Ultraschall-Reinigungsgeräte verstehen.

Ob klein oder gross, jedes Ultraschall-Reinigungsbad enthält diese drei Kernkomponenten:

Ultraschall-Generator (Schwingungserzeuger)
Hochleistungs-PZT-Sandwich-Schwinger (Schwingungswandler)
Wanne (für die Reinigungsflüssigkeit)

Elmasonic-Ultraschallbäder sind zusätzlich mit hilfreichen Funktionen ausgestattet. Mehr dazu hier und hier.

1. Der Aufbau der Hochleistungs-PZT-Sandwich-Schwinger.

Die Keramikringe haben piezoelektrische Eigenschaften. Je nach Richtung der elektrischen Spannung dehnen sie sich aus oder ziehen sich zusammen. Die einzelnen Komponenten des "Sandwiches" sind genau berechnet und gefertigt. So entsteht ein präzises Resonanz-Schwingsystem, das die Ultraschallenergie optimal in mechanische Schwingungen umwandelt.

2. Das Zusammenwirken von Generator, Schwinger und Flüssigkeit.

Die Netzspannung aus der Steckdose (1) schwingt in der Sekunde 50x hin und her (= 50 Hz).
Der Ultraschall-Generator (2) erhöht sie auf 37'000 Schwingungen (37 kHz) pro Sekunde (3).
Das Schwingersystem (4) wandelt die elektrischen Schwingungen in Mechanische um.
Diese breiten sich über den Wannenboden (= Abstrahlfläche) in die Flüssigkeit (5) aus.
In der Flüssigkeit (5) entsteht Ultraschallkavitation, die "elektronische Bürste".

3. Die gelungene Umsetzung in den Elmasonic Ultraschallbädern.

Mit diesen fünf Ultraschallmodi ist jeder Anwender bestens gerüstet, um seine Reinigungsaufgabe(n) zu bewältigen.

	degas	Im degas-Modus wird der Ultraschall intervallweise ein- und ausgeschaltet. Dadurch wird die neu angesetzte Reinigungsflüssigkeit effizient entgast. Dieser Modus wird auch für spezielle Anwendungen im Laborbereich angewendet.
	eco	Die Geräte arbeiten mit reduzierter Leistung im sweep-Modus. Die Reinigung ist schonender und der Betrieb ist leiser.
	sweep	Der leicht pulsierende sweep-Modus mit seinem gleichmässigen Schallfeld ist die Norm für die meisten Reinigungsaufgaben.
	pulse	Der stärker pulsierende Modus mit erhöhter Spitzenleistung wird bei hartnäckigen Verschmutzungen zugeschaltet.
	dynamic	Die beiden Modi sweep und pulse arbeiten im Wechsel. Die dynamischen Schwankungen der Pulsation verbessern die Reinigungsleistung in vielen Fällen nochmals.

4. Die Ultraschallmodi im Einsatz. Stark. Gleichmässig. Hohe Konstanz.

5. Die Wirkung. Garantiert beeindruckend!

"Implodierende Dampfbläschen mit imposanter Sprengkraft".

Die Kavitation. "Energiereiche Schockwellen trennen den Schmutz ab".

Ultraschall breitet sich in Flüssigkeiten als Längswelle aus. In der Wanne bilden sich in physikalisch bedingten Abständen bänderartige Zonen. Innerhalb dieser Bereiche entstehen im Takt der Frequenz abwechselnd Unter- und Überdruckphasen. Bei 37 kHz bedeutet dies 37'000x Unter- und 37'000x 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 nachfolgenden Überdruckphase wieder schlagartig zusammenfallen - sie kondensieren. Bei diesem Vorgang entstehen im Takt der Ultraschallfrequenz energiereiche Mikroschockwellen (1). Diese üben lokale Schläge auf die Oberfläche von eingetauchten Teilen aus. Dieser Effekt - in der Fachsprache Kavitation genannt - entsteht überall, wo Flüssigkeit und eine genügend hohe Ultraschall-Intensität vorhanden sind.

Bei klaren Flüssigkeiten sind manchmal grössere Ansammlungen von Dampfbläschen als filigrane Strukturen erkennbar (1).

6. 7 gute Gründe für die Investition in einen unserer Ultraschallreiniger.

	1	Die leistungsfähigen Ultraschallreiniger kombiniert mit dem richtigen Reinigungsmittel eignen sich hervorragend zum Säubern von festen Oberflächen (2). Für Bauteile mit unregelmässigen und/oder komplizierten Formen sind sie genau das Richtige. Derartige Geometrien sind für andere Reinigungsmethoden nur schwer bis gar nicht zugänglich.
	2	Sie arbeiten gründlich, schonend und mit grosser Tiefenwirkung.
	3	Vergessen Sie arbeits- und zeitintensive Handarbeit. Gerade wenn hohe Anforderungen an die Sauberkeit gestellt werden, sind Sie mit unseren Ultraschallreinigern auf der richtigen Seite. Sie übertreffen herkömmliche Methoden wie Bürsten, Bewegen oder Abspritzen bei weitem.
	4	Der Einsatz von unseren Ultraschall-Reingungsgeräten erspart Ihnen auch viel Zeit und damit Arbeitskosten. Die Reinigungsdauer liegt in der Regel bei wenigen Minuten, manchmal auch nur bei Sekunden.
	5	Sie müssen nicht daneben stehen. Nach dem Einrichten reinigen die Geräte selbsttätig. Ihnen bleibt mehr Zeit für andere Tätigkeiten.
	6	Die intensive Wirkung reduziert den Reinigungsmittelverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Methoden. So sparen Sie zusätzlich Geld und schonen die Umwelt.
	7	Reinigen mit unseren Ultraschallbädern ist heute. Mühsame Handarbeit war gestern!

7. Die Ultraschallreinigung einfach erklärt.

Die Ultraschallreinigung ist eine Tauchreinigung in einer definierten Reinigungsflüssigkeit (i.d.R. Wasser mit einem speziellem Zusatz). Hier spielen ausser der Ultraschallkavitation weitere physikalische und chemische Vorgänge eine wichtige Rolle.

Bei jedem Reinigungsvorgang sind 4 Faktoren beteiligt, die auf das Reinigungsgut und die Verunreinigung einwirken und die sich gegenseitig beeinflussen.

Ultraschallkavitation (Mechanik)
Reinigungschemie (im Wasser)
Temperatur (Wärme)
Zeit (Reinigungsdauer)

Mitverantwortlich für den Reinigungserfolg ist auch die Menge des Reinigungsgutes je Tauchgang und die Art der Beladung des Bades. Die Konstruktion des Warenträgers und die Positionierung der Teile tragen ebenso dazu bei. Denn davon hängt ab, wie gut der Zutritt von der Flüssigkeit und des Ultraschalls zur Teileoberfläche erfolgt.

1. Ultraschallkavitation. Eine äusserst wirksame Reinigungsmechanik.

Beim Ultraschall sind die wichtigen Faktoren:

die Frequenz und
die Leistung. Entscheidend ist hier nicht allein die Watt-Zahl sondern die gekonnte Umsetzung in:

effektive Wirksamkeit im Bad,
gleichmässige Abstrahlung sowie
hohe Konstanz.

2. Reinigungsflüssigkeit. Auch an sie werden einige Anforderungen gestellt.

Heute wird meistens Wasser als Reinigungsflüssigkeit eingesetzt. Wasser pur hat aber für viele Schmutzarten eine zu geringe Lösekraft. Durch Beifügen von speziell formulierten chemischen Zusätzen und kräftiger Ultraschallunterstützung können so auch hartnäckige Verschmutzungen entfernt werden.

Ist das Ausbreitungsmedium für die Ultraschallwellen.
Fördert die Bildung der Kavitation.
Leitet die Wärmeenergie zum Reinigungsgut
Unterstützt den Ultraschall durch Unterwandern und Lösen der Verschmutzung.
Transportiert die gelösten Verunreinigungen ab und verhindert ein Wiederanhaften.
Ist gut abspülbar.
Darf weder das Reinigungsgut noch die Wanne negativ verändern.
Ist für Mensch und Umwelt verträglich.

Grundsätzlich sind auch organische Lösungsmittel möglich. Letztere haben ein hervorragendes Lösevermögen für ölige und fettige Verunreinigungen. Aus Gesundheits- und Umweltgründen und zum Teil auch wegen Brand- und Explosionsgefahr dürfen sie nur noch mit aufwendiger Anlagentechnik und unter besonderen Vorschriften eingesetzt werden.

3. Wärme. Eine zusätzliche Energieform.

Wärme erhöht in den meisten Fällen die Aktivität der Reinigungsflüssigkeit.
Bei einigen Verschmutzungen bewirkt sie ein Aufweichen bis Schmelzen. Ähnlich wie die Butter in der Pfanne wird sie fliessfähig und die Haftung nimmt ab. Dadurch verkürzt sich die Behandlungsdauer erheblich.
Die Reinigungstemperatur liegt meist im Bereich zwischen 40 - 70°C.
Achtung: Eiweisshaltige Anhaftungen beginnen ab 40°C zu gerinnen und werden dadurch unlöslich.
Hinweis zum Wärmeeintrag durch Ultraschall.

4. Reinigungsdauer. Nichts geschieht zeitlos.

Die Reinigungsdauer hängt einerseits vom Schmutz als auch von der Wirksamkeit der anderen drei Faktoren ab. Mit der Ultraschallmethode liegen die Zeiten in der Regel bei einigen Sekunden bis wenigen Minuten. Bei Wartungsreinigungen können sie durchaus höher liegen, da die Verunreinigungen meist schon über längere Zeit gealtert sind.

Beim alltäglichen Händewaschen erfahren Sie das Zusammenwirken dieser vier Faktoren am eigenen Körper. Je stärker Sie die Hände mit Wasser reiben (Mechanik), je wärmer das Wasser ist (Temperatur), wenn Sie etwas Seife dazunehmen (Chemie) und je länger der Vorgang dauert (Zeit), umso besser können Sie den Schmutz lösen und danach abspülen. Am Schluss sollen sie sauber und unbeschädigt sein.

Hier ist man sozusagen selber das "Bauteil" und spürt die Auswirkungen von der richtigen oder falschen Wahl und Dosierung der eingesetzten Mittel auf der eigenen Haut.

Gut zu wissen

8. Noch mehr zur Kavitation.

Die "Härte" der Kavitation hängt von verschiedenen ultraschall- und flüssigkeitsabhängigen Einflussgrössen ab. Ultraschalltechnisch u.a. von der Leistung und von der Frequenz. Von der Flüssigkeit abhängige Faktoren sind z.B. der Gasgehalt und die Temperatur. Eine detallierte Aufzählung würde hier den Rahmen sprengen.

Der übliche Frequenzbereich für die Reinigung beginnt ab 20 kHz. Je höher die Frequenz desto feiner, gleichmässiger und leiser wird die Kavitation. Über 130 kHz nimmt der Kavitationseffekt stark ab.

Die Wirkung der Kavitation kann mit Hilfe einer Haushalt-Alufolie sichtbar gemacht werden. Tauchen Sie ein Stück Alufolie während 15 Sekunden ins beschallte Bad. Voraussetzung ist, dass die Flüssigkeit bereits entgast ist und nicht chemisch schädigend auf die Folie einwirkt.

Eine tiefe Frequenz wirkt wie eine grobe, harte Bürste - eine hohe Frequenz wie eine feine, weiche Bürste. Elma Ultraschallreiniger mit 37 kHz sind dazwischen angesiedelt und ein optimaler Kompromiss für die meisten Anwendungen.

Die Wirkung der Kavitation auf Alufolie bei unterschiedlichen Ultraschall-Frequenzen im wässerigen Medium 50°C.

Frequenz 37 kHz im Sweep-Modus.

Sehr gleichmässig eingedrückte und perforierte Alufolie. Das bedeutet eine homogene und starke Reinigungskraft.

Frequenz 70 kHz

Die hohe Frequenz hat die Alufolie auch gleichmässig eingedrückt, aber wenig perforiert. Das bedeutet eine homogene, jedoch schwächere Reinigungskraft.

Langzeiterscheinung in Ultraschallbädern.

Die schallabstrahlende Fläche ist dauernd der Kavitation ausgesetzt. Nach einem Betrieb über viele Stunden (abhängig von der Intensität der Kavitation und weiteren Faktoren) zeigen sich erste Verschleissspuren.

Bei einer Zahnbürste sind es am Ende die zerzausten Borsten, die einen Ersatz nötig machen, bei einer Ultraschallwanne ist es die Abnützung durch die Kavitation.

Bei hohen Einschaltzeiten empfehlen wir die Ausführung mit geschweisster Wanne aus 2 mm Edelstahl.

Beispiel einer Wanne nach ca. 2'000 Betriebsstunden