Nguyên lý và cấu tạo của máy rửa siêu âm

Siêu âm là một loại âm thanh có tần số cao hơn tần số tối đa mà tai người nghe thấy được. Sóng siêu âm được ứng dụng trong máy rửa siêu âm hay còn gọi là bể rửa siêu âm, loại sóng này có thể lan truyền trong nhiều môi trường như: Không khí, chất lỏng, chất rắn, do đó, sóng siêu âm được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: Chuẩn đoán hình ảnh trong y khoa, đo khoảng cách, đo vận tốc, hàn siêu âm, … Làm sạch bằng sóng siêu âm là một trong những ứng dụng phổ biến của loại sóng này. Người dùng có thể sử dụng máy làm sạch bằng sóng siêu âm để rửa dụng cụ y tế, làm sạch đồ trang sức, thiết bị y tế, dụng cụ thí nghiệm, đồng hồ, kính mắt, … Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ nguyên lý và cấu tạo của những chiếc máy này. Bài viết dưới đây sẽ cùng bạn đọc tìm hiểu rõ hơn về vấn đề này.

Nguyên lý làm sạch bằng sóng siêu âm

Việc làm sạch bằng sóng siêu âm dựa trên hiện tượng xâm thực sóng siêu âm. Thông thường, trong chất lỏng tồn tại một lượng lớn các bọt khí, khi có chùm tia siêu âm tần số và biên độ thích hợp được chiếu vào, dưới tác dụng của dao động cơ học siêu âm và sự chênh lệch về khối lượng riêng, các hạt khí sẽ chuyển động hỗn loạn, chúng kết hợp với nhau và tạo ra những bọt khí có kích thước lớn hơn. Khi các hạt khí này đạt đến một kích cỡ nhất định sẽ bị vỡ tung thành nhiều hạt nhỏ, tạo nên sức va đập mạnh và áp suất lớn, đồng thời, nhiệt độ trong chất lỏng cũng tăng lên.

Dựa trên lý thuyết về hiện tượng xâm thực nêu trên, khi những chiếc máy rửa siêu âm hoạt động, sóng siêu âm cũng tác dụng đến dung dịch rửa, khiến dung dịch bị ép lại, dãn ra liên tục và sinh ra những bọt khí nhỏ li ti. Các bọt khí này nhanh chóng vỡ tan, tạo ra các luồng sóng xung kích giống như những chiếc chổi nhỏ len lỏi vào từng ngóc ngách, chi tiết của món đồ, cuốn trôi đi bụi bẩn, từ đó giúp món đồ trở nên mới hơn.

Cấu tạo của thiết bị rửa siêu âm

Để có thể làm sạch các đồ vật, cấu tạo của thiết bị làm sạch bằng sóng siêu âm cũng rất quan trọng, chúng cần có các bộ phận chính sau: Đầu khuếch đại sóng siêu âm, máy phát điện, bể chứa, các loại chất lỏng làm sạch. Trong đó, đầu khuếch đại sóng siêu âm và máy phát điện đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị, chúng được xác định bởi kích thước bể rửa. Đồng thời, hiệu quả tổng thể của việc làm sạch phụ thuộc vào chất lỏng làm sạch. Dưới đây là hình vẽ hiện thị tất cả các bộ phận cấu thành nên máy rửa siêu âm.

• Đầu khuếch đại bằng sóng siêu âm: Là bộ chuyển đổi phát ra sóng siêu âm bằng cách cộng hưởng với tần số siêu âm phát ra của máy phát điện.
• Máy phát điện: Thực hiện chức năng cung cấp năng lượng cho đầu khuếch đại sóng siêu âm, biến đổi năng lượng điện từ các nguồn điện vào một hình thức phù hợp với hiệu quả của các đầu khuếch đại tại tần số sử dụng bằng cách tạo ra một tín hiệu điện tử của điện áp cao rồi gửi nó đến các đầu khuếch đại sóng siêu âm.
• Bể chứa siêu âm: Thường được làm bằng chất liệu thép không gỉ, có khả năng chịu được môi trường axit và bazo.
• Chất lỏng làm sạch: Chất lỏng làm sạch có thể là nước tinh khiết hoặc một loại dung dịch có tính kiềm hay axit yếu đóng vai trò như một chất tẩy rửa.

Đánh giá máy rửa siêu âm

Với nguyên lý hoạt động và cấu tạo nêu trên, thiết bị rửa siêu âm sở hữu những ưu điểm và nhược điểm sau:

Ưu điểm:

• Làm sạch đồ vật hiệu quả, trong thời gian ngắn.
• Có thể sử dụng với những chi tiết cực kỳ nhỏ mà bằng các phương pháp tẩy rửa thông thường không hiệu quả
• Làm sạch các món đồ được làm bằng chất liệu khác nhau như: Kim loại, nhựa, … mà không làm ảnh hưởng đến tuổi đời, và hiệu quả sử dụng của chúng
• Nhiều thiết bị được ứng dụng thêm tính năng gia nhiệt tự động, khử oxy (Degas), Sweep (Điều chế tần số), Pluse (Tăng công suất) làm tăng hiệu quả làm sạch.
• Sử dụng dễ dàng, không tốn nhiều thời gian và công sức

Nhược điểm:

Bên cạnh những ưu điểm, thiết bị rửa siêu âm cũng tồn tại một số nhược điểm sau:

• Việc làm sạch các đồ vật lớn mất nhiều thời gian.
• Việc loại bỏ các lớp bụi bẩn dày diễn ra chậm
• Người dùng cần lưu ý việc lựa chọn dung dịch tẩy rửa vì dung dịch không phù hợp có thể làm giảm hiệu quả làm sạch hoặc ảnh hưởng đến tuổi đời món đồ.