Hotline Ultraschallreinigen 
Ultraschallreinigung Hotline 

Die Ultraschall-Technik

 
 Schall und Ultraschall. Kurz und bündig.
 
Schall entsteht durch mechanische Schwingungen und benötigt einen elastischen Stoff um sich auszubreiten. Das kann ein Feststoff, eine Flüssigkeit oder ein Gas sein.
 
Der Mensch kann, je nach Alter zwischen ca. 16 und 20'000 Schwingungen pro Sekunde hören. Dieser Bereich nennt man auch Hörschall.
 
Die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde wird als Frequenz bezeichnet. Gemessen wird sie in Hertz (Hz), 1 Hz = 1 Schwingung/Sekunde (1000 Hz = 1 Kilohertz, abgekürzt 1 kHz).
 
Je mehr Schwingungen der Schall hat, umso höher ist der Ton. Ab einer Frequenz von 20 kHz spricht man von Ultraschall.
 
 
 Ultraschall zum Reinigen. Was es dazu braucht.
 
Ob gross oder klein, jede Ultraschallreinigungs-Einheit besteht aus diesen drei Komponenten:
  • dem Behälter mit der Reinigungsflüssigkeit (meist beheizt)

  • dem Schwingersystem (d.h. ein oder mehrere Ultraschallschwinger)

  • und dem Generator
Prinzip einer Ultraschallreinigungseinheit
 
 
 
 Ultraschall in Flüssigkeiten. Kleine Dampfbläschen mit grosser Wirkung.
 
Ultraschall breitet sich in Flüssigkeiten als Längswelle aus. Im Behälter bilden sich in physikalisch bestimmten Abständen bänderartige Zonen (Beispiel stehende Welle). Innerhalb dieser Bereiche wechseln sich Unter- und Überdruckphasen ab. Bei z.B. 30 kHz bedeutet dies 30'000x Unter- und 30'000x Überdruck pro Sekunde.
 
Bei genügender Intensität wird während der Unterdruckphase der Siedepunkt der Flüssigkeit so weit herabgesetzt, dass sie partiell in den gasförmigen Zustand übergeht - sie verdampft. Es entstehen unzählige kleinster Dampfbläschen, die in der jeweils anschliessenden Überdruck-phase wieder schlagartig zusammenfallen - sie kondensieren. Bei diesem Vorgang entstehen im Ultraschalltakt energiereiche MikroschockwellenDiese üben lokale Schläge auf die Oberfläche von eingetauchten Teilen aus.
 
Dieser Effekt (in der Fachsprache Kavitation genannt) eignet sich hervorragend zum Reinigen von festen Oberflächen. Er entsteht überall, wo Flüssigkeit und eine genügend hohe Ultraschall-Intensität vorhanden ist.
 
Teile mit unregelmässigen und/oder komplizierten Formen bieten sich für diese Methode geradezu an, denn sie sind für andere Reinigungsmethoden nur schwer bis gar nicht zugänglich.
 
Ultraschall durchdringt (je nach Werkstoff mehr oder weniger) auch dünnwandige Teile. Sofern auch dort Flüssigkeit vorhanden ist, findet da ebenfalls ein Reinigungseffekt statt.
 
Kavitationswolken
 
Bei guten Sichtverhältnissen können Sie grössere Ansammlungen von Dampfbläschen als filigrane Strukturen beobachten.
 
Und wenn Sie nichts sehen, so können Sie die Wirkung der Kavitation mit Hilfe einer Haushalt-Alufolie sichtbar machen. Tauchen Sie ein Stück Folie während 15 Sekunden ins schallende Bad. Voraussetzung ist, dass die Flüssigkeit bereits entgast ist und nicht chemisch schädigend auf die Folie einwirkt.
 
Perforierte Alufolie 35 kHz Perforierte Alufolie 70 kHz
 
Hier sehen Sie die Wirkung auf die Alufolie bei unterschiedlichen Ultraschall-Frequenzen im wässerigen Medium bei 50°C.
 
Die "Härte" der Kavitation hängt von verschiedenen flüssigkeits- und ultraschallabhängigen Einflussgrössen ab. Ultraschalltechnisch unter anderem von der Leistung und von der Frequenz.
 
Der übliche Frequenzbereich für die Reinigung beginnt ab 20 kHz. Je höher die Frequenz desto "weicher" (und leiser) wird die Kavitation. Über 130 kHz nimmt der Kavitationseffekt stark ab.
 
Die schallabstrahlende Fläche ist dauernd der Kavitation ausgesetzt. Nach einem Betrieb über viele Stunden (wiederum abhängig von der Intensität der Kavitation) zeigen sich erste Verschleissspuren. Bei der Zahnbürste sind es am Ende die zerzausten Borsten, die einen Ersatz nötig machen, bei der Abstrahlfläche ist es die Abnützung durch Kavitation.