Ultraschall ist eine Schallwelle mit einer Frequenz über 20.000 Hz. Es verfügt über eine gute Direktionalität, eine starke Durchschlagskraft und ist leicht zu konzentrieren. Es kann weite Strecken im Wasser zurücklegen und wird zur Entfernungsmessung, Geschwindigkeitsmessung, Reinigung, Schweißen, Steinzerkleinerung, Sterilisation und Desinfektion verwendet. Es hat viele Anwendungen in der Medizin, im Militär, in der Industrie und in der Landwirtschaft. Ultraschall ist nach seiner unteren Frequenzgrenze benannt, die ungefähr der oberen Grenze des menschlichen Gehörs entspricht.
Wenn der Schalldruck oder die Schallintensität auf ein bestimmtes Niveau reduziert wird, dehnt sich die Blase schnell aus und kollabiert dann plötzlich. Während dieses Vorgangs wird in dem Moment, in dem die Blase kollabiert, eine Stoßwelle erzeugt, die einen Druck von 10¹²-10¹³ Pa und eine lokale Temperatur um die Blase herum erzeugt. Dieser enorme Druck, der durch Ultraschallkavitation erzeugt wird, kann unlöslichen Schmutz zersetzen und dazu führen, dass er in der Lösung zerfällt. Die dampfartige Kavitation wirkt direkt und wiederholt auf den Schmutz ein.
Einerseits stört es die Haftung zwischen Schmutz und der Oberfläche des zu reinigenden Teils; Andererseits kommt es zu einer Ermüdungsschädigung der Schmutzschicht, die zu deren Ablösung führt. Die Vibration der Gasblasen schrubbt die feste Oberfläche; Sobald die Schmutzschicht eine Lücke aufweist, „bohren“ sich die Blasen sofort ein und vibrieren, wodurch die Schmutzschicht abfällt. Aufgrund der Kavitation dispergieren und emulgieren die beiden Flüssigkeiten an der Grenzfläche schnell. Wenn feste Partikel mit Öl überzogen sind und an der Oberfläche des zu reinigenden Teils haften, wird das Öl emulgiert und die festen Partikel lösen sich von selbst. Wenn sich Ultraschall in der Reinigungsflüssigkeit ausbreitet, erzeugt er abwechselnd positiven und negativen Schalldruck und bildet einen Strahl, der auf das zu reinigende Teil trifft. Gleichzeitig erzeugt es aufgrund nichtlinearer Effekte akustische Strömungen und mikro-akustische Strömungen, während Ultraschallkavitation an der Fest-Flüssigkeitsgrenzfläche Mikro-strahlströme mit hoher-Geschwindigkeit erzeugt. All diese Effekte können Schmutz abbauen, Grenzschmutzschichten entfernen oder schwächen, die Durchmischung und Diffusion erhöhen, die Auflösung löslicher Verschmutzungen beschleunigen und die Reinigungswirkung chemischer Reinigungsmittel verstärken. Daher ist es offensichtlich, dass überall dort, wo Flüssigkeit eindringen kann und ein Schallfeld vorhanden ist, eine reinigende Wirkung entsteht. Diese Technologie eignet sich besonders für die Reinigung von Teilen mit sehr komplexen Oberflächenformen. Insbesondere kann durch den Einsatz dieser Technologie der Einsatz chemischer Lösungsmittel reduziert und so die Umweltbelastung deutlich reduziert werden.
Die zweite Ultraschallwelle breitet sich durch die Flüssigkeit aus und bewirkt, dass die Flüssigkeit und der Reinigungstank gemeinsam mit der Ultraschallfrequenz vibrieren. Jede Vibration, einschließlich der Flüssigkeit und des Tanks, hat ihre eigene Eigenfrequenz, die Schallwellenfrequenz, daher das Summen.
Darüber hinaus handelt es sich bei der Ultraschallreinigung bei den mit bloßem Auge sichtbaren Blasen nicht um Vakuumkeimblasen, sondern um Luftblasen. Diese Luftblasen hemmen die Kavitation und verringern so die Reinigungseffizienz. Erst wenn die Luftblasen in der Flüssigkeit vollständig entfernt sind, können die Vakuumkeime der Kavitationsblasen ihre optimale Wirkung entfalten.
