قالب

اصول عملکرد مشخصات فرایند تمیزکننده‌های اولتراسونیک به صورت نوعی متشکل از یک ژنراتور الکترونیکی اولتراسوند و یک یا چند مبدل سرامیکی اولتراسوند (دیسک‌های پیزوالکتریک) متصل به زیر یک محفظه ی استیل ضدزنگ پرشده با محلول تمیزکننده  است. مدل‌هائی که تنها یک محفظه دارند، فقط برای تمیزکردن استفاده می‌شود؛ انواع دیگر، دو یا چند محفظه دارند و سیکل‌های اتوماتیک برای شستشو، آبکشی و خشک کردن دارند. ژنراتور یک سیگنال الکتریکی تولید می‌کند که منجر به نوسان مدل (انبساط و انقباض آن) می‌شود و امواج صوتی فرکانس بالا تولید می‌کنند. این انرژی اولتراسونیک (بیش از ۲۰ هزار سیکل در ثانیه یا ۲۰ کیلوهرتز) به داخل محفظه منتقل می‌شود و محلول را فشرده و نافشرده کرده تا نواحی متناوبی از فشار بالا و پائین تولید شود. فشار پائین، حباب‌های مـیـکــروسـکــوپــی ایـجــاد مـی‌کننـد کـه در سیکـل فشـار بـالا از داخـل منفجـر مـی‌شـونـد (cavitation). بـا مـنـفـجـر شـدن ایـن حـبـاب‌هـا، امـواج صـوتـی ایـجـاد می‌شوند که عمل شستشوی مکانیکی روی سطح شی در محفظه ایجاد می‌کنند. حرکت سریع محلول تـمیزکننده به حذف پوسته‌های اضافی از روی سطح شی نیز کمک می‌کند. محلول تـمـیـزکـنـنـده (یـک حـلال آلـی یـا یـک عامل )surface-active مستقیماً به محفظه افزوده می‌شود. در برخی از مدل‌ها گرم کننده هائی وجود دارد که دمای محلول را به صورت نوعی بین ۸/۳۷ و ۶۰ درجه ی سانتیگراد نگه می‌دارند. مدل‌های دیگر را می‌توان برای  گاززدائی از مایعات استفاده کرد. هر بار که محلول تمیزکننده جایگزین می‌شود، باید برای حذف حباب‌های هوا، گاززدائی انجام شود. در غیر این صورت، حباب‌های هوا امواج اولتراسونیک را تضعیف می‌کند. اشیائی که قرار است تمیز شوند اغلب در سبدها یا سینی هائی قرار داده شده و مستقیماً در محلول غوطه ور می‌شوند. سبدها  یا  سینی‌ها باید از جنس فلز، ترجیحا مش‌هائی از سیم‌های با ضخامت کم (برای حداقل کردن تضغیف امواج اولتراسونیک) ساخته شوند.

در صورت نیاز به تمیزکردن اشیا با اسید یا دیگر حلال‌ها، اسید و اشیاء در بشر گذاشته شده و سپس در یک محفظه ی پر آب قرار می‌گیرد. البته این روش باعث می‌شود انرژی و توان تمیزکنندگی تا حدی تلف شود.
در فرایند تمیزکردن با اولتراسوند، از حباب‌های cavitation که در اثر متلاطم شدن مایع با امواج فرکانس بالا ایجاد می‌شوند استفاده می‌شود. تلاطم، موجب ایجاد نیروی زیادی به آلاینده‌های چسبیده به موادی مانند فلزات، پلاستیک، شیشه، لاستیک و سرامیک می‌شود. به این وسیله، امکان نفوذ به داخل سوراخ‌ها، ترک‌ها و تورفتگی‌ها وجـود دارد. هدف این فرایند، حذف کامل آلاینده هائی است که محکم به سطوح چسبیده اند یا روی سطوح جاسازی شده اند. بسته به نوع آلاینده و شی مورد نظر، می‌توان از آب یا حلال‌های دیگر استفاده کرد. آلاینده‌ها می‌توانند شامل گرد و غبار، خاک، روغن، رنگدانه ها، زنگ، گریس، جلبک‌ها، باکتری‌ها، قارچ‌ها، اثر انگشت، دوده، عوامل بیولوژیکی مانند خون و غیره باشند. تمیزکردن اولتراسونیک می‌تواند برای اشیای با شکل‌ها، اندازه و جنس‌های متفاوت استفاده شود و احتمالا نیازی به جداکردن اجزای شی، قبل از تمیز کردن نیست. اشیا نباید در حین فرایند تمیزکردن، روی کف محفظه قرار بگیرند؛ زیرا این کار، مانع از رخ دادن cavitation در سمتی از شی که در تماس با آب نیست می‌شود.

طراحی و اصول عملکردی
در تمیزکننده ی اولتراسونیک، شی ای که قرار است تمیز شود در یک محفظه حاوی محلول مناسب قرار داده می‌شود. در تمیزکننده‌های آبی (aqueous)، ماده‌ی شیمیائی افزوده شده یک ماده ی فعال در سطح (surfactants) است که کشش سطحی آب را از بین می‌برد. یک مبدل تولیدکننده ی اولتراسوند، در محفظه قرار دارد که امواج اولتراسوند در آب تولید می‌کند که موجب تولید امواج متراکم ساز در مایع درون محفظه می‌شوند و میلیون‌ها فضای خالی میکروسکوپی یا حباب‌های تاحدی خلا )cavitation( در مایع ایـجاد می‌کنند. این حباب‌ها با انرژی زیادی فرو می‌پاشند و به این وسیله، دماها و فشارهای بالا در حدود ۵ هزار کیلو و ۲۰ هزار پوند بر اینچ مربع به دست می‌آیند. البته اندازه ی آن‌ها به قدری کوچک است که جز تمیز کردن و حذف آلودگی‌ها از روی سطح، تاثیر دیگری ندارند. هر چه فرکانس بالاتر باشد، گره‌های بین نقاط cavitation کوچک‌تر خواهد شد و امکان تمیزکردن جزئیات پیچیده تر فراهم می‌شود.
مبدل‌ها معمولا پیزوالکتریک (به عنوان مثال ساخته شده از PZT )lead   zirconate   titanate(، barium titanate و غـیـره) هـسـتـنـد؛ اما گاهی مغناطوتنگشی (magnetostrictive) هستند. در اینجا نیاز به مواد شیمیائی اغلب خشنی که به عنوان تمیزکننده در صنعت اسـتـفـاده مـی‌شـونـد، نـیـسـت و یـا بـا غـلـظـت بـسـیـار کـمـتـر اسـتـفـاده می‌شوند. تکنیک اولتراسونیک برای تمیزکردن در فرایندهای صنعتی و نیز در بسیاری از تکنیک‌های دندانپزشکی و پزشکی استفاده می‌شود. محلول تمیزکننده
فعالیت اولتراسونیک (cavitation) به محلول کمک می‌کند تا وظیفه ی خودش را انجام دهد. در شرایط معمولی آب ساده موثر نیست. مواد تشکیل دهنده‌ی محلول تـمـیـزکـنـنـده مـوجـب بـیـشـتـر شـدن تـاثـیـر تـمـیـزکـردن اولتراسونیک می‌شوند. اجزای محلول‌های تمیزکننده‌ی آبی، شامل مواد پاک‌کننده، فاکتورهای مرطوب کننده و غیره است و تاثیر زیادی روی فرایند تمیزکردن دارد. ترکیب صحیح محلول، بسیار وابسته به شی ای است که قرار است تمیز شود. محلول‌هایی که اغلب استفاده می‌شوند، گرم (حدود ۵۰ تا ۶۵ درجــــه ی ســــانـتـیـگـــراد (۱۲۲ تـــا ۱۴۹ درجـــه ی فـارنـهایت)) هستند؛ با این حال در کاربردهای پزشکی عموما پذیرفته شده است که تمیزکردن بـایـد در دمـاهای زیر ۳۸ درجه سانتیگراد (۱۰۰ درجه فارنهایت) انجام شود تا از انعقاد پروتئین جلوگیری شود.
محلول‌های بر اساس آب، برای از بین بردن آلایــنــــده‌هــــا بــــه صــــورت شــیــمــیـــائـــی، تـــوان محدودتری نسبت به محلول‌های حلال دارند؛ به عنوان مثال، برای قطعات ظریف پوشیده شده با گریس ضخیم. طراحی یک سیستم تمیزکننده  آبی موثر برای یک هدف خاص، نیازمند تلاش بـسـیــار بـیشتـری نسبـت بـه یـک سیستـم حـلال است.
گـاهی سه محفظه به صورت سری استفاده مـی‌شـونـد: مـحـفـظـه ی پایین تر، سیال آلوده را دربرگرفته و گرم می‌شود که موجب بخارشدن سیال می‌شود. در بالای دستگاه یک کویل تبرید وجود دارد. روی کویل، میعان رخ داده و سیال در محفظه ی بالائی می‌ریزد. نهایتا محفظه ی بالائی سرریز شده و سیال تمیز، وارد محفظه ی کـاری یعنی جایی که تمیزکردن در آنجا انجام می‌شود می‌گردد. هزینه ی خرید این تجهیزات کـمـی بیشتر از یک دستگاه ساده است؛ اما این دستگاه‌ها در طولانی مدت از نظر اقتصادی به صرفه هستند. می‌توان در تعداد تکرار زیاد از یک سیال مشابه استفاده کرد و آلودگی و اتلاف را کاهش داد. کاربردها
تمیزکردن به روش اولتراسونیک برای مواد غــیـــرقـــابـــل جـــذب و ســخـــت مـــانـنــد فـلــزات، پـلاسـتـیـک‌هـا و غـیـره، که مایع تمیزکننده تاثیر شــیـمـیــائــی روی آن‌هــا نــدارد مـنــاســب اســت. انـــتـــخــــاب‌هــــای ایــــده آل بــــرای تــمــیــــزکــــردن اولـتـراسـونـیـک اجـزای کـوچـک الـکـتـرونـیـکی، کابل‌ها، میله‌ها، سیم‌ها و اشیای ساخته شده از شیشه، پلاستیک، الومینیوم یا سرامیک هستند.
تـمـیـزکـردن اولتراسونیک اشیائی را که تمیز می‌شوند،  استریلیزه نمی کند؛ زیرا ویروس‌ها و spores بعد از تمیزشدن روی شی باقی می‌ماند. درکاربردهای پزشکی معمولا بعد از تمیزکردن اولتراسونیک، استریلیزاسیون به عنوان یک مرحله ی جداگانه در نظر گرفته می‌شود.مشکلات گزارش شده
دستگـاه‌هـای اولتـراسـونیـک مـی‌تـواننـد سیگنـال‌های الکتریکی اضافی در فرکانس اولتراسوند تولید کنند که از طریق خطوط برق منتقل شده و در عملکرد دستگاه‌های الکترونیکی مجاور تداخل ایجاد می‌کنند. برخی از سازندگان، این مساله را با استفاده از فیلترهای داخلی power-line حل کرده اند؛ با این وجود، برخی از این فیلترها ممکن است جریان‌های نشتی بزرگی ایجاد کنند (در حد چندین میلی آمپر.) در حالی که به صورت نوعی جریان نشتی ۵۰۰ میکروآمپر برای نواحی آزمایشگاهی توصیه می‌شود. اگر عرضه کننده ی کالا، مقدار جریان نشتی را در مشخصات محصول خود ذکر نکرده باشد خریدار باید قبل از خرید دستگاه، این مقدار را به دست آورد.
Marangopoulos و هـمـکــارانــش تــوزیــع آکــوسـتـیــک اولتـراسـونیـک در حمـام‌هـای تمیزکننده ی اولتراسونیک را مورد مطالعه قرار دادند. آن‌ها دریافتند که در سیستم‌های تـمیزکننده ی اولتراسونیک هم در توزیع میدان و هم در الگوی فعالیت ایجاد حباب (cavitation)، غـیـریـکـنـواخـتـی وجـود دارد کـه ایـن سوال را ایجاد می‌کند که آیا توزیع غیریکنواخت انرژی اولتراسونیک روی یکسانی تمیزکردن در کل حمام تاثیر دارد؟
تمیزکننده‌های اولتراسونیک باید همیشه با درب بسته استفاده شوند به خصوص زمانی که ابزارهای آلوده در حال تمیزشدن هستند. انرژی اولتراسونیک موجب ایجاد غباری از ذرات در نزدیکی سطح حمام می‌شود. این ذرات معلق ممکن است موادی داشته باشند که بتوانند وارد الوئول‌های ریه‌ها شوند. همچنین برای اجتناب از آسیب و ایجاد سوراخ توسط اشیای تیز در تمیزکننده، نیز باید احتیاط لازم به عمل آید. دستگاه‌ها باید تنها زمانی از سینی‌ها برداشته شود که سینی به صورت کامل از حمام خارج شده و دستگاه‌ها کاملا قابل رویت  است. نکات خرید
یک سیستم تمیزکننده ی اولتراسونیک ماجولار ارجح است؛ زیرا در این دستگاه، بخشهائی که نیاز است برای سرویس یا جایگزینی برداشته شوند به راحتی جدا می‌شوند. مشابه هر خرید دیگری، توصیه می‌شود که قبل از تصمیم گیری برای خرید یک دستگاه خاص، وجود پشتیبانی خدمات محلی آن بررسی شود.مهار هزینه‌ها
بـایـد قـبـل از تـصـمـیـم گـیـری بـرای خـریـد یک مدل خاص، نوع، کیفیت و هزینه‌ی محلول‌های تمیزکننده که می‌توان برای آن استفاده کرد را بررسی و مقایسه کرد. هزینه ی لوازم جانبی (مانند بشرها، سبد، سینی، غیره) نیز باید در نظر گرفته شوند.
ممکـن اسـت خـدمـات سـرویس توسط یک ســــازمــــان شـخـــص ثـــالـــث هـــم ارائـــه شـــونـــد. تـصـمیم‌گیری در مورد خرید قرارداد خدمات باید به دقت بررسی شده و می‌تواند به چند دلیل تـوجـیـه شـود. خـریـد قـرارداد خـدمات تضمین مـی‌کـنـد کـه نـگـهـداری پـیـشگیرانه در بازه‌های زمـانـی منظم انجام خواهد شد و به این وسیله هـزیـنـه‌هـای نـگـهداری پیش بینی نشده کاهش می‌یابد.
بـا تـوجـه بـه تـداوم هـزیـنـه‌های عملکردی و نــگـهــداری تـمـیــزکـنـنــده‌هــای اولـتــراســونـیــک، هـزینه‌ی اولیه برای خرید آن‌ها، هزینه‌ی کلی مالکیت را به صورت صحیح منعکس نمی‌کند.
همان طور که مثال بالا نشان می‌دهد هزینه ی خرید اولیه‌ی دستگاه، تنها بخشی از هزینه ی کلی عملکرد دستگاه در طول هفت سال است. بنابراین به جای این که تصمیم‌گیری در مورد خرید تنها بر اساس هزینه‌ی خرید اولیه انجام شـود بـایـد هزینه‌های عملکردی در طول عمر دستگاه نیز در نظر گرفته شوند.مراحل توسعه
سـیـسـتـم‌هـای تمیزکننده ی اولتراسونیک از دهـه ی ۱۹۵۰ در بـیـمـارستان‌ها و آزمایشگاه‌ها اسـتـفــاده شــده انــد. در دهـه‌هـای ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ مبـدل‌هـای پیـزوالکتـریـک جایگزین مبدل‌های الکتـرومغنـاطیسی شدند. جدیدترین تغییرات، استفاده از فرکانس‌های بالاتر برای اجتناب از نـویـز ancillary و استفـاده از میکـروپـرسسـورها برای کنترل فرکانس و دما بوده است.