CN212310298U - 一种超声波清洗系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种超声波清洗系统，其包括抽气单元和超声波清洗头，抽气单元包括空气放大器和第一气源，空气放大器上设置有主气流入口、主气流出口以及压缩气流入口，压缩气流入口通过管路与第一气源相连，主气流出口直接与大气相连，主气流入口通过管路与超声波清洗头相连。本实用新型吹扫清洁效率高，可以显著提高待清洗物体的表面清洁度，同时避免待清洗物体表面经过湿式清洗处理后产生大量杂质残留。

Description

一种超声波清洗系统

技术领域

本实用新型涉及液晶面板清洗设备技术领域，具体而言，涉及一种超声波清洗系统。

背景技术

目前在液晶行业中大多采用湿式清洗，但是在涂胶之后湿式清洗对胶层有破坏作用，增大了废品率；且在磨擦取向后，产生了大量的尘粒，用湿式清洗较为浪费资源，因为，湿式清洗需要大量的消耗品，如：纯净水、其它化学药剂等。在生产过程中进行喷衬垫料时，由于喷洒不当，容易造成不符合要求的玻璃板，而目前这些不合格的玻璃板当作废品处理，较为浪费。并且湿式清洗只能将其表面进行清洁，往往达不到理想的效果。

实用新型内容

为解决上述缺陷，本实用新型提供了一种超声波清洗系统，该系统吹扫清洁效率高，可以显著提高待清洗物体的表面清洁度，同时避免待清洗物体表面经过湿式清洗处理后产生大量杂质残留。

一种超声波清洗系统，其包括抽气单元和超声波清洗头，所述抽气单元包括空气放大器和第一气源，所述空气放大器上设置有主气流入口、主气流出口以及压缩气流入口，所述压缩气流入口通过管路与所述第一气源相连，所述主气流出口直接与大气相连，所述主气流入口通过管路与所述超声波清洗头相连。

于本实用新型的一种实施方式中，所述抽气单元还包括过滤器，所述主气流出口通过管路与所述过滤器相连。

于本实用新型的一种实施方式中，所述抽气单元还包括依次设置于所述空气放大器与所述第一气源之间管路上的第一流量型电气比例阀、第一数字式气体流量开关、第一压力型比例阀和第一电磁阀。

于本实用新型的一种实施方式中，所述超声波清洗系统还包括第二气源和进气单元，所述第二气源通过管路与所述超声波清洗头相连，所述进气单元包括依次设置于所述第二气源与所述超声波清洗头之间管路上的第二流量型电气比例阀、第二数字式气体流量开关、第二压力型比例阀和第二电磁阀。

于本实用新型的一种实施方式中，所述超声波清洗头包括：壳体，其一端设置有密封法兰，所述密封法兰内设置有接头；压力腔，其设置于所述壳体内，所述压力腔内安装有多个超声波发生器，所述超声波发生器底部设置有用于向待清洗的物体表面喷出气流的喷射狭缝；进气通道，其设置于所述压力腔的上侧，所述进气通道与所述超声波发生器相连通，所述进气通道通过所述接头与第二电磁阀相连；抽气组件，其设置于所述压力腔的侧部，所述抽气组件通过管路与所述空气放大器的主气流入口相连，所述抽气组件用于收集从待清洗的物体表面吹扫出的杂质。

于本实用新型的一种实施方式中，所述超声波发生器由数组空腔排布而成。

于本实用新型的一种实施方式中，所述喷射狭缝呈倾斜10-20°。

于本实用新型的一种实施方式中，所述超声波发生器包括依次连通的第一水平空腔、第一垂直流道、第二水平空腔、第二垂直流道和第三水平空腔。

于本实用新型的一种实施方式中，所述第一水平空腔的纵截面呈三角形；

于本实用新型的一种实施方式中，所述第二水平空腔、所述第三水平空腔的纵截面形状分别选自矩形、圆形、弧形和梯形中的任意一种。

于本实用新型的一种实施方式中，所述压力腔内安装有多个超声波发生器，相邻的所述超声波发生器之间设置有密封垫。

于本实用新型的一种实施方式中，所述抽气组件包括：至少一个真空腔，其设置于所述压力腔的一侧处，所述真空腔分别与所述压力腔的底部平行；所述真空腔底部分别设置有吸气狭缝；至少一个抽气通道，其分别设置于所述真空腔的上方并与其相连通，所述抽气通道通过管路与所述抽气单元相连。

综上所述，本实用新型提供一种超声波清洗系统，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型在抽气单元中设置空气放大器，采用少量压缩空气作为动力源，带动周围空气流动形成高压、高速气流，大大减少抽气耗气量，结构简单易用，降低清洗设备的使用成本。

(2)采用进气组件形成像气刀一样的气流薄片吹扫到待清洗的物体表面，然后利用抽气组件将颗粒状的杂质吸走，从而减少由于杂质残留而导致的待清洗的物体处理不良。本实用新型利用超声波气流对物体表面进行吹扫清洗，不与待清洗的物体直接接触，避免产品产生损伤。

(3)本实用新型针对直径2μm及以上尺寸的粉尘微粒，去除率可达到99.8％以上。

(4)不需要诸如高纯度气体或者化学溶剂等高成本的耗材，也不需要额外的烘干装置，降低了经济成本并缩短了生产周期。

(5)可根据待清洗玻璃基板的尺寸来选择合适的超声波清洗头长度，沿着流道出口流线均衡分布的超声波使得工件横向清洗性能保持一致。

(6)超声波发生器的性能持久不衰，使得该清洗系统在经过长期使用后也只需进行简单的清洗和维护。

附图说明

图1为本实用新型于一实施例中超声波清洗系统的组成示意图。

图2为本实用新型于另一实施例中超声波清洗系统的组成示意图。

图3为本实用新型于一实施例中超声波清洗头的立体结构示意图。

图4为本实用新型于一实施例中超声波清洗头仰视图。

图5为图1除去第一密封法兰后的超声波清洗头的主视图。

图6为图3除去第一密封垫后提供超声波清洗头的主视图。

图7为图4中压力腔立体结构示意图。

图8为图4中压力腔的主视图。

图9为喷射狭缝宽度与喷射狭缝离待清洗的物体表面垂直距离关系说明图。

图10为显微镜下待清洗物体在清洗前的表面图。

图11为显微镜下待清洗物体在清洗后的表面图。

图中，1、压缩空气供气系统；21、第一流量型电气比例阀；22、第一数字式气体流量开关；23、第一压力型比例阀；24、第一电磁阀；25、空气放大器；26、第一过滤器；3、超声波清洗头；31、壳体；311、第二密封法兰；312、第一密封法兰；3121、接头；313，314、连接管路；315、第一密封垫；32、进气组件；321、压力腔；322、超声波发生器；3221、空心轴；3222、腔体安装板；3223、第一水平空腔；3224、第一垂直流道；3225、第二水平空腔；3226、第二垂直流道；3227、第三水平空腔；3228、喷射狭缝；323、进气通道；324、第二密封垫；325、垫片；33、抽气组件；331、真空腔；332、抽气通道；35、待清洗的物体；41、第二过滤器；42、第二流量型电气比例阀；43、第二数字式气体流量开关；44、第二压力型比例阀；45、第二电磁阀；5、第一鼓风机；6、第二鼓风机。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种超声波清洗系统，应用于液晶面板行业，主要是采用超声波气流对物体表面进行吹扫清洗。其包括：第一气源、抽气单元、进气单元、第二气源和超声波清洗头3。

其中，第一气源用于为抽气单元提供压缩空气。

抽气单元包括空气放大器25、第一过滤器26、第一流量型电气比例阀21、第一数字式气体流量开关22、第一压力型比例阀23和第一电磁阀24。

在本实施例中，空气放大器25上设置有主气流入口、主气流出口以及压缩气流入口，主气流出口通过管路与第一过滤器26相连，主气流入口通过管路与超声波清洗头3相连。本实用新型选用的空气放大器25只用少量压缩空气作为动力源，带动周围空气流动形成高压、高速气流，流量可达到压缩空气流量的50倍。只需给空气放大器25一个较小的正压就使得超声波清洗头3的真空腔331内形成较大的负压，满足清洗需求，并且大大节约第一气源的气体消耗量，降低清洗成本。

优选地，第一过滤器26与空气放大器25相连，第一过滤器26对抽气单元即将排出的气体进行过滤，避免污染产线环境。

第一流量型电气比例阀21的进气管路与第一气源相连，第一流量型电气比例阀21的出气管路与第一数字式气体流量开关22的进气管路相连，第一数字式气体流量开关22的出气管路与第一压力型比例阀23的进气管路相连，第一压力型比例阀23的出气管路与第一电磁阀24的进气管路相连，第一电磁阀24的出气管路与空气放大器25的压缩气流入口相连。

这样一来，第一流量型电气比例阀21、第一压力型比例阀23调整气流大小。在本实施例中，第一流量型电气比例阀21设置于气体流向的上游，保证满足气体流量、压力双重需求。第一流量型电气比例阀21、第一压力型比例阀23的设置位置会影响到气流的流量和压力，以及气流稳定性。

并且，第一电磁阀24用来打开或关闭气流管路，第一电磁阀24设置位置可以根据实际情况进行调整，比如，电磁阀可以设置于第一气源与第一流量型电气比例阀21之间的管路上，也可以设置于第一流量型电气比例阀21的出气管路与第一数字式气体流量开关22之间。

进一步地，第一数字式气体流量开关22根据流量来指令系统的开关的，需设定上限或者下限，当流量达到此次限定值时，第一数字式气体流量开关22发出信号或报警，系统将运行或停止。

更进一步地，第一气源、第一过滤器26、第一流量型电气比例阀21、第一数字式气体流量开关22、第一压力型比例阀23和第一电磁阀24分别由PLC控制器进行电气控制，实现自动化操作。

进气单元包括第二过滤器41、第二流量型电气比例阀42、第二数字式气体流量开关43、第二压力型比例阀44和第二电磁阀45。进气单元为超声波清洗头3提供流量和压力合适的气流。

其中，第二过滤器41的进气管与第二气源相连，第二过滤器41的出气管与第二流量型电气比例阀42的进气管路相连，第二流量型电气比例阀42的出气管路与第二数字式气体流量开关43的进气管路相连，第二数字式气体流量开关43的出气管路与第二压力型比例阀44 的进气管路相连，第二压力型比例阀44的出气管路与第二电磁阀45的进气管路相连，第二电磁阀45的出气管路与超声波清洗头3相连。

这样一来，第二气源为进气组件32提供压缩空气。第二过滤器41对压缩空气进行过滤，避免气流对待清洗物体进行再次污染。

进一步地，第二流量型电气比例阀42、第二压力型比例阀44用于调整进气气流大小，在本实施例中，第二流量型电气比例阀42设置于气体流向的上游，保证满足气体流量、压力双重需求。第二流量型电气比例阀42、第二压力型比例阀44的设置位置会影响到气流的流量和压力以及气流稳定性。

进一步地，第二电磁阀45用于打开或关闭气流管路，第一电磁阀24设置位置可以根据实际情况进行调整。

进一步地，第二数字式气体流量开关43根据流量来指令系统的开关的，需设定上限或者下限，当流量达到此次限定值时，第二数字式气体流量开关43发出信号或报警，系统将运行或停止。

进一步地，第二气源、第二过滤器41、第二流量型电气比例阀42、第二数字式气体流量开关43、第二压力型比例阀44和第二电磁阀45分别由PLC控制器进行电气控制，实现自动化操作。

在本实施例中，第一气源、第二气源由产线的洁净干燥的压缩空气供气系统1按照分配比例进行提供。

另外，第一气源、第二气源可选用鼓风机。在其他实施例，如图2所示，抽气组件33的进气管路与第一鼓风机5相连，进气组件32的进气管路与第二鼓风机6相连。由第一鼓风机 5、第二鼓风机6分别为抽气组件33、进气组件32提供流量和压力均适合的气流。

下面详细介绍超声波清洗头3。如图3至图6所示，超声波清洗头3包括：壳体31、进气组件32和出气组件。超声波清洗头3采用进气组件32形成像气刀一样的气流薄片吹扫到待清洗的物体35表面，然后利用抽气组件33将颗粒状的杂质吸走，减少由于杂质残留而导致的待清洗的物体35处理不良。

其中，壳体31的一端设置有第一密封法兰312，另一端设置有第二密封法兰311，第一密封法兰312内设置有接头3121。第一密封法兰312、第二密封法兰311与壳体31之间分别设置有第一密封垫315。

以下为进气组件32的介绍。进气组件32包括压力腔321和设置于压力腔321上方并与其连通的进气通道323。其中，压力腔321设置于壳体31内，压力腔321内安装有超声波发生器322，超声波发生器322用于使从进气通道323中喷出的气流发生流激振荡。

进一步地，超声波发生器322由数组空腔排布而成。于本实施例中，如图7、图8所示，超声波发生器322包括空心轴3221、腔体安装板3222和腔体壳，空心轴3221的顶部紧靠进气通道323，空心轴3221通过通气孔与进气通道323相连通，空心轴3221内的空腔与腔体壳内部相连通。腔体安装板3222设置于腔体壳的两侧，腔体安装板3222的下方设置有垫片325，垫片325起到支撑住整个腔体壳的作用，使得空心轴3221紧靠进气通道323的通气孔，避免在气流在运动过程中漏气。腔体壳内部设置有依次连通的第一水平空腔3223、第一垂直流道3224、第二水平空腔3225、第二垂直流道3226、第三水平空腔3227和喷射狭缝3228，气流穿过腔体壳形成高频超声波，进而从喷射狭缝3228喷出，从喷射狭缝3228喷出的气流在待清洗物体上形成“气刀”，并将待清洗物体上污染物颗粒分离并悬浮在喷射的空气中，然后由抽气组件33吸走排出。

进一步地，第一水平空腔3223的纵截面呈三角形。第二水平空腔3225、第三水平空腔 3227的纵截面形状分别选自矩形、圆形、弧形和梯形中的任意一种。于本实施例中，第二水平空腔3225、第三水平空腔3227的纵截面形状分别为矩形。第二水平空腔3225、第三水平空腔3227纵截面形状可相同，亦可不同。在本实施例中，第二水平空腔3225、第三水平空腔3227的纵截面形状分别为矩形。

更进一步地，第一水平空腔231的高度与第一垂直流道232的高度比例为(1.2-2)：1，优选为1.5：1；第一水平空腔231的高度与第一垂直流道232的高度比例为(2.5-4)：1，优选为3.5：1。第二水平空腔233的高度与第一垂直流道232的高度比例为(0.8-2)：1，优选为1.2：1；第二水平空腔233的最大宽度与第一垂直流道232的高度比例为(1.5-3.5)：1，优选为2.5：1。第三水平空腔235的高度与第二垂直流道234的高度比例为(0.8-2)：1，优选为1.2：1；第三水平空腔235的最大宽度与第二垂直流道234的高度比例为(1.5-3.5)：1，优选为2.5：1。第二水平空腔233的高度与第三水平空腔235的高度的比例为1：(0.8-1.5)，优选为1：1.1。

并且，超声波发生器322底部设置有用于向待清洗的物体35表面喷出气流的喷射狭缝 3228。喷射狭缝3228呈倾斜设置，喷射狭缝3228的倾斜角度θ为10-20°。优选地，喷射狭缝3228的倾斜角度θ为15°。喷射狭缝3228的倾斜角度也可以根据实际的情况进行调整，均属于本实用新型的保护范围。

另外，研究获得，如图9所示，如果以喷射狭缝3228的缝隙宽度尺寸设为W，单位为mm，喷射狭缝3228的出口处与待清洗的物体35表面的垂直距离设为H，单位为mm，喷射狭缝3228的气流呈θ角倾斜喷射而出然后对微粒进行清洗，喷射气流的倾斜到达待清洗的物体35的长度为S，单位为mm，经过计算喷射气流的倾斜的长度S为喷射狭缝3228的缝隙宽度尺寸W的12-16倍时，除尘效率最高，即可得到S/16≤W≤S/12的范围，通过S＝H/cosθ，进而推断出W、H将满足下述算式：H/(16×cosθ)≤W＜H/(12×cosθ)时除尘效率最佳。

优选地，H＝2.5-3mm，进而根据上述算式选择喷射狭缝3228的缝隙宽度尺寸W的大小。

进一步地，从压力腔321的喷射狭缝3228气流到达待清洗表面的平均流速为80-200m/s，进一步优选地，平均流速为80-105m/s、110-115m/s、120-135m/s。

超声波发生器322排布了数组空腔的变截面空气流道，不断流经流道的气体使空腔产生流激振荡，进而产生了频率超过20KHZ的超声波。

压力腔321内安装有至少一个平行排布的超声波发生器322，根据待清洗物体的大小规格选择超声波发生器322的数量。于本实施例中，如图4所示，压力腔321内安装有十个平行排布的超声波发生器322，每个超声波发生器322独立产生超声波气流对待清洗物体进行清洗，相邻的超声波发生器322之间设置有第二密封垫324，起到密封、隔断作用。

进气通道323设置于压力腔321的上侧，在本实施例中，进气通道323与每个超声波发生器322之间分别设置有大小均一的通气孔，并且进气通道323通过通气孔与超声波发生器 322相连通，进气通道323通过安装于密封法兰上的接头3121与进气管相连。

在其他实施例中，进气通道323与每个超声波发生器322之间分别设置有通气孔，沿着远离进气管的方向通气孔的直径逐渐增大，使得各个超声波发生器322的进气压力更加均衡，保证整体的清洗效果。

进一步地，沿着远离进气管的方向通气孔的编号依次为1、2、3……n，相邻的通气孔之间的直径差R'＝0.4-0.5mm。例如，最靠近进气管的通气孔的直径为16mm，沿着远离进气管的方向第二个通气孔的直径为16.4mm，第三个通气孔的直径为16.8mm，第四个通气孔的直径为17.2mm，依次类推。相应地，每个超声波发生器322顶部的空心轴3221与通气孔的连接处直径也相应的逐渐增大，空心轴3221内的空腔结构呈圆柱形或者圆锥形。

下面介绍抽气组件，如6所示，抽气组件设置于压力腔321的侧部，抽气组件33，34通过管路与空气放大器25的主气流入口相连，抽气组件33，34用于收集从待清洗的物体35表面吹扫出的杂质。

于本实施例中，抽气组件33分别包括两个真空腔331和两个抽气通道332。两个真空腔 331分别对称设置于压力腔321的两侧，每个真空腔331分别与压力腔321的底部平行；每个真空腔331底部分别设置有吸气狭缝。两个真空腔331的设计很好地避免了灰尘微粒的逃逸。并且，两个抽气通道332分别设置于相对应的真空腔331的上方并与其相连通，抽气通道332分别通过连接管路313，314与抽气单元相连，使得抽气单元能够通过抽气通道332使真空腔331内产生负压。

进一步地，真空腔331纵截面形状呈倾斜的水滴形。真空腔331的宽度随着气流的方向逐步的增加，使得微粒快速进入真空腔331，同时避免微粒飞散、逃逸。水滴形的真空腔331 与抽气单元的配合使得集尘率达到100％。

超声波清洗头3的压力腔321在玻璃基板表面可以产生较大的清洁力，很容易将悬浮在待清洗物体表面上直径为2-50μm的微粒，然后利用抽气组件33将颗粒状的杂质吸走，减少由于杂质残留而导致的待清洗物体处理不良，去除率达到98-99.8％。比如：将悬浮有直径为 2μm微粒的待清洗物体进行测试，待清洗物体在清洗前表面如图10所示，待清洗物体在清洗后表面如图11所示，经过程序计算得到直径为2μm微粒去除率达到99.8％。

在超声波清洗系统中，超声波发生器322设置于压力腔321内，其实质为经过特殊设计的变截面空气流道，而空气流道的变截面流道内又是由其内数组空腔排布实现，最后从喷射狭缝3228喷射出来。待清洗物体表面粘附的污染微粒在高速气流和超声波的共同作用下从表面分离后实现再悬浮，然后由真空腔331吸走。本实用新型的结构设计防止二次扬尘，确保再悬浮微粒能被顺利吸入超声波清洗头3的真空腔，可以实现待清洗物体表面微粒的去除。

以上仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声波清洗系统，其特征在于，其包括抽气单元和超声波清洗头，所述抽气单元包括空气放大器和第一气源，所述空气放大器上设置有主气流入口、主气流出口以及压缩气流入口，所述压缩气流入口通过管路与所述第一气源相连，所述主气流出口直接与大气相连，所述主气流入口通过管路与所述超声波清洗头相连。

2.根据权利要求1所述的超声波清洗系统，其特征在于，所述抽气单元还包括过滤器，所述主气流出口通过管路与所述过滤器相连。

3.根据权利要求1所述的超声波清洗系统，其特征在于，所述抽气单元还包括设置于所述空气放大器与所述第一气源之间管路上的第一流量型电气比例阀、第一数字式气体流量开关、第一压力型比例阀和第一电磁阀。

4.根据权利要求1所述的超声波清洗系统，其特征在于，所述超声波清洗系统还包括第二气源和进气单元，所述第二气源通过管路与所述超声波清洗头相连，所述进气单元包括设置于所述第二气源与所述超声波清洗头之间管路上的第二流量型电气比例阀、第二数字式气体流量开关、第二压力型比例阀和第二电磁阀。

5.根据权利要求4所述的超声波清洗系统，其特征在于，所述超声波清洗头包括：

壳体，其一端设置有密封法兰，所述密封法兰内设置有接头；

压力腔，其设置于所述壳体内，所述压力腔内安装有多个超声波发生器，所述超声波发生器底部设置有用于向待清洗的物体表面喷出气流的喷射狭缝；

进气通道，其设置于所述压力腔的上侧，所述进气通道与所述超声波发生器相连通，所述进气通道通过所述接头与第二电磁阀相连；

抽气组件，其设置于所述压力腔的侧部，所述抽气组件通过管路与所述空气放大器的主气流入口相连，所述抽气组件用于收集从待清洗的物体表面吹扫出的杂质。

6.根据权利要求5所述的超声波清洗系统，其特征在于，所述超声波发生器由数组空腔排布而成。

7.根据权利要求5所述的超声波清洗系统，其特征在于，所述超声波发生器包括依次连通的第一水平空腔、第一垂直流道、第二水平空腔、第二垂直流道和第三水平空腔。

8.根据权利要求7所述的超声波清洗系统，其特征在于，所述第一水平空腔的纵截面呈三角形；

和/或，所述第二水平空腔、所述第三水平空腔的纵截面形状分别选自矩形、圆形、弧形和梯形中的任意一种。

9.根据权利要求5所述的超声波清洗系统，其特征在于，所述压力腔内安装有多个超声波发生器，相邻的所述超声波发生器之间设置有密封垫。

10.根据权利要求5所述的超声波清洗系统，其特征在于，所述抽气组件包括：

至少一个真空腔，其设置于所述压力腔的一侧处，所述真空腔分别与所述压力腔的底部平行；所述真空腔底部分别设置有吸气狭缝；

至少一个抽气通道，其分别设置于所述真空腔的上方并与其相连通，所述抽气通道通过管路与所述抽气单元相连。

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