CN114951131A - 一种手持便携式超声波清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手持便携式超声波清洗装置，枪体（1）内部开设腔室，枪体（1）左端开设出水口（3），出水口（3）连通腔室；超声波换能器（2）固定设置在腔室中，超声波换能器（2）头部（9）正对出水口（3）；把手（6）上端固定连接枪体（1）下端，把手（6）开设进水口（5），进水口（5）连通枪体（1）内部，把手（6）轴线所在直线与出水口（3）轴线所在水平面的夹角为钝角；超声波换能器（2）发射的超声波经过腔室反射，使超声波能量汇聚于出水口（3）处。本发明计算出聚能腔室的膨出部位倾斜角度，使超声波能量集中反射到出水口，增强出水口处水流空化作用。

Description

一种手持便携式超声波清洗装置

技术领域

本发明涉及一种手持便携式超声波清洗装置，属于超声波清洗技术领域。

背景技术

近几十年中，超声加工技术得到了迅速地发展。超声波清洗就是其中发展的比较快的一种方式，超声波清洗的原理是利用超声波的空化作用来清洁物体污垢。而且，超声波清洗是在目前所有的清洗方法中，清洗效率最高，清洗效果最好。

在我们日常生活和生产当中，需要清洁的东西有很多，分类清洗和清洗的环节也很复杂，手工清洗的方法往往不能满足这些共同的需求，有些情况中，在对清洁度要求比较高的清洗时，蒸汽清洗和高压水射也往往无法满足这些要求。超声波清洗利用其在介质中传播时产生的穿透性和空化冲击波，有效清洗外形复杂的零部件，无论在结构上的外表或细孔，甚至内腔，还是工艺流程中的除油、防锈和磷化等操作，其比传统方法的清洗效率高出数十倍。配合化学试剂调节溶液的酸碱度，可以大幅度提高清洗效果，更适合应用于要求较高的工艺生产当中。但清洗限制较大，必须将清洗物放入水槽中清洗，极其不便捷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种手持便携式超声波清洗装置，实现对物体的全方位清洗。

为达到上述目的，本发明提供一种手持便携式超声波清洗装置，包括枪体、超声波换能器和把手，枪体内部开设腔室，枪体左端开设出水口，出水口连通腔室；

超声波换能器固定设置在腔室中，超声波换能器头部正对出水口；

把手上端固定连接枪体下端，把手开设进水口，进水口连通枪体内部，把手轴线所在直线与出水口轴线所在水平面的夹角为钝角；

超声波换能器发射的超声波经过腔室反射，使超声波能量汇聚于出水口处。

优先地，腔室内开设聚能腔室，聚能腔室右端横截面为向右倒置的等腰梯形，换能器腔室的头部和凹陷中部位于聚能腔室中，超声波换能器发射的超声波经过聚能腔室右端反射，使超声波能量汇聚于出水口处。

优先地，等腰梯形的腰所在直线与水平面的夹角，通过下式确定：

tanθ=Y/X=Z/(X+A+B+C)，

式中，θ为聚能腔室右端反射的超声波到待清洗物体表面所在直线与水平面的夹角，X为出水口到待清洗物体表面的横向距离，Y为出水口的半径，Z为聚能腔室右端内侧壁到压电式超声波换能器凹陷中部中心的铅垂线距离，A为压电式超声波换能器头部厚度，B为超声波换能器凹陷中部厚度的一半，C为超声波换能器头部距离出水口的水平距离。

优先地，超声波换能器轴线所在直线位于水平面上。

优先地，包括启动开关和功放电源，超声波换能器、启动开关和功放电源串联。

优先地，腔室内开设换能器腔室，换能器腔室固定连接聚能腔室右端，超声波换能器的尾部位于换能器腔室中。

优先地，超声波换能器为压电式超声波换能器。

本发明所达到的有益效果：

本发明提出手持便携式超声波清洗装置，体积小巧便于便携，在无需水槽的情况下实现对物体的超声波清洗，减少化学药剂使用，达到环保目的，并且在降低了能耗水耗情况下能达到更高的清洗程度，超声波清洗具有清洁度高、清洗速度快和安全性好等优点；

本发明中枪体内部固定放置压电式超声波换能器，确定出水口到压电式超声波换能器头部的距离，通过水听器测量得出超声波最佳传播角度以及发射距离，利用相似三角形原理计算出聚能腔室的膨出部位倾斜角度，使超声波能量集中反射到出水口，增强出水口处水流空化作用；

本发明集成压电式超声波换能器和功放电源，超声波由压电式超声波换能器发出，使枪体内流动的水发生空化作用产生空化气泡；枪体将超声波的能量集中于出水口处，实现了超声波能量利用最大化，保证最佳清洁效果；

本发明采用水流斜侧方向进入的方式，让水流充分接触压电式超声波换能器，使清洗效果最大化。

附图说明

图1是本发明的原理图；

图2是本发明中超声空化除污的流程图；

图3是本发明中的结构图；

图4是本发明中超声波反射角度计算原理图；

图5是本发明工作的流程图。

附图标记含义，1-枪体；2-超声波换能器；3-出水口；4-功放电源；5-进水口；6-把手；7-聚能腔室；8-换能器腔室；9-头部；10-凹陷中部；11-尾部。

具体实施方式

以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要说明，若本发明实施例中有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......)，则其仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

实施例一

一种手持便携式超声波清洗装置，包括枪体1、超声波换能器2和把手6，枪体1内部开设腔室，枪体1左端开设出水口3，出水口3连通腔室；

超声波换能器2固定设置在腔室中，超声波换能器2头部9正对出水口3；

把手6上端固定连接枪体1下端，把手6开设进水口5，进水口5连通枪体1内部，把手6轴线所在直线与出水口3轴线所在水平面的夹角为钝角；

超声波换能器2发射的超声波经过腔室反射，使超声波能量汇聚于出水口3处。

进一步地，本实施例中腔室内开设聚能腔室7，聚能腔室7右端横截面为向右倒置的等腰梯形，换能器腔室8的头部9和凹陷中部10位于聚能腔室7中，超声波换能器2发射的超声波经过聚能腔室7右端反射，使超声波能量汇聚于出水口3处。

进一步地，本实施例中等腰梯形的腰所在直线与水平面的夹角，通过下式确定：

tanθ=Y/X=Z/(X+A+B+C)，

式中，θ为聚能腔室7右端反射的超声波到待清洗物体表面所在直线与水平面的夹角，X为出水口3到待清洗物体表面的横向距离，Y为出水口3的半径，Z为聚能腔室7右端内侧壁到超声波换能器2凹陷中部10中心的铅垂线距离，A为超声波换能器2头部9厚度，B为超声波换能器2凹陷中部10厚度的一半，C为超声波换能器2头部9距离出水口3的水平距离。

进一步地，本实施例中超声波换能器2轴线所在直线位于水平面上。

进一步地，本实施例中包括启动开关和功放电源4，超声波换能器2、启动开关和功放电源4串联。

进一步地，本实施例中腔室内开设换能器腔室8，换能器腔室8的截面上下边缘均为向外膨出的圆弧形状，换能器腔室8固定连接聚能腔室7右端，超声波换能器2的尾部11位于换能器腔室8中。

进一步地，本实施例中超声波换能器2为压电式超声波换能器。

本发明涉及一种手持便携式超声波清洗装置，本装置主要是针对超声波清洗器，采用创新设计结构方式，使得本发明变得便携，在无需水槽的情况下，实现对物体的超声波清洗，减少化学药剂使用，达到环保目的，并且在降低了能耗水耗情况下，也能达到相同甚至更好的清洗程度。

如图1所示，功放电源与压电式超声波换能器相连，将枪体套设在超声波换能器外围，侧向水流从把手的进水口进入枪体内并启动换能器工作，水流从出水口流出，从而清洗所需物品。

图2是本发明中超声空化除污过程图，水体通过超声机械振动使其内部压强发生变化，当压力降低时在待清洗物体工作表面的水体流体内部或者在一些流固界面上会出现结构断裂从而产生空化，当空化泡与待清洗物体表面接触时气泡增大并破裂，产生溃灭并产生强大的冲击力，冲击剥离污染物，污染物在强大冲击力下脱离原所在物体表面，实现对污垢层的清除，可以多次清洗进行空化作用。

图3是本发明中的结构示意图，利用水声传感器器测量出超声波最强处位于聚能腔室7内，超声波换能器2头部正对出水口3，超声波换能器2产生的声波，利用聚能腔室7的膨出部位进行反射到出水口3，使超声波能量汇聚于出水口3，从而令流出的水具有空化气泡，实现对物体清洗的效果。

把手为内部中空的柱状物，启动开关、压电式超声波换能器2和功放电源6上述部件在现有技术中可采用的型号很多，本领域技术人员可根据实际需求选用合适的型号，本实施例不再一一举例。

实施例二

图4是本发明超声波反射角度的原理图，压电式超声波换能器的凹陷中部向四周发射超声波，聚能腔室7的膨出部位向四周反射超声波，根据测量的各处的声强和距离进行计算，使聚能腔室7的膨出部位角度刚好能将超声波反射到出水口3处，据此具化获得聚能腔室7的膨出部位的弯曲程度以及压电式超声波换能器的安装位置。本实施例中，压电式超声波换能器的头部厚度为10mm，压电式超声波换能器的凹陷中部厚度为35mm，压电式超声波换能器的尾部厚度为45mm，出水口的高度设计为26mm，聚能腔室7的膨出部位到压电式超声波换能器的凹陷中部的垂直距离为36mm,设出水口到待清洗物体表面的横向距离为Xmm，聚能腔室7的膨出部位反射压电式超声波换能器的凹陷中部发射的超声波的反射角为α，聚能腔室7的膨出部位与水平面的夹角为β，发射的超声波到物体表面与水平面的夹角为θ；

测量得到距离压电式超声波换能器的头部处约25mm处声强最强，因此本实施例中设计出水口距离换能器头部25mm,则根据相似三角形，计算出聚能腔室7的膨出部位与水平面的夹角β和反射角α，如图4所示，

tanθ=13/X=36/(X+17.5+25+10),X=29.67mm,因此θ约为23.661°，α=90°-θ=66.339°，基于入射角等于反射角原理，β2=β1=β，β=α/2=33.170°；

基于上述参数，即可拟合出聚能腔室7的膨出部位的与水平面的夹角。

图5是本发明工作流程图，打开功放电源的开关，水流接通把手的进水口，本发明开始工作，枪体发射超声波汇聚到出水口处，清洗物品，其中实现超声波反射的聚能腔室用水声传感器探测全方位超声波声强，并加以计算最佳反射角及反射距离，使其集中在出水口处实现超声波能量利用率最大化。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种手持便携式超声波清洗装置，其特征在于，包括枪体（1）、超声波换能器（2）和把手（6），枪体（1）内部开设腔室，枪体（1）左端开设出水口（3），出水口（3）连通腔室；

超声波换能器（2）固定设置在腔室中，超声波换能器（2）头部（9）正对出水口（3）；

把手（6）上端固定连接枪体（1）下端，把手（6）开设进水口（5），进水口（5）连通枪体（1）内部，把手（6）轴线所在直线与出水口（3）轴线所在水平面的夹角为钝角；水流从进水口（5）斜侧方向进入的，让水流充分接触超声波换能器（2）；

超声波换能器（2）发射的超声波经过腔室反射，使超声波能量汇聚于出水口（3）处。

2.根据权利要求1所述的一种手持便携式超声波清洗装置，其特征在于，

腔室内开设聚能腔室（7），聚能腔室（7）右端横截面为向右倒置的等腰梯形，换能器腔室（8）的头部（9）和凹陷中部（10）位于聚能腔室（7）中，超声波换能器（2）发射的超声波经过聚能腔室（7）右端反射，使超声波能量汇聚于出水口（3）处。

3.根据权利要求2所述的一种手持便携式超声波清洗装置，其特征在于，

等腰梯形的腰所在直线与水平面的夹角，通过下式确定：

tanθ=Y/X=Z/(X+A+B+C)，

式中，θ为聚能腔室（7）右端反射的超声波到待清洗物体表面所在直线与水平面的夹角，X为出水口（3）到待清洗物体表面的横向距离，Y为出水口（3）的半径，Z为聚能腔室（7）右端内侧壁到压电式超声波换能器（2）凹陷中部（10）中心的铅垂线距离，A为压电式超声波换能器（2）头部（9）厚度，B为超声波换能器（2）凹陷中部（10）厚度的一半，C为超声波换能器（2）头部（9）距离出水口（3）的水平距离。

4.根据权利要求3所述的一种手持便携式超声波清洗装置，其特征在于，

超声波换能器（2）轴线所在直线位于水平面上。

5.根据权利要求1所述的一种手持便携式超声波清洗装置，其特征在于，

包括启动开关和功放电源（4），超声波换能器（2）、启动开关和功放电源（4）串联。

6.根据权利要求2所述的一种手持便携式超声波清洗装置，其特征在于，

腔室内开设换能器腔室（8），换能器腔室（8）固定连接聚能腔室（7）右端，超声波换能器（2）的尾部（11）位于换能器腔室（8）中。

7.根据权利要求1所述的一种手持便携式超声波清洗装置，其特征在于，

超声波换能器（2）为压电式超声波换能器。

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