够对液体内的污物进行过滤，进而能够相对持久的保持清洗液的清洁度，降低对被清洗物的二次污染。
附图说明
[0029]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]
图1为本实用新型实施例提供的一种非均布式超声波清洗装置的结构示意图；
[0031]
图2为清洗单元的结构立体图；
[0032]
图3为图2的爆炸图；
[0033]
图4为清洗体的立体图；
[0034]
图5为清洗体的俯视图；
[0035]
图6为图5中a-a向的剖视图；
[0036]
图7为图2的俯视图；
[0037]
图8为图7的透视图；
[0038]
图9为图7中b-b向的剖视图；
[0039]
图10为本实施例中的模拟图一；
[0040]
图11为本实施例中的模拟图二；
[0041]
图12为本实施例中的模拟图三；
[0042]
图13为对比例1中的模拟图一；
[0043]
图14为对比例1中的模拟图二；
[0044]
图15为对比例1中的模拟图三；
[0045]
图16为对比例2中的模拟图一；
[0046]
图17为对比例2中的模拟图二；
[0047]
图18为对比例2中的模拟图三；
[0048]
图19为对比例3中的模拟图；
[0049]
附图标记说明：
[0050]
01-支架、02-导柱、03-滑环、04-波纹管、05-限位环；
[0051]
1-清洗体、11-第一流道、111-第一锥面、112-第一柱面、12-第二流道、121-第二锥面、122-第二柱面、13-台体、14-重合口、15-声道、2-圆管、3-密封环、31-密封圈、4-超声波发射头。
具体实施方式
[0052]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0053]
实施例
[0054]
如图1所示，本实用新型提供了一种非均布式超声波清洗装置，包括支架01，支架01上设置有清洗单元；结合图2和图3，清洗单元包括两个对合在一起柱状的清洗体1，两个清洗体1通过一密封环3密封相接，且其中一个清洗体1能够相对于另一个清洗体1产生轴向
位移；两个清洗体1上均设置有一圆管2，两个圆管2分别与外部的过滤装置相连接；
[0055]
即整个清洗单元置于支架01上，密封环3实现两个清洗体1的密封，在本实施例中二者的密封通过密封圈31实现，如图9所示，其中一个清洗体1与密封环3密封固定，另一个则插接在密封环3内，而在插接在密封环3内的清洗体1的外壁上固定了若干个o型密封圈，并相应在密封环3内开设若干个密封环槽，以供o型密封圈抵紧，进一步的为了方便清洗体1的位移，密封环3的内壁需尽量光整；另外为了方便其中一个清洗体1的轴向位移，在支架01上设置若干个导柱02，在图1中上方的清洗体1的外壁上固定一滑环03，滑环03嵌套在导柱02上，进而实现轴向的导向，此外还可在导柱02上固定限位环05，以限制清洗体1进一步下移；
[0056]
进一步的，考虑到其中一个清洗体1能够轴向移动，在该清洗体1的圆管2上设置了一段波纹管04，进而为该清洗体1的位移提供空间；对于过滤装置来说，该过滤装置可采用现有技术中的过滤设备，具体的本实施例不做详述，例如现有技术中的液体过滤器，需要注意的是，该过滤装置还需额外接入一水泵，以为清洗液提供流动的动力，使得清洗液形成循环流动。
[0057]
结合图4和图5，清洗体1上开设有两个均布的第一流道11和两个均布的第二流道12，第一流道11与第二流道12相间排列，即第一流道11与第二流道12形成90度夹角，其中第一流道11由第一锥面111和第一柱面112组成，第二流道12由第二锥面121和第二柱面122组成，两个第一流道11和两个第二流道12相互重叠形成四个重合口14和一个台体13，即两个第一锥面111与两个第二锥面121相互重叠形成四个重合口14和一个台体13，也意味着两个第一锥面111的最大外径处的圆不相交、两个第二锥面121的最大外径处的圆不相交；
[0058]
为了实现液体流向的改变，在上述结构基础上，还需其中一个清洗体1的第一流道11与另一个清洗体1的第二流道12至少有一部分重叠，即如图8的透视图所示，加粗的为其中一个清洗体1的流道，未加粗的为另一个清洗体1的流道，二者产生重叠；同时第一锥面111与第二锥面112的深度、倾斜角度均不同，第一柱面112与第二柱面122的深度、内径均不同；第一锥面111、第一柱面112、第二锥面121以及第二柱面122的轴线均与清洗体1的轴线相平行，同时第一锥面111与第一柱面112同轴、第二锥面121与第二柱面122同轴，且两个第一锥面111的中心距与两个第二锥面112的中心距不相同；但是需注意第一锥面111的深度与第二锥面121的深度均大于重合口14的深度；
[0059]
具体的，如图6所示，第一流道11的深度与第二流道11的深度相同；第一锥面111的深度(h1)大于第二锥面112的深度(h2)，第一锥面111的倾斜角度(α)小于第二锥面112的倾斜角度(β)；第一锥面111与第二锥面112的最大内径相同(即r1＝r2)；第一柱面112的深度小于第二柱面122的深度，第一柱面112的内径(r1)小于第二柱面122的内径(r2)；第一柱面112的内径(r1)与第一锥面111的最小内径相同，第二柱面122的内径(r2)与第二锥面121的最小内径相同；两个第一锥面111的中心距小于两个第二锥面121的中心距，即图3中的台体13的一个面呈中间细两端粗的结构(加粗部位)；另外其中一个清洗体1上的第一柱面112的轴线、另一个清洗体1上的第二柱面122的轴线、清洗体1的轴线三者共面，即如图8中所示，其中一个清洗体1相对于另一个清洗体1转动了90度，因此形成重叠后，上述的三者共面。
[0060]
进一步的，清洗体1的轴线穿过台体13的中心，第一锥面111的倾斜角度与第二锥面121的倾斜角度均为锐角，且均小于45
°
；
[0061]
进一步的，由于存在两个第一流道11和两个第二流道22，因此在密封环3的四周设置了四个沿周向均匀分布超声波发射头4，该超声波发射头4为现有装置，例如其可以是发射超声波的工具头，其连接有变幅杆、换能器、超声波发生器等，从而为本申请提高超声波，并使得超声波的发射方向与清洗体1的轴向垂直；
[0062]
为了给超声波提供声道15，如图4所示，两个清洗体1相靠近的表面上均开设有四个均布的声道15，声道15贯穿至对应的第一锥面111和第二锥面121，当两个清洗体1对合在一起时，各声道15组合成四个圆柱孔，而密封环3上则开设有四个安装孔，且四个安装孔分别与声道15组合成的四个圆柱孔同轴线，超声波发射头4则密封在密封环3的四个安装孔内，最终实现超声波的发射；
[0063]
从图4中和9中可以看出通过锥面对合的方式，形成类似于球腔的结构，当超声波射入后，声波会在对合在一起的两个锥面内形成多次来回的反射，形成回声效果，进而使得超声波能够充斥在流道内，进而保证超声波能够在流动的液体内充分产生超声清洗的作用。
[0064]
进一步的，根据本实施例，我们对本实施例进行液体流向的模拟并做了两个对比例，其中模拟软件为solidworks中的floxpress(第一关定性流量分析工具)；
[0065]
特别说明，由于该模拟需要对入口和出口进行封堵，因此在实际模拟的过程中，在两个圆管2处均设置了一个零件用于密封；另外由于附图不允许存在颜色，因此图10-图19均采用了灰度的显示，即通过深浅进行显示，根据实际仿真，速度越低颜色越呈蓝色，速度越高颜色越呈红色，因此在图中的速度图例中，被灰度后，蓝色和红色都变成深色，但是根据实际情况，速度大的集中在流道处，而在圆管2内的深色则代表是偏向蓝色的。
[0066]
本实施例和对比例采用相同的参数进行，同时两个清洗体1的错位角度一样，即都是其中一个相对于另一个转动了90度，具体如下：
[0067]
流体
[0068]
water
[0069]
入口容积流量1
[0070][0071][0072]
环境压力1
[0073][0074]
结果
[0075]
名称unit数值最大速度m/s178.093
[0076]
对于本实施例：
[0077]
如图10所示，可以看出液体的流向产生改变，在第二流道12内的液体形成分流，一
部分液体串流至第一流道11内并在第一流道11和第二流道12内形成涡流(旋转的液流)，串流的液体同时与第一流道11内的液体产生汇合，进一步增加了液体的紊乱程度，提高了搅拌冲洗的效果；图11为俯视的图，图12为在图10的基础将零件虚化后的示意图，以便更方便看到流道的边界和液体流向。
[0078]
对比例1：
[0079]
如图13和图14所示，此时的清洗体1的流道结构产生改变，此时的两个第一流道11和两个第二流道12呈周向均匀分布，且第一流道11和第二流道12的第一锥面111的最大内径相同，且相对的两个第一锥面111的中心距与相对的两个第二锥面121的中心距相同，即形成的台体13的四个边是周向均匀分布；第一流道11与第二流道12的区别在：第一柱面112和第二柱面122的内径和深度不同，第一锥面111的倾斜角度与第二锥面121不同以及深度也不同；
[0080]
对比例1与本实施例的改变处在与：“相对的两个第一锥面111的中心距与相对的两个第二锥面121的中心距相同”，对比例1进一步提高了流道的均布；
[0081]
如图14和图15所示，可以看出液体的流向虽然有一定的改变，但产生的只是液体被重合口14分割，而未产生本实施例的“串流”，进而也没有形成旋转液流；
[0082]
其中，图13为在图15的基础上流道的透视图；图14为在图15的基础将零件虚化后的示意图，以便更方便看到流道的边界和液体流向。
[0083]
对比例2：
[0084]
如图16和图17所示，此时的清洗体1的流道结构产生改变，此时的两个第一流道11和两个第二流道12大小结构完全一样且呈周向均匀分布；
[0085]
对比2也本实施例的改变处在于：“采用了均布式的结构”，即对比例2的流道是周向均分布的；
[0086]
如图17和图18所示，可以看出液体的流向虽然有一定的改变，但产生的只是液体被重合口15分割，而未产生本实施例的“串流”，进而也没有形成旋转液流，与对比例1比较类似；
[0087]
其中，图16为在图18的基础上流道的透视图；图17为在图18的基础将零件虚化后的示意图，以便更方便看到流道的边界和液体流向。
[0088]
对比例3：
[0089]
如图19所示，该对比例是在对比2的基础上将两个清洗体1的四个流道两两同轴后的模拟图，可以看出，同轴后相当于存在了直通的通道，因此可以看出连分流的效果都降低了，更没有“串流”形成的旋转气流。
[0090]
综上可以看出，本实施例通过第一流道11和第二流道12结构的不同，形成非均布的流道设置，进而能够对液体形成分流，一部分液体串流至第一流道11内并在第一流道11和第二流道12内形成涡流，串流的液体同时与第一流道11内的液体产生汇合，进一步增加了液体的紊乱程度，提高了搅拌冲洗的效果。
[0091]
使用时，该清洗装置通过圆管2和波纹管04与外部的过滤装置相连接，并通过水泵为清洗液提供循环的动力；当需要清洗时通过移动图1中上方的清洗体1，从而将两个对合清洗体1分离，进而将被清洗物置于锥面内，然后在放下上方的清洗体1使其插接在密封环3内，随后通入清洗液并发射超声波，通过超声波和清洗液双重作用实现清洗，在此过程中，
清洗液形成旋转液流增加冲洗作用，超声波也利用对合的锥面在流动的液体内充分产生超声清洗的作用，最终提高整体的清洗效果；在清洗液循环的过程中，外部的过滤装置能够对杂质进行过滤，降低对被清洗物的二次污染；
[0092]
此外需要注意的时，本清洗装置由于主要的清洗位置在第一锥面111和第二锥面121内，因此整体上看本清洗装置能够清洗的空间相对较小，因此本清洗装置更加适应于小物件的清洗，即在清洗的过程中，不能放入过大的物体而占据了绝大部分的清洗空间，而使得液流循环受到较大的影响；同时考虑到清洗较小物体，可在图1下方的清洗体1的第一柱面112和第二柱面122靠近锥面的位置处设置一个十字支架，启动辅助支撑作用，需要注意的是，十字支架尽可能细些，以降低对液流的影响。
[0093]
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。