真空超声波清洗机压力控制优化方法与流程

1.本发明涉及一种真空超声波清洗机压力控制优化方法，属于清洗机技术领域。


背景技术：

2.目前真空超声波清洗机进行清洗工作时，首先常温常压状态下将待清洗件放入清洗槽中的清洗液中，清洗液渗透到待清洗件中，然后真空超声波清洗机直接升温至48℃，升温过程中进行真空除气处理，除气处理完成后，依次对待清洗件进行超声波清洗以及脉动真空清洗；由于压力越低，除气效果越好，现有真空超声波清洗机在除气阶段工作压力设置的较低一般为
‑
80kpa左右，但是该工作压力并没有经过实际验证，在对真空超声波能量长期测试过程中发现，虽然
‑
80kpa左右的工作压力比较低具有较好的除气效果，但时真空超声波清洗机超声波清洗阶段并不能达到最佳的清洗效果，使待清洗件不能被彻底清洗。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种真空超声波清洗机压力控制优化方法，实现超声波功率密度的最优化，使真空超声波清洗机的超声波清洗阶段可以同时达到最佳除气效果和清洗效果。
4.本发明所述的真空超声波清洗机压力控制优化方法，包括以下步骤：
5.②
将超声波声强测试仪安装在真空超声波清洗机上。
6.②
超声波声强测试仪在真空超声波清洗机的不同工作温度下分别采集数组不同内室压力下的内室能量密度。
7.③
将不同工作温度下的数组不同内室压力下的内室能量密度分别绘制各工作温度的内室能量密度随内室压力变化曲线图。
8.④
在各工作温度的内室能量密度随内室压力变化曲线图上绘制阈值线。
9.⑤
绘制不同温度下常压时的内室能量密度变化曲线图。
10.⑥
绘制真空超声波清洗机清洗阶段压力温度控制曲线图。
11.优选的，所述的步骤
①
中，超声波声强测试仪通过密封块一和密封块二固定在真空超声波清洗机顶部的密封门的中部，保证超声波声强测试仪的位置与真空超声波清洗机两侧对应设置的超声波换能器组件之间的距离相等，使测试结果更加准确。
12.优选的，所述的超声波声强测试仪穿过密封块一和密封块二扣合后的中间通孔，且密封块一和密封块二之间通过螺钉紧固。密封块一和密封块二之间还可以涂抹595硅胶，以增加密封效果。
13.优选的，所述的步骤
③
中内室能量密度随内室压力变化曲线图的各工作温度取30℃
ꢀ‑
65℃范围内的某个温度点。由于真空超声波清洗机工作过程中所用的清洗酶活性范围一般是30℃～55℃，因此真空超声波清洗机工作介质的温度不应超过55℃；但是为了使内室能量密度随内室压力变化曲线图中绘制的曲线更好的包含该温度范围，所以将温度上限定位65℃。本发明分别在工作温度为30℃、36℃、38℃、40℃、48℃、55℃、60℃和65℃下绘制
内室能量密度随内室压力变化曲线图，且在30℃、36℃、38℃、40℃、 48℃、55℃、60℃和65℃的工作温度下共采集49组数据，分别绘制各工作温度下的内室能量密度随内室压力变化曲线图。
14.优选的，所述的步骤
③
各工作温度的内室能量密度随内室压力变化曲线图中横坐标为内室压力，范围为
‑
90kpa～10kpa，纵坐标为内室能量密度，单位为w/inch2。横坐标内室压力范围的设置为了更好的包含真空超声波清洗机工作过程中设定的内室压力变化范围
‑
85kpa～0kpa。
15.优选的，所述的所述步骤
④
中阈值线为取内室压力处于0kpa时的数组内室能量密度的均值的90％作为该工作温度下的阈值。阈值线的设置更加直观的看出各工作温度下内室能量密度随内室压力变化幅度大小。
16.优选的，所述的步骤
⑤
中不同温度下常压时的内室能量密度变化曲线图为分别取各个工作温度下，内室压力处于0kpa时的数组内室能量密度的均值的连线。由于各工作温度下内室能量密度在内室压力
‑
50kpa～0kpa内呈衰减趋势，内室压力为0kpa时的初始内室能量密度值为内室压力范围
‑
50kpa～0kpa内的最大值；内室压力低于
‑
50kpa之后，内室能量密度变化不规则。所以取各个工作温度下，内室压力处于0kpa时的数组内室能量密度的均值作出的不同温度下常压时的内室能量密度变化曲线图中可以看出适合真空超声波清洗机超声波清洗阶段的工作温度。
17.优选的，所述的步骤
⑥
中真空超声波清洗机清洗阶段压力温度控制曲线图的横坐标为真空超声波清洗机工作时间，左侧纵坐标为温度范围，右侧纵坐标为压力曲线。在真空超声波清洗机清洗阶段压力温度控制曲线图中温度变化曲线采用虚线绘制，压力变化曲线采用实线绘制，方便区分。
18.优选的，所述的真空超声波清洗机清洗阶段压力温度控制曲线图中真空超声波清洗机工作过程中具有两次升温环节。第一次升温环节升温至40℃，因为内室温度为40℃时常压状态清洗槽内室能量密度最大，可以取得最佳的超声波清洗效果，第二次升温环节在超声波清洗之后，将清洗槽内室清洗温度由最适合超声波清洗的40℃升至最适合脉动真空清洗的48℃。
19.优选的，所述的真空超声波清洗机清洗阶段压力温度控制曲线图中真空超声波清洗机超声波清洗阶段工作温度为40℃，工作压力为
‑
50kpa～
‑
20kpa。真空超声波清洗机清洗阶段压力温度控制曲线图中内室压力为0kpa时的最小内室能量密度所对应的温度点为48℃，内室能量密度为143.3636w/inch2，最大内室能量密度的温度点为60℃，内室能量密度为143.3636w/inch2。由于真空超声波清洗机工作过程中所用的清洗酶活性范围一般是30℃～55℃，内室能量密度在138w/inch2上下波动，上下波动幅度＜4％，当工作温度为40℃时内室能量密度最大，为141.5w/inch2。因此常压下在工作温度为40℃时，真空超声波清洗机的超声波清洗效果最好，但是在超声波清洗过程中为了防止空气二次溶入水中，应在微负压下进行超声，根据内室能量密度随内室压力变化曲线图可知，内室压力为
‑
50kpa～
‑
20kp范围的内室能量密度均不低于最大内室能量密度(指工作温度为 40℃时内室能量密度)的90％，所以真空超声波清洗机的超声波清洗阶段内室压力值满足区间范围
‑
50kpa～
‑
20kpa内的值均可。
20.本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：
21.本发明通过绘制每个工作温度下的内室能量密度随内室压力变化曲线图、不同温度下常压时的内室能量密度变化曲线图和真空超声波清洗机清洗阶段压力温度控制曲线图可直观确认真空超声波清洗机超声波清洗阶段的内室压力，且在超声波清洗阶段之前的第一次升温环节中，应在内室温度临近40℃前的时刻启动真空系统进行除气处理，不仅可以提高真空超声波清洗机的工作效率，且保证真空超声波清洗机具有较好的除气效果以及较强的超声波清洗效果。本发明将真空超声波清洗机的升温过程分两次，第一次升温环节升温至40℃，因为内室温度为40℃时常压状态清洗槽的内室能量密度最大，可以取得最佳的超声波清洗效果，第二次升温环节在超声波清洗之后，将清洗槽内室清洗温度由最适合超声波清洗的40℃升至最适合脉动真空清洗的48℃，实现超声波能量密度最大化，提高了真空超声波清洗机的清洗效果。
附图说明
22.图1是真空超声波清洗机安装超声波声强测试仪结构示意图；
23.图2是超声波声强测试仪结构放大示意图；
24.图3是工作温度为30℃时内室能量密度随内室压力变化曲线图；
25.图4是工作温度为36℃时内室能量密度随内室压力变化曲线图；
26.图5是工作温度为38℃时内室能量密度随内室压力变化曲线图；
27.图6是工作温度为40℃时内室能量密度随内室压力变化曲线图；
28.图7是工作温度为48℃时内室能量密度随内室压力变化曲线图；
29.图8是工作温度为55℃时内室能量密度随内室压力变化曲线图；
30.图9是工作温度为60℃时内室能量密度随内室压力变化曲线图；
31.图10是工作温度为65℃时内室能量密度随内室压力变化曲线图；
32.图11是不同温度下常压时的内室能量密度变化曲线图；
33.图12是图3
‑
图10的曲线汇总图；
34.图13是真空超声波清洗机清洗阶段压力温度控制曲线图。
35.图中：1、超声波声强测试仪；2、密封门；3、超声波换能器组件；4、清洗槽；5、密封块一；6、密封块二；7、螺钉。
具体实施方式
36.下面结合附图对本发明做进一步描述：
37.如图1
‑
图13所示，本发明所述的一种真空超声波清洗机压力控制优化方法，包括以下步骤：
38.①
将超声波声强测试仪1安装在真空超声波清洗机上。
39.②
超声波声强测试仪1在真空超声波清洗机不同工作温度下分别采集数组不同内室压力下的内室能量密度。
40.③
将不同工作温度下的数组不同内室压力下的内室能量密度分别绘制各工作温度的内室能量密度随内室压力变化曲线图。
41.④
在各工作温度的内室能量密度随内室压力变化曲线图上绘制阈值线。
42.⑤
绘制不同温度下常压时的内室能量密度变化曲线图。
43.⑥
绘制真空超声波清洗机清洗阶段压力温度控制曲线图。
44.本实施例中：
45.如图1
‑
图2所示，所述步骤
①
中，超声波声强测试仪1通过密封块一5和密封块二 6固定在真空超声波清洗机顶部的密封门2的中部，保证超声波声强测试仪1的位置与真空超声波清洗机两侧对应设置的超声波换能器组件3之间的距离相等，使测试结果更加准确。超声波声强测试仪1穿过密封块一5和密封块二6扣合后的中间通孔，且密封块一5和密封块二6之间通过螺钉7紧固。密封块一5和密封块二6之间还可以涂抹595 硅胶，以增加密封效果。
46.所述步骤
③
内室能量密度随内室压力变化曲线图的各工作温度取30℃
‑
65℃范围内的某个温度点。由于真空超声波清洗机工作过程中所用的清洗酶活性范围一般是30℃～55℃，因此真空超声波清洗机工作介质的温度不应超过55℃；但是为了使内室能量密度随内室压力变化曲线图中绘制的曲线更好的包含该温度范围，所以将温度上限定位 65℃。本发明分别在工作温度为30℃、36℃、38℃、40℃、48℃、55℃、60℃和65℃下绘制内室能量密度随内室压力变化曲线图，且在30℃、36℃、38℃、40℃、48℃、55℃、 60℃和65℃的工作温度下共采集49组数据，分别绘制各工作温度下的内室能量密度随内室压力变化曲线图。
47.所述的步骤
③
各工作温度的内室能量密度随内室压力变化曲线图中横坐标为内室压力，范围为
‑
90kpa～10kpa，纵坐标为内室能量密度，单位为w/inch2。横坐标内室压力范围的设置为了更好的包含真空超声波清洗机工作过程中设定的内室压力变化范围
ꢀ‑
85kpa～0kpa。
48.所述步骤
④
中阈值线为取内室压力处于0kpa时的数组内室能量密度的均值的90％作为该工作温度下的阈值。阈值线的设置更加直观的看出各工作温度下内室能量密度随内室压力变化幅度大小。
49.所述的步骤
⑤
中不同温度下常压时的内室能量密度变化曲线图为分别取各个工作温度下，内室压力处于0kpa时的数组内室能量密度的均值的连线。由于各工作温度下内室能量密度在内室压力
‑
50kpa～0kpa内呈衰减趋势，内室压力为0kpa时的初始内室能量密度值为内室压力范围
‑
50kpa～0kpa内的最大值；内室压力低于
‑
50kpa之后，内室能量密度变化不规则。所以取各个工作温度下，内室压力处于0kpa时的数组内室能量密度的均值作出的不同温度下常压时的内室能量密度变化曲线图中可以看出适合真空超声波清洗机超声波清洗阶段的工作温度。
50.如图3，真空超声波清洗机工作温度为30℃时，随着内室压力逐渐降低，内室能量密度逐渐降低，内室压力由0kpa降至
‑
60kpa过程中内室能量密度呈近似线性衰减，内室压力降至
‑
60kpa之后，内室能量密度进入紊乱状态，波动幅度比较大。由于内室能量密度呈衰减趋势，所以取图3中所有曲线对应的初始内室能量密度(指内室压力为0kpa 时的内室能量密度)的均值的90％对应绘制图3的阈值线，从而可以看出内室压力降至
ꢀ‑
50kpa时，内室能量密度的衰减已超过10％。
51.如图4，真空超声波清洗机工作温度为36℃时，随着内室压力逐渐降低，内室能量密度逐渐降低，内室压力由0kpa降至
‑
70kpa过程中内室能量密度呈近似线性衰减。内室压力降至
‑
70kpa之后，内室能量密度进入骤降状态，骤减幅度超过20％。由于内室能量密度为衰减趋势，所以取图4中所有曲线对应的初始内室能量密度(指内室压力为 0kpa时的内室能量密度)的均值的90％对应绘制图4阈值线，从而可以看出内室压力降至
‑
75kpa时，能量
时的最小内室能量密度所对应的温度点为48℃，内室能量密度为143.3636w/inch2，最大内室能量密度的温度点为60℃，内室能量密度为143.3636w/inch2。由于真空超声波清洗机工作过程中所用的清洗酶活性范围一般是30℃～55℃，内室能量密度在 138w/inch2上下波动，上下波动幅度＜4％，所以工作工作温度为40℃时内室能量密度最大，为141.5w/inch2。
59.由图3
‑
图11中的数据汇总表格如下：
[0060][0061]
如图12所示，不管内室温度如何变化，内室能量密度在内室压力
‑
50kpa～0kpa区间范围内是非常明显的线性衰减；当内室压力低于
‑
50kpa之后，内室压力会对内室能量密度产生不规则的变化方向。
[0062]
步骤
⑥
中真空超声波清洗机清洗阶段压力温度控制曲线图的横坐标为真空超声波清洗机工作时间，左侧纵坐标为温度范围，右侧纵坐标为压力曲线。在真空超声波清洗机清洗阶段压力温度控制曲线图中温度变化曲线采用虚线绘制，压力变化曲线采用实线绘制，方便区分。
[0063]
真空超声波清洗机清洗阶段压力温度控制曲线图中真空超声波清洗机工作过程具有两次升温环节。第一次升温环节升温至40℃，因为内室温度为40℃时常压状态清洗槽4 内室能量密度最大，可以取得最佳的超声波清洗效果，第二次升温环节在超声波清洗之后，将清洗槽4内室清洗温度由最适合超声波清洗的40℃升至最适合脉动真空清洗的 48℃。
[0064]
真空超声波清洗机清洗阶段压力温度控制曲线图中真空超声波清洗机超声波清洗阶段工作温度为40℃，工作压力为
‑
50kpa～
‑
20kpa。真空超声波清洗机清洗阶段压力温度控制曲线图中内室压力为0kpa时的最小内室能量密度所对应的温度点为48℃，内室能量密度为143.3636w/inch2，最大内室能量密度的温度点为60℃，内室能量密度为 143.3636w/inch2。由于真空超声波清洗机工作过程中所用的清洗酶活性范围一般是30℃～55℃，内室能量密度在138w/inch2上下波动，上下波动幅度＜4％，当工作温度为40℃时内室能量密度最大，为141.5w/inch2。因此常压下在工作温度为40℃时，真空超声波清洗机的超声波清洗效果最好，但是在超声波清洗过程中为了防止空气二次溶入水中，应在微负压下进行超声，根据内室能量密度随内室压力变化曲线图可知，内室压力为
ꢀ‑
50kpa～
‑
20kpa范围的内室能量密度均不低于最大内室能量密度(指工作温度为40℃时内室能量密度)的90％，所以真空超声波清洗机的超声波清洗阶段内室压力值满足区间范围
‑
50kpa～
‑
20kpa内的值均可。
[0065]
如图13，真空超声波清洗机具体工作过程，初始时间为0时，真空超声波清洗机进水完毕进入升温环节，即0～t1时间段为清洗槽4内的第一次升温环节，当升温至40℃，根据图11可知，在内室温度为40℃时常压状态时内室能量密度最大，此时可以取得最佳的超声波清洗效果；为了保证较好的超声波清洗效果，在超声波清洗启动之前需要对清洗槽4内室的清洗水进行除气，即在清洗槽4的第一次升温环节中，应在内室温度临近40℃前的t0时刻启动真空系统，在真空状态下可以快速去除清洗水中溶解的空气，保证较好的超声波清洗效果，除气过程维持时间段为t0
‑
t1，除气过程维持时间段具体长短应根据清洗槽4的大小、真空系统的抽空能力、升温速度等确定。
[0066]
t1～t2为超声波清洗过程，根据图11可知，在内室温度为40℃时常压状态时内室能量密度最大，在超声波清洗过程中为了防止空气二次溶入水中，应在微负压p1下进行超声波清洗，根据图12的汇总曲线可知，在内室压力为
‑
20kpa～0kpa范围内内室能量密度的衰减比较小，因此p1可定为
‑
20kpa。但根据图3
‑
图10各个内室能量密度随内室压力变化曲线图可知，内室压力为
‑
50kpa～
‑
20kpa范围的内室能量密度均不低于最大内室能量密度(指工作温度为40℃时内室能量密度)的90％，所以真空超声波清洗机的超声波清洗阶段内室压力值满足区间范围
‑
50kpa～
‑
20kpa内的值均可。
[0067]
t2～t3为真空超声波清洗机超声波清洗之后的二次升温环节，将槽内的清洗温度由最适合超声波清洗的40℃升至最适合脉动真空清洗的48℃。t3～t4为脉动真空清洗环节，往复多次脉动清洗之后实现对待清洗件的外表面的清洗，同时脉动真空清洗环节可以将超声波清洗环节中剥离下的污渍冲刷出待清洗件的管腔内部。t4之后为真空超声波清洗机清洗阶段结束后的排水环节。