Využívání ultrazvukové energie zaznamenalo za poslední čtvrtstoletí velmi prudký rozvoj. Postupně byly poznávány specifické vlastnosti a účinky ultrazvukové energie. S rozvojem elektroniky, výpočetní techniky a nových materiálů docházelo a stále dochází k nalézání nových, účinných a praktických možností využití ultrazvuku. K dnes již klasickým způsobům využití ultrazvuku (na konci dvacátého století) patří mytí - čištění v ultrazvuku, sváření ultrazvukem, obrábění a vrtání ultrazvukem, měření vzdáleností a výšky hladin ultrazvukem, ultrazvukové průtokoměry, měřiče viskozity, měřiče modulu pružnosti, měřiče netěsnosti, diagnostická zařízení pro defektoskopii, ultrazvuková zařízení pro zdravotnictví, inhalační ultrazvuková zařízení, ultrazvuková zařízení na úpravu vzduchu, ultrazvuková diagnostická zařízení pro snímání informací o biologických objektech, ultrazvuková mísící zařízení, ultrazvuková zabezpečovací čidla a další…. Dále existuje celá řada funkčních aplikací využití ultrazvuku ve speciálních oblastech (vojenské aplikace, komunikační systémy a přenos informací, zaměřovací systémy a další).

1) Mytí - čištění v ultrazvuku (teorie čištění)

Ultrazvukové čistící zařízení lze použít na široké spektrum aplikací - v japonských domácnostech jsou nejrozšířenější malé, ultrazvukové čističky na rýži a Hubbleův kosmický teleskop na družici je také mnohonásobně umyt v ultrazvuku.

Klasické čištění, které je neodmyslitelnou součástí každého výrobního procesu, každé, i nejjednodušší manipulace s nástroji a materiálem v organizovaném procesu, se vykonává velmi pracně, málo efektivně, přičemž hygiena práce a bezpečnost práce jsou jen zřídkakdy na žádoucí úrovni. Tyto nevýhody do značné míry odstraňuje použití ultrazvuku při čištění.

Při použití ultrazvuku se čas čištění výrazně zkracuje. Dalšími efekty je výrazné zvýšení kvality čištění v porovnání s klasickými způsoby, odstranění namáhavé práce, možnost čištění otvorů v malých prostorech, slepých otvorů, tvarově složitých předmětů apod... .

2) Parametry používaného ultrazvuku

Použití ultrazvuku v procesu čištění je však podmíněno důkladnými znalostmi jeho podstaty (zejména výrobce zařízení a techniků, kteří navrhují a optimalizují čistící proces). Ultrazvuk vykonává kmitání ozářeného media, které i při relativně malé amplitudě 0,005 - 0,1mm dosahuje velké rychlosti, především však velkého zrychlení. Sekundární účinky kmitání se projevují jako kavitace, vznik tepla, akustické proudění, únava a deformace materiálu, redukce tření, radiační tlaky apod. Rozsah sekundárních účinků ultrazvuku závisí především od intenzity a frekvence použité ultrazvukové energie a fyzikálních vlastností ozářeného média. Ultrazvuková energie vyšší intenzity - nad 0,5W.cm-2 ovlivňuje vlastnosti, lepe řečeno, strukturu ozářeného media. Na bázi ultrazvukové energie s intenzitou nad 0,5W.cm-2 se rozvinuly aplikace tzv. výkonového ultrazvuku (aktivního ultrazvuku) v technologických procesech čištění, sváření, obrábění, tváření a v chemicko technologických procesech.
Ultrazvukové čištění je nejrozšířenější aplikací ultrazvuku.

3) Čistící ultrazvuková sada

UZ čistící zařízení se skládá principiálně z čistící vany, UZ generátoru a měniče. Ultrazvukový měnič, napájený z generátoru transformuje vysokofrekvenční energii na akusticko mechanické kmity. Absorbční látky - tedy medium a čištěné díly v důsledku předmětné absorbce způsobují změnu ultrazvukové energie na tepelnou. tím je vysvětleno zahřívání media při provozu. Vlivem změny teplot mezi čištěným předmětem a nečistotou dochází v místě jejich styku k částečnému oddělen, a tak se dostává čistící medium mezi stykové místa čištěného předmětu a nečistoty. Vniknutím čistícího media mezi nečistotu a plochu čištěného předmětu se rozrušují postupně síly vážící tyto dvě části k sobě, až k úplnému oddělení. Vlivem podtlaku na místech s uvolněnou soudržností kapalinových molekul dochází k porušení celistvosti kapaliny, následkem toho je, že vznikají v čistícím mediu bubliny. V následující půlperiodě přechází okamžitá hodnota střídavého tlaku v kapalině přes nulovou hodnotu do kladných hodnot, čímž se vzniklé bubliny uzavřou a stlačí. Prudkým stlačením kulové bubliny vzniknou v jejím středu kulové vlny s vysokou mechanickou energií (několik tisíc atmosfér), které definitivně poruší vazbu mezi čištěným předmětem a nečistotou. Tento jev nazýváme kavitací. Kavitace ne vždy úplně oddělí nečistoty od čištěného předmětu.

Při řešení ultrazvukových čistících zařízení se pracuje s kmitočty generátoru a měničů 20-25kHz, nebo 40-50kHz , nebo 70kHz. Objemová hustota výkonu je zpravidla 10-25W/ litr objemu vany. Při malých vanách se používají ultrazvukové zářiče piezokeramické na bázi tuhého roztoku titaničitanozirkoničitanu olovnatého v sendvičovém provedení. Tyto jsou lepeny přímo na dno van. Vany jsou provedeny výlučně z antikorozního plechu. Čistící vany - kompakty se dodávají s obsahem cca 0,5 litru až cca 80 litrů (toto je vlastně nejdůležitější parametr, který ovlivňuje univerzálnost kompaktu - tj. maximální velikost čištěného předmětu). Menší, čištěné předměty se většinou vloží do skleněné kádinky, ve které je čistící medium a tato kádinka se ponoří do čistící vany naplněné vodou !!!

V praxi se účinný čistící proces tvoří kombinací účinků kavitace, rozpouštěcími účinky čistícího media, případně i ohřevem media, zařazením oplachů do procesu, v některých případech i čištění v parách čistícího media.

4) Dělení dle konstrukčního hlediska

Z konstrukčního hlediska dělíme ultrazvukové čistící zařízení na dvě skupiny:

• čistící vany s odděleným generátorem (zpravidla se jedná o jednoúčelová zařízení, konstruovaná na odstraňování určitých definovaných nečistot z určitých definovaných předmětů) například čistící zařízení na čištění pásové oceli, čistící zařízení na čištění desek plošných spojů, čistící zařízení na čištění holínek…a další milion aplikací,
• čistící vany se zabudovaným generátorem pro které se používá výraz - kompakty, tyto zařízení se zpravidla používají jako univerzální pro čištění různých předmětů v různých čistících mediích,

Jednoúčelová zařízení - technologické celky se navrhují, konstruují a vyrábějí tak, aby splnily požadavky zadání problému. Jejich součástí může být např. i regenerace, filtrace a přečerpávání čistícího media, automatická doprava čištěných předmětů, kontrolní operace, automatické řízení procesu apod.. Druh znečištění a čistící kapalina - čistící medium spolu úzce souvisí - je obecně známo , že nečistoty polárního charakteru se budou dobře rozpouštět v polárních rozpouštědlech, nečistoty nepolárního charakteru v nepolárních rozpouštědlech. Na vypracování technologie je třeba znát požadovaný stupeň čistoty předmětů, zohlednit jejich stav, stupeň a druh znečištění, použitý materiál, nebo kombinace použitých materiálů, jejich rozměry,tvary, orientaci, schopnost odrážet ultrazvukové vlny, způsob přepravy a další..
Volba pracovní kapaliny - čistícího media je jedním z nejdůležitějších faktorů, který má vliv na ultrazvukové čištění. Čištění je v podstatě fyzikálně-chemický proces, který probíhá na rozhraní povrchu čištěného předmětu a kapaliny. Kapalina rozpouští nečistoty, resp. s nimi reaguje. Kavitace, vznikající v ozářeném roztoku rozrušuje nečistoty, pomáhá k jejich odplavení v důsledku mísícího účinku ultrazvuku. Použití kapaliny - volba čistícího media závisí od druhu nečistoty a materiálu čištěného předmětu.

5) Podmínky pro čistící media

Obecně má čistící medium splňovat tyto požadavky:

• má mít nízké povrchové napětí, malou viskozitu, nízký tlak par, a hustotu rovnou přibližně vodě,
• musí chemicky působit na nečistoty, rozpouštět je, nebo emulgovat,
• musí mít dobré akustické vlastnosti,
• nemělo by korozně působit na čištěný předmět,
• nesmí být toxické a musí být ve shodě s platnou legislativou České republiky,
• použití media musí mít schválení hygienika Č.R., a musí být zajištěna likvidace použitého media v souladu s předpisy a dodržovány bezpečnostní předpisy pro práci s mediem,

6) Čistící média

Vhodnost čistícího média na konkrétní čištěný předmět a nečistoty se musí vždy prověřit experimentálně a určit nejvhodnější postup. ( může to být například předmáčení, čištění v ultrazvuku, oplach a sušení) Doby čištění se volí podle znečištění a členitosti povrchu čištěného předmětu.

• technický benzín - směs nižších uhlovodíků, má dobré rozpouštěcí schopnosti. Při práci s benzinem je třeba dodržovat bezpečnostní předpisy pro práci s hořlavinami,
• alkoholy ( etanol, technický líh) - velká rozpouštěcí schopnost polárních i nepolárních nečistot. Dobrá mísitelnost s dalšími kapalinami.V koncentrované formě hořlavý. Nutno dodržovat bezpečnostní předpisy pro práci s hořlavinami,
• saponáty ( Jar a podobné) - dobré čistící schopnosti . Vhodný na čištění zejména skleněných předmětů. Používané složení je 0,1-1% ve vodě, v některých případech + NH4OH ( 0,1-0,2%),
• kyselina octová - výborná na čištění skleněných předmětů znečištěných prachem apod. Používané složení je 1-2% ve vodě,
• SEPTONEX - vhodný na mytí a čištění chirurgických a mikro chirurgických nástrojů. Používané složení je 1% ve vodě,
• MICRO 10+ - univerzální médium k čištění a desinfekci v praxi všeobecného a praktického lékaře. ( např. vrtáčků, srpků, zrcátek, kleští, sond, chirurgických nástrojů apod.). Baktericidní,fungicidní, tuberkulocidní, virocidní, působí proti HBV a HIV ( Sida) virům. Doporučená koncentrace - 5% ve vodě. Schváleno hlavním hygienikem Č.R.,
• PRENAGOL - výborný na měď, slitiny mědi, stříbro, zlato. Používá se v koncentrované formě a s následným oplachem, odstraňuje leštící pasty, nečistoty ,zbytky tavidel, oxidy. Výborné hygienické předpoklady pro použití včetně neutralizace . Ekologické médium. Pozor: rozpouští železo a ocel !,
• BULL ( FREE WAY) - speciální vysoko účinné čistící médium, nejedovaté, nehořlavé. Vhodné na čištění částí strojů, motorů, součástek, nářadí…, velmi dobře rozpouští vosky. Má baktericidní, fungicidní a virucidní účinky.Hygienické předpoklady pro použití včetně neutralizace . Ekologické médium,
• STAR 75 PN - výborné čistící médium na odstraňování nečistot a mastnot na železných i neželezných kovech, umělých hmotách i skle. Hygienické předpoklady pro použití včetně neutralizace . Ekologické médium,
• STAR T - výborné čistící a odmašťovací medium pro odstraňování asfaltu, mazutu, brusných past, tiskařských barev a podobně z celé škály materiálů. Výborné hygienické předpoklady pro použití včetně neutralizace . Ekologické médium,
• DUO POWER ( Chemsearch) - výborné čistící a odmašťovací medium pro odstraňování , oleje, maziv, živočišných mastnot a široké škály dalších nečistot snad ze všech myslitelných povrchů. Výborné hygienické předpoklady pro použití včetně neutralizace. Ekologické médium,
• trichlóretylén ( trichlór) - bezbarvá, až mírně žlutá kapalina, aromatického zápachu. Výborné rozpouštěcí schopnosti, nehořlavá, nevýbušná. Možnost použít na odmašťování kovů, skla, některých umělých hmot apod. znečištěných olejemi, mazadly, asfaltem apod.. Je toxický, není vhodný pro čištění hliníku a jeho slitin ( nebezpečí tvorby fosgenu a difosgenu).NEDOPORUČUJEME !,
• trichlóretán ( chloretén NV) - bezbarvá, prchavá, nehořlavá kapalina. Je vhodná na odmašťování všech kovů. Je toxická. NEDOPORUČUJEME !,
• perchlóretylén ( tetrachlóretylen, perchlór) - bezbarvá, prchavá, nehořlavá kapalina, použitelná na odmašťování všech kovů včetně hliníku a jeho slitin. Toxický. NEDOPORUČUJEME !,
• Arklon ( Freon 113) - bezbarvá kapalina, nehořlavá, nevýbušná s bodem varu 47 stupňů C. Rozpouští oleje, tuky, mastnoty, nenapadá plastické hmoty. Nevhodná z ekologického hlediska ,včetně azeotropických směsí s alkoholem, případně vyvážených směsí s vodou. NEDOPORUČUJEME !,
• petrolej - směs vyšších kapalných uhlovodíků. Rozpouštěcí schopnost nižší než u benzínu. Použití na hrubé odmaštění. NEDOPORUČUJEME !,
• produkty Bransonic - vsazením na jistotu při volbě čistícího media pro ultrazvukové čištění jsou produkty Bransonic - firmy BRANSON - leadera v oboru ultrazvukového čištění. Produkty Bransonic jsou media speciálně vyvinutá pro čištění ultrazvukem (přenos energie), jsou bezfosfátová, ředitelna vodou, biologicky " odbouratelná", pro nejširší spektrum aplikací a cenově přístupná. DOPORUČUJEME !!!,

7) Konkrétní použití jednotlivých čistících medií