超声清洗装置、清洗方法及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及超声清洗技术领域，具体涉及一种超声清洗装置、清洗方法及其应用，超声清洗装置单通道信号发射器、单通道换能器、设于单通道换能器的发射端的用于产生涡旋声场的梯度螺旋声结构件以及用于盛放清洗液体介质的水槽。单通道换能器和梯度螺旋声结构件均置于水槽内且位于待清洁对象的下方。单通道信号发射器发出超声声波，经过单通道换能器后，在由梯度螺旋声结构件发射至外部形成涡旋声场，涡旋声场具有垂直于发射方向的剪切力，利用涡旋声场的剪切力作用于待清洁对象表面进行清洁，这样，避免空化作用所带来的空蚀损害。

Ultrasonic cleaning device, cleaning method and its application

【技术实现步骤摘要】
超声清洗装置、清洗方法及其应用
本专利技术涉及超声清洗
，具体涉及一种超声清洗装置、清洗方法及其应用。
技术介绍
贵重金属材料、高精度光学元件以及半导体材料等物品的表面需要定期维护清洗，通常采用常规超声清洗或高频超声清洗，即利用超声波在液体中的空化作用和空化二级效应产生的微射冲击对附着在待清洁对象表面上的污物进行直接或间接的作用，以达到污物层被分散、乳化以及剥离的清洗目的。然而，相关技术的超声清洗装置依赖空化效应或是高压的直进流冲洗能力，这样导致待清洁对象的表面出现损伤。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超声清洗装置、清洗方法及其应用，旨在解决现有的超声清洗装置依赖空化效应进行清洗所导致的待清洁对象的表面出现损伤的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：第一方面，提供了一种超声清洗装置，包括用于发射超声波的单通道信号发射器、用于与所述单通道信号发射器电性连接的单通道换能器、设于所述单通道换能器的发射端的用于产生涡旋声场的梯度螺旋声结构件以及用于盛放清洗液体介质的水槽，所述单通道换能器和所述梯度螺旋声结构件均置于所述水槽内且位于待清洁对象的下方。在一个实施例中，所述梯度螺旋声结构件包括用于连接所述单通道换能器的且截面呈圆形的底座以及若干用于发射涡旋声的且截面呈扇形的介质传导柱，各所述介质传导柱以所述底座中轴线为中心均分设置于所述底座上，各所述介质传导柱沿底座轴线方向的高度且由起始位沿所述底座周向方向依次递增，其中，hn为当前所述介质传导柱的高度，n为各所述介质传导柱的总数，nn为当前所述介质传导柱的排位，h0为预设高度，m为涡旋声场的阶数。在一个实施例中，所述介质传导柱的数量为八个，各所述介质传导柱的高度依次为以及h8＝h0。在一个实施例中，所述梯度螺旋声结构件包括用于连接所述单通道换能器的底座以及若干用于发射涡旋声场的介质传导柱组，所述底座包括以所述底座中轴线为中心均分设置若干扇形放置区，各所述介质传导柱组以所述底座中轴线为中心对称设置于对应的所述扇形放置区，各所述介质传导柱组包括若干传导子柱，各所述传动子柱沿底座轴线方向的高度且由起始位沿所述底座周向方向依次递增，其中，hn为当前所述介质传导柱的高度，n为各所述介质传导柱的总数，nn为当前所述介质传导柱的排位，h0为预设高度。在一个实施例中，所述底座包括四个扇形放置区，所述介质传导柱组的数量为四个，每个所述介质传导柱组包括三个所述传导子柱，每一所述扇形放置区内各所述传导子柱的的高度依次为以及h3＝h0。在一个实施例中，各所述介质传导柱为树脂介质传导柱，所述树脂介质传导柱的预设高度范围为2.5mm≤h0≤4.5mm。在一个实施例中，所述单通道信号发射器的声波频率范围为大于等于200KHz小于等于100MHz。在一个实施例中，所述超声清洗装置还包括固定架，所述固定架悬于所述梯度螺旋声结构件的正上方。第二方面，提供了一种上述超声清洗装置的清洗方法，所述清洗方法包括如下步骤：预处理待清洁对象；将待清洁对象和所述超声清洗装置的梯度螺旋声结构件浸没于液体清洗介质中，并且，待清洁对象位于所述所述超声清洗装置的梯度螺旋声结构件的正上方；清洗参数为：清洗时间范围为1min≤t≤4h；清洗温度范围为18℃≤T≤80℃；所述超声清洗装置的单通道信号发射器的声波频率范围为大于等于200KHz且小于等于100MHz。第三方面，提供了一种上述超声清洁装置的应用，用于清洗金属、光学元件以及半导体材料。本专利技术实施例提供的超声清洗装置的有益效果在于：超声清洗装置，其工作过程如下：单通道信号发射器发出超声声波，经过单通道换能器后，在由梯度螺旋声结构件发射至外部形成涡旋声场，涡旋声场具有垂直于发射方向的剪切力，利用涡旋声场的剪切力作用于待清洁对象表面进行清洁，这样，避免空化作用所带来的空蚀损害。同时，相较于常规的高频超声声波的传播方向必须与待清洁对象的表面平行，才能获得清洁效果，本专利技术提供的超声清洗装置满足多个清洁角度，在限制待清洗物品的空间方位时，能够使得待清洗物在多个角度都得到更好的清洗效果，避免了原有的局限性，使得在实际应用中更具可行性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一实施例提供的超声清洗装置的结构示意图；图2是本专利技术一实施例提供的超声清洗装置产生的涡旋声场的清洗示意图；图3是本专利技术一实施例提供的超声清洗装置的梯度螺旋声结构件的结构示意图；图4是本专利技术一实施例提供的超声清洗装置的梯度螺旋声结构件的主视图；图5是本专利技术一实施例提供的超声清洗装置的梯度螺旋声结构件的另一主视图；图6是本专利技术一实施例提供的超声清洗装置的超声声波通过各树脂介质传导柱后出射相位随高度变化的示意图；图7是本专利技术另一实施例提供的超声清洗装置用于清洗玻璃片的对照图；图8是本专利技术另一实施例提供的超声清洗装置用于清洗铜片的对照图；图9是本申请一实施例提供的超声清洗装置的梯度螺旋声结构件的另一结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。为了说明本专利技术的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。请参考图1和图2，本申请实施例提供的超声清洗装置，包括用于发射超声波的单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.超声清洗装置，其特征在于，包括用于发射超声波的单通道信号发射器、用于与所述单通道信号发射器电性连接的单通道换能器、设于所述单通道换能器的发射端的用于产生涡旋声场的梯度螺旋声结构件以及用于盛放清洗液体介质的水槽，所述单通道换能器和所述梯度螺旋声结构件均置于所述水槽内且位于待清洁对象的下方。/n

【技术特征摘要】
1.超声清洗装置，其特征在于，包括用于发射超声波的单通道信号发射器、用于与所述单通道信号发射器电性连接的单通道换能器、设于所述单通道换能器的发射端的用于产生涡旋声场的梯度螺旋声结构件以及用于盛放清洗液体介质的水槽，所述单通道换能器和所述梯度螺旋声结构件均置于所述水槽内且位于待清洁对象的下方。


2.根据权利要求1所述的超声清洗装置，其特征在于，所述梯度螺旋声结构件包括用于连接所述单通道换能器的且截面呈圆形的底座以及若干用于发射涡旋声的且截面呈扇形的介质传导柱，各所述介质传导柱以所述底座中轴线为中心均分设置于所述底座上，各所述介质传导柱沿底座轴线方向的高度且由起始位沿所述底座周向方向依次递增，其中，hn为当前所述介质传导柱的高度，n为各所述介质传导柱的总数，nn为当前所述介质传导柱的排位，h0为预设高度，m为涡旋声场的阶数。


3.根据权利要求2所述的超声清洗装置，其特征在于，所述介质传导柱的数量为八个，各所述介质传导柱的高度依次为以及h8＝h0。


4.根据权利要求1所述的超声清洗装置，其特征在于，所述梯度螺旋声结构件包括用于连接所述单通道换能器的底座以及若干用于发射涡旋声场的介质传导柱组，所述底座包括以所述底座中轴线为中心均分设置若干扇形放置区，各所述介质传导柱组以所述底座中轴线为中心对称设置于对应的所述扇形放置区，各所述介质传导柱组包括若干传导子柱，各所述传动子柱沿底座轴线方向的高度且由起始位沿所述底座周向方向依次递增，其中，hn为当前所述介质传导柱的高度，n为各所述介质传导柱的总数，nn为...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡飞燕，邹峰，夏向向，邱维宝，李永川，郑海荣，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44