Industrieller Ultraschallreiniger

Theorie & Ultraschallreinigungsmethode

Die Ultraschallreinigung basiert auf dem Prinzip der akustischen Kavitation – der Bildung und dem explosionsartigen Zusammenfallen mikroskopisch kleiner Vakuumblasen durch hochfrequente Schallwellen in einem flüssigen Reinigungsmedium. Der Ultraschallgenerator ToronUC™ arbeitet mit 28 kHz oder 40 kHz und treibt fest verbundene Wandler an, die elektrische Energie in mechanische Schwingungen umwandeln. Diese Druckwellen breiten sich mit 28,000 bzw. 40,000 Schwingungen pro Sekunde im Reinigungsbad aus.

Jeder Druckwellenzyklus erzeugt in der Flüssigkeit Bereiche mit abwechselnder Kompression und Verdünnung. Während der Verdünnungsphasen wird gelöstes Gas extrahiert und es bilden sich Vakuum-Mikroblasen. Diese Kavitationsblasen wachsen über mehrere Zyklen hinweg, bis sie eine kritische Größe erreichen und dann explosionsartig kollabieren. Dabei wird lokal konzentrierte Energie in Form von Stoßwellen, Mikrostrahlen und Temperaturen von mehreren tausend Grad Celsius freigesetzt (die sich vollständig innerhalb der mikroskopischen Blase konzentrieren). Die entstehenden Implosionsstrahlen erreichen Geschwindigkeiten von mehreren hundert Metern pro Sekunde und Drücke von über 500 Atmosphären – allesamt weit unterhalb der Schadensschwelle der zu reinigenden Teile.

Dieser Kavitationsmechanismus ermöglicht es der Ultraschallreinigung, auch Oberflächenstrukturen zu erreichen, die mit mechanischen oder Sprühreinigungsverfahren nicht zugänglich sind: Gewindebohrungen, Sacklöcher, Hinterschneidungen, Drahtgewebe, Gelenkmechanismen und komplexe Gussgeometrien. Verunreinigungen wie Öle, Fette, Läppmittel, Flussmittelrückstände, Zunder, Rost, biologische Rückstände und Kohlenstoffablagerungen werden vom Substrat gelöst und in der Reinigungslösung dispergiert.

Die Wahl zwischen 28 kHz und 40 kHz beeinflusst die Reinigungsleistung direkt: 28 kHz erzeugt größere, energiereichere Kavitationsblasen, die sich für die intensive industrielle Reinigung robuster Metallteile eignen, während 40 kHz kleinere, dichtere Blasen mit feinerer Reinigungswirkung erzeugt, die besser für Präzisionsteile mit empfindlichen Oberflächen geeignet sind. Viele ToronUC™-Industriemodelle bieten beide Frequenzen und ermöglichen dem Anwender so die optimale Reinigung für seine spezifische Anwendung.

Bei den Geräten der ToronUC™ I-Serie – mit Tankvolumina bis zu 288 Litern und Ultraschallleistungen bis zu 3000 Watt – ist die akustische Kavitationstechnik von entscheidender Bedeutung. Die Wandleranordnungen erzeugen überlappende Kavitationsfelder ohne Totzonen im gesamten Tankvolumen. Dadurch wird sichergestellt, dass große Bauteile an jeder beliebigen Stelle im Tank die gleiche Reinigungsenergie erhalten. Der Temperaturbereich von 30–110 °C, der deutlich über der typischen Obergrenze von 80 °C bei Tischgeräten liegt, ermöglicht industrielle Heißalkalisierungs-Reinigungsprozesse. Diese beschleunigen die Verseifung von Fett und die Auflösung von Oxidschichten – die chemische Wirkung der Heißreinigung wird mit der mechanischen Wirkung der Ultraschallkavitation kombiniert, um maximale industrielle Reinigungseffizienz zu erzielen.

Schritte des Ultraschallreinigungsprozesses

1. Lösungsvorbereitung – Füllen Sie den Tank mit einem geeigneten wässrigen Reinigungsmittel (alkalischer Entfetter, neutrales Reinigungsmittel oder saurer Entkalker) in der empfohlenen Verdünnung. Wählen Sie für industrielle Anwendungen das Reinigungsmittel entsprechend der Art der Verschmutzung – alkalisch für Öle und Fette, sauer für Ablagerungen und Rost.

2. Vorheizen auf Zieltemperatur – Heizen Sie das Bad auf die programmierte Temperatur vor dem Einlegen der Teile vor. Eine erhöhte Temperatur reduziert die Viskosität von Verunreinigungen, verbessert die chemische Reaktivität und verstärkt die Kavitation.

3. Bad entgasen — Bei frischer oder ausgetauschter Reinigungslösung sollte ein kurzer Entgasungszyklus durchgeführt werden, um gelöste Gase zu entfernen, die andernfalls die Kavitationsbildung unterdrücken und die Reinigungswirkung verringern würden.

4. Teile einlegen & starten – Hängen Sie die Teile in den Edelstahl-Reinigungskorb und achten Sie auf ausreichend Abstand, damit die Ultraschallenergie alle Oberflächen erreicht. Stellen Sie die Zeit und die Leistungsstufe ein und starten Sie den Reinigungszyklus.

5. Prüfen & Spülen – Nach Abschluss des Reinigungszyklus die Teile entnehmen und auf Sauberkeit prüfen. Mit klarem Wasser abspülen, um gelöste Verunreinigungen und Reinigungsrückstände zu entfernen. Je nach Bedarf mit Druckluft, einem sauberen Tuch oder im Trockenschrank trocknen.

6. Lösung ablassen und auffrischen — Verwenden Sie das integrierte Ablassventil (sofern vorhanden), um die Badlösung in den empfohlenen Intervallen zu wechseln. Dadurch wird die Wirksamkeit der Reinigungschemikalien erhalten und eine erneute Ablagerung gelöster Verunreinigungen verhindert.