CN212357643U - 一种纺织用的超声清洗装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种纺织用的超声清洗装置，包括清洗槽，设在清洗槽底部对清洗槽中的清洗液进行加热的加热板和产生超声波的换能器，所述换能器与设在清洗槽一侧的超声波发生器电连接，所述超声波发生器和加热板与电源电连接，所述清洗槽内设有用于挂纺织品的挂架，结构简单，有效的提高清洗的效率，同时不会对清洗的人员造成损害。

Description

一种纺织用的超声清洗装置

技术领域

本实用新型涉及一种纺织用的超声清洗装置。

背景技术

近年来，随着我国对制造业生产过程中环保要求的不断提高，工业生产过程中清洗污染的问题越来越受到环保部门的重视，随之对清洗方式就有了更高的要求。因此，根据工业生产实际要求，越来越多的清洗技术也逐渐发展起来。传统洗衣机采用无差别清洗模式，且对顽固污渍洗净率低、织物磨损程度高、耗水量大、过分依赖洗涤产品，容易造成环境污染等问题。

而且传统的洗衣机在对一些放射性污染过后的衣物进行清洗时容易对清洗人员造成一定的伤害，同时在对一些油渍、锈渍等进行清洗时需要的时间比较多，清洗效率低下。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的是提供一种能够快速的对纺织物进行清洗，且清洗方便的纺织用的超声清洗装置。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案，一种纺织用的超声清洗装置，包括清洗槽，设在清洗槽底部对清洗槽中的清洗液进行加热的加热板和产生超声波的换能器，所述换能器与设在清洗槽一侧的超声波发生器电连接，所述超声波发生器和加热板与电源电连接，所述清洗槽内设有用于挂纺织品的挂架。

所述清洗槽的一侧的控制组件，所述控制组件包括数码管、主控器、LED显示器和按键，所述清洗槽内设有用于检测清洗槽内的温度的温度传感器与主控器的输入端电连接，所述数码管和LED显示器与主控器的输出端电连接，所述按键与主控器的输入端电连接；

所述电源通过降压模块分别与主控器、加热板和超声波发生器电连接，所述主控器的输出端分别通过继电器与加热板和超声波发生器电连接。

所述超声波发生器包括振荡器电路、放大电路和匹配电路，所述电源分别与振荡器电路和放大电路连接，所述振荡器电路、放大电路和匹配电路依次连接，所述匹配电路与换能器电连接。

所述清洗槽外设有一层绝缘层。

所述挂架包括周向面设有挂齿的挂架筒，所述的挂架筒的两侧与清洗槽活动连接。

本实用新型的有益效果是：超声波发生器通过换能器发生的超声波在清洗液中传播时会产生正负交变的声压，冲击清洗件，同时由于非线形效应会产生声流和微声流，而超声空化在固体和液体界面上会产生高速的微声流，所有这些作用能够破坏污物，除去或削弱边界污层，增加搅拌、扩散作用，加速可溶性污物的溶解，强化化学清洗剂的清洗作用；液体能浸到声场存在的地方都有清洗作用，而且清洗速度快、质量高，特别适合于清洗件表面形状复杂，如空穴、狭缝等的细致清洗；对一般的除油、防锈、磷化等工艺过程，在超声波作用下只需两三分钟即可完成，其速度比传统方法可提高几倍到几十倍，清洁度也达到高标准；在某些场合下可以用水剂代替有机溶剂进行清洗，或降低酸碱的浓度；对于一些有损人体健康的清洗，如清洗放射性污物可以实现遥控和自动化清洗。

附图说明

图1是本实用新型的正视结构示意图；

图2是本实用新型的侧视结构示意图；

图3是本实用新型控制框图；

图4是本实用新型中超声波发生器电连接框图；

图5是本实用新型中振荡器电路的电路图；

图6是本实用新型中低压驱动电路图；

图7是本实用新型中放大电路图；

图8是本实用新型中的匹配电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例1

如图1和图2所示一种纺织用的超声清洗装置，包括清洗槽1，设在清洗槽1底部对清洗槽1中的清洗液进行加热的加热板2和产生超声波的换能器3，所述换能器3与设在清洗槽1一侧的超声波发生器4电连接，所述超声波发生器4和加热板2与电源电连接，所述清洗槽1内设有用于挂纺织品的挂架5。所述的清洗槽1的一侧设有出水阀，能够将清洗槽中清洗后的污水排出，所述的挂架包括周向面设有挂齿的挂架筒，所述的挂架筒的两侧与清洗槽1活动连接，设有的挂齿能保证将清洗的纺织品能够放入到清洗槽中，方便纺织品的清洗和取出，同时在所述的清洗槽外设有一层绝缘层6，所述加热板的发热材料采用电热合金丝，清洗槽是由铸铝材料制成，所述加热板在加热时，电流通过电热合金丝，电热合金丝就会发热，将电能转换为热能，并传导给外层的壳体。铸铝加热板设计有绝缘材料，保证电热合金丝工作时的电流不会使用者造成安全隐患。

具体在进行工作时，换能器3将超声频电能转换成机械振动并通过清洗槽壁向盛在槽中的清洗液辐射超声波，存在于液体中的微气泡(称为空化核)在声波的作用下振动，当声压或声强达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合。在气泡闭合时，产生冲击波，在气泡周围产生10一10Pa的压力及局部高温，这种物理现象称为超声空化。空化所产生的巨大压力能破坏不溶性污物而使它们分散于溶液中；蒸汽型空化对污垢层的直接反复冲击，一方面破坏污物与清洗件表面的吸附，另一方面也会引起污物层的疲劳破坏而脱离；气体型气泡的振动对固体表面进行擦洗，污层一旦有缝可钻，气泡还能“钻入”裂缝作振动，使污垢脱落；由于空化作用，两种液体在界面迅速分散而乳化，当固体粒子被油污裹着而附在清洗件表面时，油被乳化，固体粒子自行脱落。超声在清洗液中传播时会产生正负交变的声压，冲击清洗件，同时由于非线形效应会产生声流和微声流，而超声空化在固体和液体界面上会产生高速的微声流，所有这些作用能够破坏污物，除去或削弱边界污层，增加搅拌、扩散作用，加速可溶性污物的溶解，强化化学清洗剂的清洗作用。

所述超声波发生器将40Hz的交流电转换成超声频电振荡信号后，通过电缆输送给超声换能器。清洗槽是盛放清洗液和被清洗零部件的容器。

为了实现超声波清洗的高效率，应当选择最佳的声强、频率及清洗槽声场分布等参数。工作频率选在20-40kHz之间。低频声波的空化气泡大、数量少，易于清洗较粗糙物品。高频声波空化气泡小、数量多，易于清洗精细且形状复杂的物品。本超声波清洗机用于清洗较粗糙的生活用具，所以采用低频20kHz。清洗液采用碳氢清洗液，碳氢清洗液具有以下特点：清洗性能好，蒸发损失小，无毒，材料相容性好，不破坏环境，价格便宜。

实施例2

在实施例1的基础上，为了实现在清洗时能够进行自动超声波清洗，如图3所示的所述清洗槽1的一侧的控制组件7，所述控制组件7包括数码管、主控器、LED显示器和按键，所述清洗槽1内设有用于检测清洗槽1内的温度的温度传感器与主控器的输入端电连接，所述数码管和LED显示器与主控器的输出端电连接，所述按键与主控器的输入端电连接；

所述电源通过降压模块分别与主控器、加热板2和超声波发生器4电连接，所述主控器的输出端分别通过继电器与加热板2和超声波发生器4电连接。

所述的电源采用220V50Hz交流电，控制器采用STM32系列产品基于超低功耗的ARMCortex-M3处理器内核，采用意法半导体独有的两大节能技术:130nm专用低泄漏电流制造工艺和优化的节能架构，提供业界领先的节能性能。该系列属于意法半导体阵容强大的32位STM32微控制器产品家族，在72MHz时消耗36mA(所有外设处于工作状态)，待机时下降到2μA；

具体参数如下：

内核:ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作频率72MHz，1.25DMIPS/MHz。单周期乘法和硬件除法。

存储器:片上集成32-512KB的Flash存储器。6-64KB的SRAM存储器。

时钟、复位和电源管理:2.0-3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压。上电复位、掉电复位和可编程的电压探测器。4-16MHz的晶振。内嵌出厂前调校的8MHz RC振荡电路。内部40kHz的RC振荡电路。用于CPU时钟的。带校准用于RTC的32kHz的晶振。

低功耗:3种低功耗模式:休眠，停止，待机模式。为RTC和备份寄存器供电的VBAT。

调试模式:串行调试(SWD)和JTAG接口。

DMA:12通道DMA控制器。支持的外设:定时器，ADC，DAC，SPI，IIC和UART。

3个12位的us级的A/D转换器(16通道):A/D测量范围:0-3.6V。双采样和保持能力。片上集成一个温度传感器。

2通道12位D/A转换器:STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103xE独有。

最多高达112个的快速I/O端口:根据型号的不同，有26，37，51，80，和112的I/O端口，所有的端口都可以映射到16个外部中断向量。除了模拟输入，所有的都可以接受5V以内的输入。

最多多达11个定时器:4个16位定时器，每个定时器有4个IC/OC/PWM或者脉冲计数器。2个16位的6通道高级控制定时器:最多6个通道可用于PWM输出。2个看门狗定时器(独立看门狗和窗口看门狗)。Systick定时器:24位倒计数器。2个16位基本定时器用于驱动DAC。

最多多达13个通信接口:2个IIC接口(SMBus/PMBus)。5个USART接口。3个SPI接口，两个和IIS复用。CAN接口。USB 2.0全速接口。SDIO接口。

所述温度传感器测温范围是-55℃-+125℃，而该设计所需要的温度范围是0-60摄氏度。在-10～+85℃范围内,精度为±0.5℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。

温度传感器可编程的分辨率为9～12位，温度转换为12位数字格式最大值为750毫秒，用户可定义的非易失性温度报警设置，应用范围包括恒温控制、工业系统、消费电子产品温度计、或任何热敏感系统。由于DS18B20是一条口线通信，所以中央微处理器与DS18B20只有一个一条口线连接。为读写以及温度转换可以从数据线本身获得能量，不需要外接电源；因为每一个DS18B20的包含一个独特的序号，多个ds18b20s可以同时存在于一条总线。这使得温度传感器放置在许多不同的地方；它的用途很多，包括空调环境控制，感测建筑物内温设备或机器，并进行过程监测和控制。

所述数码管一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。能显示4个数码管叫四位数码管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元(多一个小数点显示)；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。如图所示，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。

具体在使用时，首选进行初始化，然后所述温度传感器用于采集清洗槽中的温度，并将采集到的温度传送给控制器，控制器将传感器采集到的温度通过数码管进行显示，同时通过按键对清洗的温度进行设置，然后开启加热板对清洗槽内的清洗液进行加热，同时开启超声波发生器对纺织品进行清洗，在清洗过程中按照时间加热，确定清洗时间，知道清洗结束，完成整个超声波清洗的智能清洗。

具体的如图4所示所述的超声波发生器的电路包括振荡器电路、放大电路和匹配电路，所述电源分别与振荡器电路和放大电路连接，所述振荡器电路、放大电路和匹配电路依次连接，所述匹配电路与换能器3电连接。

所述振荡器电路如图5所示采用由开关稳压块TL494构成的振荡器，将

由于频率选为20kH_Z由上公式得RC＝0.5958×10^-6S^-1,振荡器输出方波的占空比是换能器产生的超声波强度的决定因素。通过给TL494的4脚加以一定的直流电压就可实现占空比调整。定时元件由电容C、电阻R1和电位器R2构成，调节电位器R2即可实现频率的调整。本机供电电源为12V，采用的是推挽工作方式。电阻R3(10kQ)和电位器R4(10kQ)构成分压电路，死区时间控制端的电位应界于2.5～5V之间。调节电位器R4亦可实现超声波的强度调节。

超声波放大器的作用是将振荡信号放大至所需电平。放大部分可以是单级的，也可以是多级的，主要看输出功率的需要；早期的超声波发生器使用电子管做放大器件，现在则普遍采用晶体管(三极管、场效应管和IBGT器件)。近年来越来越多的厂家采用功率集成电路做超声波发生器的放大器件。目前工业上广泛使用的超声波发生器基本上被晶体管电路垄断。与电子管发生器相比，晶体管发生器的优点在于体积小、重量轻、效率高。但从另一方面讲由于受到方向击穿电压、最大集电极电流、最大集电极耗散功率参数的限制，通常一对晶体管的最大输出功率只能达到百瓦级。要提高晶体管发生器的输出能力，除了有赖于高性能器件外，还必须采用高效率的电路。传统的甲类、乙类、丙类放大器是把有源器件作为电流源工作。在这些放大器中，晶体管工作在伏安特性曲线的有源区。集电极电流受基极激励信号控制作相应变化。

本机采用如图6所示的高压小电流功放电路，由两只三极管和耦合变压器构成，见图6。为了避免两只功放管同时导通，导致内部功耗增加，两管的导通时间必须错开，使它们在交替工作时有一段同时截止的时间。为此，三极管P1和P2对振荡器的输出作反相处理，三极管选用PNP型的8550。低压驱动电路所用的电源是直流12V，而功放电路的电源是交流220V，在三极管后加入一个耦合变压器，完成高低压隔离的任务。

如图7所示放大电路两个VMOS功率场效应管2SK791构成。具有线性度高、频率响应好、开关速度快等优点，是理想的开关元件。

如图8所示的匹配电路有放大器与负载之间的匹配只牵涉到阻抗变换，而超声波发生器与负载之间的匹配则除了阻抗变换之外，还有一项很重要的内容-调谐，即选用一定值的阻抗元件，使之在工作频率上与负载中的电抗成分谐振。只有在同时进行了阻抗变换和调谐之后，整个系统才算是达到了匹配，换能器才能正常工作。

超声波清洗机中的匹配电路是将发生器输出的电能送往换能器的通道。匹配电路虽然结构简单(通常只有一个匹配电感)，却具有重要作用。相同型号的清洗机，匹配调得好的清洗效果好；匹配调得差的则清洗效果差。对同一台机器而言，如果工作一段时间后清洗效果变差，或者换能器经过更换，都需要重新调整匹配。与一般电子设备的匹配有所不同，超声清洗机的匹配除了要解决变阻问题(即变换负载的阻值，使之与发生器的最佳负载值相等)外，还要解决调谐问题，即用匹配电感的感抗抵消换能器的容抗，使换能器呈纯阻性。

以上实施例仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种纺织用的超声清洗装置，其特征在于，包括清洗槽(1)，设在清洗槽(1)底部对清洗槽(1)中的清洗液进行加热的加热板(2)和产生超声波的换能器(3)，所述换能器(3)与设在清洗槽(1)一侧的超声波发生器(4)电连接，所述超声波发生器(4)和加热板(2)与电源电连接，所述清洗槽(1)内设有用于挂纺织品的挂架(5)。

2.根据权利要求1所述的一种纺织用的超声清洗装置，其特征在于，所述清洗槽(1)的一侧的控制组件(7)，所述控制组件(7)包括数码管、主控器、LED显示器和按键，所述清洗槽(1)内设有用于检测清洗槽(1)内的温度的温度传感器与主控器的输入端电连接，所述数码管和LED显示器与主控器的输出端电连接，所述按键与主控器的输入端电连接；

所述电源通过降压模块分别与主控器、加热板(2)和超声波发生器(4)电连接，所述主控器的输出端分别通过继电器与加热板(2)和超声波发生器(4)电连接。

3.根据权利要求1所述的一种纺织用的超声清洗装置，其特征在于，所述超声波发生器(4)包括振荡器电路、放大电路和匹配电路，所述电源分别与振荡器电路和放大电路连接，所述振荡器电路、放大电路和匹配电路依次连接，所述匹配电路与换能器(3)电连接。

4.根据权利要求1所述的一种纺织用的超声清洗装置，其特征在于，所述清洗槽(1)外设有一层绝缘层(6)。

5.根据权利要求1所述的一种纺织用的超声清洗装置，其特征在于，所述挂架(5)包括周向面设有挂齿的挂架筒，所述的挂架筒的两侧与清洗槽(1)活动连接。

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