本發(fā)明涉及一種清洗技術(shù)，尤其是一種超聲波清洗技術(shù)，具體地說(shuō)是一種利用壓電陶瓷高頻變形產(chǎn)生超生波的可變頻便攜式超聲波清洗器。

背景技術(shù)：

超聲波清洗具有其他傳統(tǒng)清洗方式無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)—清洗效果好、高一致性、高效率、低成本、低勞動(dòng)強(qiáng)度和環(huán)境友好。傳統(tǒng)的果蔬清洗機(jī)一般采用噴淋式、毛刷式、滾筒式等結(jié)構(gòu)形式，其中噴淋式清洗機(jī)耗水量大，對(duì)形狀復(fù)雜清洗物存在清洗盲區(qū)，去污效果不佳; 毛刷式和滾筒式清洗機(jī)只適用于根莖類(lèi)果蔬的清洗，對(duì)葉類(lèi)蔬菜和鮮嫩水果損傷較大。以上傳統(tǒng)清洗機(jī)均存在適應(yīng)性差、效果差、能耗高、功能單一等諸多不足，不能兼用于果蔬、餐具，且無(wú)法滅菌、降解殘留農(nóng)藥。與此相對(duì)應(yīng)的超聲波清洗具有清洗效果好、高一致性、高效率、低成本、低勞動(dòng)強(qiáng)度和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。

超聲波在液體中傳播時(shí), 由于非線性作用, 會(huì)產(chǎn)生聲空化。在空化氣泡突然閉合時(shí)發(fā)出的沖擊波可在其周?chē)a(chǎn)生上千個(gè)大氣壓力, 對(duì)污層的直接反復(fù)沖擊, 一方面破壞污物與清洗件表面的吸附, 另一方面也會(huì)引起污物層的破壞而脫離清洗件表面并使它們分散到清洗液中。氣泡的振動(dòng)也能對(duì)固體表面進(jìn)行擦洗。氣泡還能“鉆入”裂縫中做振動(dòng), 使污物脫落。對(duì)于有油脂性污物, 由于超聲空化作用, 兩種液體在界面迅速分散而乳化, 當(dāng)固體粒子被油污裹著而粘附在清洗件表面時(shí), 油被乳化, 固體粒子即脫落。空化氣泡在振動(dòng)過(guò)程中會(huì)使液體本身產(chǎn)生環(huán)流, 即所謂聲流。它可使振動(dòng)氣泡表面存在很高的速度梯度和粘滯應(yīng)力, 促使清洗件表面污物的破壞和脫落, 超聲空化在固體和液體表面上所產(chǎn)生的高速微射流能夠除去或削弱邊界污層, 腐蝕固體表面, 增加攪拌作用, 加速可溶性污物的溶解, 強(qiáng)化化學(xué)清洗劑的清洗作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的超聲清洗設(shè)備體積大，且超聲波需穿過(guò)清洗箱體進(jìn)入清洗液中存在超聲損耗大，超聲頻率固定，不能根據(jù)清洗對(duì)象使用不同的模態(tài)進(jìn)行有針對(duì)性清洗的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種體積小、便于攜帶、可直接放入各類(lèi)清洗容器中對(duì)不同的清洗對(duì)象使用不同的清洗模態(tài)進(jìn)行清洗的可變頻便攜式超聲波清洗器。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種可變頻便攜式超聲波清洗器，它包括振動(dòng)體1、第一壓電陶瓷片2、正電極3、第二壓電陶瓷片4、負(fù)電極5、基座6、電源盒7、電路板8、充電電池9和預(yù)緊力螺釘10，其特征是所述的振動(dòng)體1、第一壓電陶瓷片2、正電極3、第二壓電陶瓷片4、負(fù)電極5和基座6通過(guò)預(yù)緊力螺釘10連接成一個(gè)能同時(shí)發(fā)生微變形并產(chǎn)生超聲振動(dòng)的整體結(jié)構(gòu)，第一壓電陶瓷片2和正電極3電氣連接，第二壓電陶瓷片4和負(fù)電極5電氣連接；電源盒7與基座6相連，充電電池9、電路板8安裝在電源盒7中；電路板8能產(chǎn)生不同頻率的高頻信號(hào)并施加到正電極3和負(fù)電極5，從而驅(qū)動(dòng)第一壓電陶瓷片2和第二壓電陶瓷片4同時(shí)產(chǎn)生伸縮效應(yīng)，激勵(lì)浸沒(méi)在清洗液中的振動(dòng)體1產(chǎn)生共振，使振動(dòng)體1工作在對(duì)應(yīng)的變形模態(tài)下，向外釋放不同的超聲波，超聲波激勵(lì)附近的液體產(chǎn)生空化作用，空化后破碎的微氣泡產(chǎn)生足夠的能量將浸泡在液體中的目標(biāo)物表面的污物清洗掉。

所述的振動(dòng)體1由球體部分與柱體部分組成，球冠部分位于振動(dòng)體不與第一壓電陶瓷片2相接觸的一端上，在柱體部分的表面設(shè)有使用產(chǎn)生模態(tài)變形，提高清洗效果的環(huán)形齒狀結(jié)構(gòu)。

所述的齒狀結(jié)構(gòu)的齒形為矩形齒、弧形齒、漸開(kāi)線形齒、梯形齒或三角形中的一種或幾種的組合。

所述的振動(dòng)體的柱體部分的外形直徑為35毫米，球體部分為半球體，球徑為10毫米，齒狀結(jié)構(gòu)為矩形齒，數(shù)量為16個(gè)，均勻布置在柱體軸向上，矩形齒的齒寬為1毫米，齒間距為1毫米，齒高為2.5毫米。

振動(dòng)體1在40Khz、70Khz和90Khz的驅(qū)動(dòng)信號(hào)下產(chǎn)生不同的模態(tài)共振，從而產(chǎn)生40Khz、70Khz和90Khz三種超聲波，這三種超聲波分別對(duì)不同的清洗目標(biāo)進(jìn)行清洗，能提高清洗效率和清洗效果；在40Khz驅(qū)動(dòng)信號(hào)下產(chǎn)生的模態(tài)為整體伸縮模態(tài)，即內(nèi)部圓柱結(jié)構(gòu)和外部齒狀結(jié)構(gòu)的伸縮狀態(tài)一致，即產(chǎn)生整體伸長(zhǎng)或者壓縮；在70Khz驅(qū)動(dòng)信號(hào)下產(chǎn)生的模態(tài)為內(nèi)部圓柱壓縮時(shí)，外部齒向球狀頭一側(cè)翻出，內(nèi)部圓柱伸長(zhǎng)時(shí)外部齒向另外一側(cè)收縮；在90Khz驅(qū)動(dòng)信號(hào)下產(chǎn)生的模態(tài)為內(nèi)部圓柱壓縮時(shí)，外部齒從中間分為兩部分分別向兩端翻出，內(nèi)部圓柱伸長(zhǎng)時(shí)，外部齒同時(shí)從兩端向中間收縮。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的可變頻率的便攜式超聲波清洗器具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，沒(méi)有清洗箱體，放入任意水槽中打開(kāi)開(kāi)關(guān)即可產(chǎn)生超聲波；同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)可以調(diào)節(jié)電源產(chǎn)生的信號(hào)頻率，從而改變清洗器的振動(dòng)頻率，進(jìn)而改變清洗器產(chǎn)生的超聲波頻率。

本發(fā)明通過(guò)壓電陶瓷片的伸縮變形激發(fā)振動(dòng)體的伸縮變形，使得清洗器產(chǎn)生超聲波，在液體中對(duì)目標(biāo)進(jìn)行清洗。主要實(shí)現(xiàn)了：

1、壓電陶瓷片直接驅(qū)動(dòng)振動(dòng)體振動(dòng)，在液體中產(chǎn)生超聲波，實(shí)現(xiàn)了超聲波清洗器的小型化。

2、振動(dòng)體表面的齒狀和凹槽結(jié)構(gòu)有助于在液體中超聲波的產(chǎn)生和對(duì)周?chē)后w的超聲空化作用。

3、通過(guò)改變電路板的驅(qū)動(dòng)頻率，使得振動(dòng)體產(chǎn)生不同頻率的振動(dòng)模態(tài)，從而產(chǎn)生不同頻率的超聲波，可以針對(duì)不同的目標(biāo)進(jìn)行清洗，提高清洗效果。

本發(fā)明的便攜式超超拔清洗器與傳統(tǒng)超聲波清洗機(jī)相比還具有以下特點(diǎn)：

1、傳統(tǒng)的超聲波清洗機(jī)雖然采用了超聲換能器，但是是將超聲換能器放置在儲(chǔ)水槽側(cè)面或者底部。超聲換能器振動(dòng)產(chǎn)生的超聲波通過(guò)箱體傳導(dǎo)至液體中然后對(duì)目標(biāo)進(jìn)行清洗，這樣的傳導(dǎo)過(guò)程中超聲波會(huì)有衰減，清洗效率會(huì)下降。而本發(fā)明的便攜式超聲波清洗器是直接將換能器放置在液體中，通電后換能器產(chǎn)生的超聲波直接在液體中傳導(dǎo)，并產(chǎn)生空化作用，進(jìn)而清洗目標(biāo)。

2、傳統(tǒng)的超聲波清洗器一般采用的是固定頻率的超聲波對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行清洗，而本發(fā)明的清洗器則是利用了振動(dòng)體特殊的結(jié)構(gòu)形式，分別在頻率為40Khz、70Khz和90Khz左右的驅(qū)動(dòng)信號(hào)下產(chǎn)生不同的模態(tài)共振，從而產(chǎn)生40Khz、70Khz和90Khz三種超聲波，這三種超聲波可以分別對(duì)不同的清洗目標(biāo)進(jìn)行清洗，提高了清洗效率和清洗效果。

3、本發(fā)明的振動(dòng)體前端是圓弧型結(jié)構(gòu)，減小了振動(dòng)體在液體中振動(dòng)時(shí)的阻力，同時(shí)周?chē)旋X狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)不僅增加了液體與振動(dòng)體的接觸面積，同時(shí)保證了振動(dòng)體在40Khz、70Khz和90Khz左右的驅(qū)動(dòng)信號(hào)下產(chǎn)生40Khz、70Khz和90Khz對(duì)應(yīng)的模態(tài)。

本發(fā)明體積小，攜帶方便，能在各種容器中實(shí)現(xiàn)即時(shí)清洗，填補(bǔ)了市場(chǎng)上此類(lèi)產(chǎn)品的空白。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的實(shí)施例的振動(dòng)體的尺寸結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是40Khz左右的驅(qū)動(dòng)頻率下，振動(dòng)體壓縮狀態(tài)下示意圖。

圖4是40Khz左右的驅(qū)動(dòng)頻率下，振動(dòng)體伸長(zhǎng)狀態(tài)下示意圖。

圖5是70Khz左右的驅(qū)動(dòng)頻率下，振動(dòng)體壓縮狀態(tài)下示意圖。

圖6是70Khz左右的驅(qū)動(dòng)頻率下，振動(dòng)體伸長(zhǎng)狀態(tài)下示意圖。

圖7是90Khz左右的驅(qū)動(dòng)頻率下，振動(dòng)體壓縮狀態(tài)下示意圖。

圖8是90Khz左右的驅(qū)動(dòng)頻率下，振動(dòng)體壓縮狀態(tài)下示意圖。

圖9是可變頻率的便攜式超聲波清洗器工作示意圖。

圖10是可變頻率的便攜式超聲波清洗器工作流程圖。

圖中：1、振動(dòng)體，2、第一壓電陶瓷片,3、正電極，4、第二壓電陶瓷片,5、負(fù)電極，6、基座，7、電源盒，8、電路板，9、充電電池，10、預(yù)緊力螺釘。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1-10所示。

一種可變頻便攜式超聲波清洗器，它包括振動(dòng)體1、第一壓電陶瓷片2、正電極3、第二壓電陶瓷片4、負(fù)電極5、基座6、電源盒7、電路板8、充電電池9和預(yù)緊力螺釘10，所述的振動(dòng)體1、第一壓電陶瓷片2、正電極3、第二壓電陶瓷片4、負(fù)電極5和基座6通過(guò)預(yù)緊力螺釘10連接成一個(gè)能同時(shí)發(fā)生微變形并產(chǎn)生超聲振動(dòng)的整體結(jié)構(gòu)，第一壓電陶瓷片2和正電極3電氣連接，第二壓電陶瓷片4和負(fù)電極5電氣連接；電源盒7與基座6相連，充電電池9、電路板8安裝在電源盒7中，如圖1所示，所述的振動(dòng)體1由球體部分與柱體部分組成，球冠部分位于振動(dòng)體不與第一壓電陶瓷片2相接觸的一端上，在柱體部分的表面設(shè)有使用產(chǎn)生模態(tài)變形，提高清洗效果的環(huán)形齒狀結(jié)構(gòu)，所述的齒狀結(jié)構(gòu)的齒形可為矩形齒、弧形齒、漸開(kāi)線形齒、梯形齒或三角形中的一種或幾種的組合，其中優(yōu)選矩形齒結(jié)構(gòu)，圖2是一個(gè)振動(dòng)體的具體結(jié)構(gòu)尺寸示意圖，圖2中，振動(dòng)體1的柱體部分為圓柱體，圓柱體的外形直徑為35毫米，球體部分為半球體，球徑為10毫米，齒狀結(jié)構(gòu)為矩形齒，數(shù)量為16個(gè)，均勻布置在柱體軸向上，矩形齒的齒寬為1毫米，齒間距為1毫米，齒高為2.5毫米。本發(fā)明的電路板8能產(chǎn)生不同頻率的高頻信號(hào)并施加到正電極3和負(fù)電極5，從而驅(qū)動(dòng)第一壓電陶瓷片2和第二壓電陶瓷片4同時(shí)產(chǎn)生伸縮效應(yīng)，激勵(lì)浸沒(méi)在清洗液中的振動(dòng)體1產(chǎn)生共振，使振動(dòng)體1工作在對(duì)應(yīng)的變形模態(tài)下，向外釋放不同的超聲波，如圖9所示，超聲波激勵(lì)附近的液體產(chǎn)生空化作用，空化后破碎的微氣泡產(chǎn)生足夠的能量將浸泡在液體中的目標(biāo)物表面的污物清洗掉。整個(gè)工作過(guò)程如圖10所示。具體而言，振動(dòng)體1能在40Khz、70Khz和90Khz的驅(qū)動(dòng)信號(hào)下產(chǎn)生不同的模態(tài)共振，從而產(chǎn)生40Khz、70Khz和90Khz三種超聲波，這三種超聲波分別對(duì)不同的清洗目標(biāo)進(jìn)行清洗，能提高清洗效率和清洗效果。如圖3、4所示，在40Khz驅(qū)動(dòng)信號(hào)下產(chǎn)生的模態(tài)為整體伸縮模態(tài)，即內(nèi)部圓柱結(jié)構(gòu)和外部齒狀結(jié)構(gòu)的伸縮狀態(tài)一致，即產(chǎn)生整體伸長(zhǎng)或者壓縮，同時(shí)向外釋放頻率為40Khz左右的超聲波。如圖5、6所示，在70Khz驅(qū)動(dòng)信號(hào)下產(chǎn)生的模態(tài)為內(nèi)部圓柱壓縮時(shí)，外部齒向球狀頭一側(cè)翻出，內(nèi)部圓柱伸長(zhǎng)時(shí)外部齒向另外一側(cè)收縮，同時(shí)向外釋放頻率為70Khz左右的超聲波。如圖7、8所示，在90Khz驅(qū)動(dòng)信號(hào)下產(chǎn)生的模態(tài)為內(nèi)部圓柱壓縮時(shí)，外部齒從中間分為兩部分分別向兩端翻出，內(nèi)部圓柱伸長(zhǎng)時(shí)，外部齒同時(shí)從兩端向中間收縮，同時(shí)向外釋放頻率為90Khz左右的超聲波。

本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。