Kavitation in der Ultraschalltechnik
Kavitation ist ein physikalisches Phänomen, das bei der Ultraschallreinigung eine zentrale Rolle spielt. Es entsteht, wenn hochfrequente Schallwellen (typischerweise zwischen 20–80 kHz) in eine Flüssigkeit eingeleitet werden. Dabei bilden sich mikroskopisch kleine Dampfblasen, die schnell wachsen und kollabieren. Diese Implosionen erzeugen lokal hohe Temperaturen und Druckspitzen, die Schmutzpartikel von Oberflächen ablösen – selbst in feinsten Strukturen und schwer zugänglichen Bereichen.
Vorteile der Kavitation:
• Gründliche Reinigung ohne mechanische Einwirkung
• Schonend für empfindliche Materialien wie Glas, Metall, Keramik
• Effektiv bei komplexen Geometrien (z.?B. medizinische Instrumente, Uhrenteile)
• Umweltfreundlich, da oft weniger Chemie benötigt wird
Was ist Kavitation?
Kavitation bezeichnet die Bildung und den Kollaps von mikroskopisch kleinen Dampfblasen in einer Flüssigkeit, ausgelöst durch schnelle Druckänderungen. In der Ultraschalltechnik wird dieser Effekt gezielt genutzt, um Oberflächen effektiv zu reinigen – selbst dort, wo Bürsten oder Chemikalien versagen.
Der Kavitationsprozess
• Erzeugung von Ultraschallwellen
• Ein Ultraschallwandler (Transducer) wandelt elektrische Energie in hochfrequente Schallwellen (typisch: 20–80 kHz).
• Diese Wellen breiten sich in der Reinigungsflüssigkeit aus und erzeugen abwechselnd Hoch- und Niederdruckphasen.
• Bildung von Kavitationsblasen
• In der Niederdruckphase entstehen winzige Dampfblasen (Mikroblasen) in der Flüssigkeit.
• Diese Blasen sind instabil und wachsen über mehrere Zyklen hinweg.
• Kollaps der Blasen
• In der Hochdruckphase implodieren die Blasen schlagartig.
Reinigungseffekt
• Die Implosion erzeugt Mikrostrahlen und Stoßwellen.
• Diese wirken direkt auf die Oberfläche des zu reinigenden Objekts.
• Schmutz, Öl, Oxidation und Partikel werden mechanisch abgelöst – auch in Spalten, Bohrungen oder rauen Strukturen3.
Temperatur der Flüssigkeit:
• Höhere Temperaturen fördern die Blasenbildung und verbessern die Reinigungswirkung
• Art der Reinigungsflüssigkeit