Кандидатствайте за перални части и възли на различни техники, заваряване различни материали. Ултразвукът се използва за получаване на суспензии, течни аерозоли и емулсии. За получаване на емулсии, произведени, например, UGS-10 емулгатор миксер и други устройства. Методи, основани на размисъл ултразвукови вълни От границата на участъка от две среди, използвани в инструментите за хидролизиране, откриване на недостатъци, медицинска диагностика и др.

От други възможности трябва да се отбележи ултразвукът му да обработва твърди крехки материали при определения размер. По-специално, ултразвуково лечение при производството на части и дупки на сложна форма в продукти като стъкло, керамика, диамант, германий, силиций и др., Обработката на която е трудно.

Използването на ултразвук по време на възстановяването на износените части намалява порьозността на заваръчния метал и увеличава своята сила. В допълнение, блокирането на усуканите удължени части се намалява, като двигатели на коляновия вал.

Ултразвукова почистване на части

Ултразвукови почистващи части или елементи се използват преди ремонт, монтаж, цвят, хром и други операции. Неговата особено ефективна употреба за почистване на части със сложна форма и твърдо до достигане на места под формата на тесни слотове, слотове, малки дупки и др.

Промишленост освобождава голям номер Инсталации за ултразвуково почистванеразлична конструктивни функции, баня и мощност, като транзистор: uzu-0,25 с изходна мощност от 0,25 kW, uzg-10-1.6 с капацитет 1,6 kW и т.н., тиристор UZG-2-4 с изходна мощност от 4 kW и uzg -1-10 / 22 с капацитет 10 kW. Работната честота на инсталациите е 18 и 22 kHz.

Ултразвукова инсталация Uzu-0,25 е предназначен за почистване на малки части. Състои се от ултразвуков генератор и ултразвукова баня.

Технически данни за ултразвукова инсталация UZU-0,25

Честота на мрежата - 50 Hz

Енергия, консумирана от мрежата - не повече от 0,45 kva

Честотна работа - 18 kHz

Изходна мощност - 0.25 kW

Вътрешни размери на работната баня - 200 х 168 мм на дълбочина 158 mm

На предния панел на ултразвуков генератор, превключвател се поставя генератор и лампа, която сигнализира за наличие на захранващо напрежение.

На задната стена на генераторното шаси са: касета с предпазители и два съединителни съединили, с която генераторът е свързан към ултразвукова баня и захранваща мрежа, терминал за заземяване на генератора.

На дъното на ултразвуковата баня са монтирани три партиди пиезоелектрични преобразуватели. Пакетът от един преобразувател се състои от два пиезоелектрични плочи от TST-19 материала (оловен цирконат-титанат), две нанасяне на честота и централна пръчка от неръждаема стомана, главата на която е излъчващ елемент на конвертора.

Корпусът на банята се намира: фитингът, дръжката на крана с надпис "DZHAL", терминал за заземяване на банята и щепсела за свързване към генератора.

Фигура 1 показва принципала електрическа верига Ултразвукова инсталация UZU-0.25.

Фиг. 1. Uzu-0,25 Ultrasonic инсталационна схема

Първият етап работи на транзистора VT1 в съответствие със схемата с индуктивност обратна връзка и колебателен контур.

Електрическите колебания на ултразвукова честота 18 KHz, възникнали в посочения генератор, се подават в входа на усилвателя.

Предварителният усилвател се състои от две стъпки, единият от които се събира на транзисторите VT2, VT3, вторият - на транзисторите VT4, VT5. И двата етапа на захранване преди повишаване се сглобяват съгласно серийна верига, работеща в режим на превключване. Ключовият режим на работа на транзисторите ви позволява да получите висока ефективност с достатъчно висока мощност.

Схеми на базите на транзистори VT2, VT3. VT4, VT5 са свързани към отделен, разрешен текущи намотки на TV1 и TV2 трансформатори. Това осигурява двустранната работа на транзисторите, т.е. алтернативно включване.

Автоматичното отместване на тези транзистори е осигурено от резистори R3 - R6 и С6, С7 и С10, С11 кондензатори, включени в основната верига на всеки транзистор.

Променливо напрежение на възбуждане се подава към основата чрез С6, С7 и С10, С11 кондензатори и постоянният компонент на базовия ток, преминаване през R3-R6 резистори, създава спад на напрежението върху тях, който осигурява надеждно затваряне и отваряне на транзистори .

Четвърти етап - усилвател на мощност. Състои се от три двутактова клетка на VT6 - VT11 транзистори, работещи в режим на превключване. Напрежението от предварително усилвател на захранването се подава към всеки транзистор с отделно намотка на трансформатора на телевизора и във всяка клетка, тези напрежения от антифаза. С транзисторни клетки променливото напрежение се подава до три намотки на трансформатор на TV4, където се добавя мощността.

От изходния трансформатор, напрежението се подава към пиезоелектрични преобразуватели AA1, AA2IAAA.

Тъй като транзисторите работят в режим на превключване, тогава изходното напрежение, съдържащо хармоници, има правоъгълна форма. За да подчертаете първите хармоници на напрежението на преобразувателите към изходната намотка на TV4 трансформатора, бобина L, индуктивността на която се изчислява по такъв начин, че със собствения си капацитет на преобразувателя, той е осцилаторна верига, конфигурирана до 1-ви хармоника на напрежението. Това ви позволява да получите синусоидално напрежение на товара, без да променяте енергийно изгодния транзисторен режим.

Инсталацията на инсталацията се извършва от AC мрежата с напрежение 220 V с честота от 50 Hz с помощта на TV5 захранващ трансформатор, който има първична намотка и три вторична, едната от които служи за захранване на генератора, и Другите двама служат за захранване на останалите стъпки.

Захранването на посочения генератор се извършва от изправителя, събрани от софтуер (Vd1 и Vd2 диоди).

Захранването на усилванията се извършва от изправител, събран върху схема за настилка (Vd3 диоди - Vd6). Вторият мост верига на диодите Vd7 - VD10 захранва усилвателя на мощността.

В зависимост от естеството на замърсяването и материалите, изберете детергент. При липса на тринитриев фосфат за почистване на стоманени части, може да се използва сода калцинирана сода.

Време за почистване в ултразвукова вана варира от 0.5 до 3 минути. Максимална допустима температура на детергента - 90 o C.

Преди да промените течността на измиване, генераторът трябва да бъде изключен, а не позволява работата на преобразувателите без течност в банята.

Части за почистване в ултразвукова баня се извършват в следната последователност: превключването на захранването е настроено на "OFF", дренажният кран на банята - към "затворената" позиция, в ултразвукова баня се излива почистваща среда до a Ниво 120-130 мм, захранващата кабелна щепсела е включена в електрическата мрежа 220 V напрежение мрежа

Провеждане на инсталация: Включете превключвател към положение "ON", предупредителната лампа трябва да бъде очертана и да се появи работният звук на причиняването на течност. Появата на кавитация може да бъде съдена и чрез формиране на най-малките движещи се мехурчета на преобразувателите.

След тестване на инсталацията, той трябва да бъде изключен от мрежата, натоварване замърсени части в банята и да започне обработка.

Ултразвукови инсталации, предназначени за обработка на различни части с мощно ултразвуково акустично поле в течна среда. UZ4-1.6 / 0 и UZ4M-1.6 / 0 инсталации ви позволяват да решите проблемите на финото почистване на филтри и хидравлични петролни системи от Nagar, смолисти вещества, продукти за коксуване и др. Пречистените филтри всъщност придобиват втория живот. Освен това, ултразвуковата обработка, те могат да бъдат обект на многократно. Предлагат се и инсталации ниска мощност Серия от Usow за почистване и ултразвукова повърхностна обработка на различни части. Необходими са ултразвукови процеси за почистване в електронните индустрии, авиацията, ракетата и космическите технологии и където са необходими високи технологично чисти технологии.

Инсталации Uza 4-1,6-0 и UZ 4M-1,6-0

Ултразвуково почистване на различни въздухоплавателни филтри от смолисти вещества и коксуващи се продукти.

Към всеки ултразвук технологична инсталация, включително съставът на многофункционални устройства, източникът на енергия е включен (генераторът) и ултразвуковата осцилаторна система.

UZ вибрационната система се състои от конвертор, който съответства на елемента и работния инструмент (емитер).

В предавателя (активен елемент) на осцилаторната система, енергията на електрическите колебания се превръща в енергия на еластичните трептения на ултразвукова честота и се създава чрез променлива механична сила.

Преданият елемент на системата (пасивен хъб) превръща скоростта и осигурява координацията на външния товар и вътрешния активен елемент.

Работният инструмент създава ултразвуково поле в обработения обект или пряко го засяга.

Най-важната характеристика на осцилаторните системи е резонансна честота. Това се дължи на факта, че ефективността на технологичните процеси се определя чрез амплитудата на трептенията (вибрационни стойности на изместване) и максималните стойности на амплитудите се постигат, когато очната система е развълнувана в резонансната честота. Резонансните честотни стойности на осцилаторните системи трябва да бъдат границите на разрешените диапазони (за многофункционални единици на превозните средства, това е честота от 22 ± 1.65 kHz).

Отношението на енергийната акумулирана енергийна система към енергията, използвана за технологичното въздействие за всеки период на трептения, се нарича доброволно на осцилиращата система. Качеството определя максималната амплитуда на трептенията върху резонансната честота и естеството на зависимостта на амплитудата на трептенията от честотата (т.е. ширината на честотния диапазон).

Външен вид Типична ултразвукова осцилаторна система е показана на фигура 2. Състои се от преобразувател - 1, трансформатор (хъб) - 2, работни инструменти - 3, опори - 4 и корпус - 5.

Фигура 2 - двукова осцилираща система и разпределение на амплитудите на трептенията А и действащи механични напрежения F

Разпределението на амплитудата на трептенията А и силите (механични напрежения) F в осцилиращата система има формата на стоящи вълни (подлежащи на пренебрегване на загубите и радиацията).

Както може да се види от фигура 2, има равнини, при които компенсациите и механичните напрежения винаги са нулеви. Тези самолети се наричат \u200b\u200bвъзхвала. Самолетите, при които преместванията и напреженията са минимални, наречени POAM. Максималните стойности на преместване (амплитудите) винаги са подходящи за минимални стойности на механични напрежения и обратно. Разстоянията между две съседни възловаледни самолети или гредите са винаги равни на дължината на вълната.

В осцилаторната система винаги има съединения, които осигуряват акустично и механично свързване на неговите елементи. Връзките обаче могат да бъдат нарушени, ако трябва да промените работния инструмент, съединението се извършва чрез резба.

Нагоре на осцилиращата система заедно със случая, устройствата за подаване на захранващо напрежение и вентилационните отвори обикновено се извършват като отделен възел. В бъдеще, използвайки термина ултразвукова осцилаторна система, ние ще говорим за целия възел като цяло.

Използва се в многофункционални ултразвукови технологични устройства, осцилиращата система трябва да отговаря на редица общи изисквания.

1) работа в даден честотен диапазон;

2) Работете с всички възможни по време на технологичен процес промени в натоварването;

3) да се осигури необходимата интензивност на радиацията или амплитудата на колебанията;

4) имат възможно най-висока ефективност;

5) части от осцилаторната система, контактуване с третираните вещества, трябва да имат кавитация и химическа устойчивост;

6) имат твърдо закрепване в случая;

7) трябва да имат минимални размери и тегло;

8) Трябва да се извършват изисквания за безопасност.

Ултразвуковата осцилаторна система, показана на фигура 2, е две половин вълна осцилаторна система. В него конверторът има резонансен размер, равен на половината от дължината на вълната на трептенията в материала на конвертора. За да се увеличи амплитудата на колебанията и да съответства на преобразувателя с преработената среда, се използва хъб с резонансен размер, съответстващ на половината дължина на вълната на трептенията в концентрационния материал.

Ако осцилиращата система, показана на фигура 2, е изработена от стомана (скоростта на разпространение на трептенията на трептенията в стомана повече от 5000 m / s), тогава общият му надлъжен размер съответства на L \u003d C2P / W ~ 23 cm.

За да се изпълнят изискванията за висока компактност и ниско тегло, се използват полуобразни осцилаторни системи, състоящи се от четвърт вълнообразен конвертор и център. Такива осцилаторни системи са схематично показани на фигура 3. Наименованията на елементите на осцилиращата система съответстват на нотацията на фигура 3.

Фигура 3 - двукова осцилираща система

В този случай е възможно да се осигури минимален размер на надлъжния размер и масата на ултразвуковата осцилираща система, както и да се намали броят на механичните връзки.

Недостатъкът на такава осцилаторна система е съединението от преобразувателя с хъб в равнината на най-големите механични напрежения. Този дефицит обаче може да бъде частично елиминиран чрез компенсиране на активния елемент на преобразувателя от точката на максимални активни напрежения.

Прилагане на ултразвукови устройства

Мощният ултразвук е уникално екологосъобразно средство за стимулиране на физико-химичните процеси. Ултразвукови колебания в честота от 20 000 - 60 000 херца и интензивност над 0.1 W. / кв. См. Може да предизвика необратими промени в разпределителната среда. Това предопределя възможността практическа употреба Мощен ултразвук в следните области.

Технологични процеси: рециклиране на минерални суровини, обогатяване и процеси на хидрометалургия руда на метали и др.

Масло I. газова промишленост: Възстановяване петролеумни Уелс, добив на вискозно масло, процеси на разделяне в пясъчната система - тежко масло, увеличаване на течната процесия на тежки петролни продукти и др.

Металургия и инженеринг: рафиниране на метални топи, смилане на структурата на сливане / леене, обработка на металната повърхност за втвърдяване и отстраняване на вътрешните напрежения, почистване на външните повърхности и вътрешните кухини на машинните части и др.

Химически и биохимични технологии: екстракция, сорбция, филтриране, сушене, емулгиране, получаване на суспензии, смесване, дисперсия, разтваряне, флотация, дегазиране, изпаряване, коагулация, коатурс, полимеризация и деполимеризационни процеси, получаване на наноматериали и др.

Енергия: изгаряне на течност и твърдо гориво, приготвяне на горивни емулсии, производство на биогорива и др.

Селско стопанство, хранително-вкусова промишленост: процеси на покълване на семена и растеж на растенията, подготовка на хранителни добавки, сладкарски изделия, приготвяне на алкохолни и безалкохолни напитки и др.

Общинска ферма: Възстановяване на водни кладенци, приготвяне на питейна вода, отстраняване на отлагания от вътрешните стени топлообменници и т.н.

Опазване на околната среда: Почистване отпадъчни водизамърсени с петролни продукти, тежки метали, устойчиви органични съединения, почистване на замърсени почви, почистване на промишлени газови потоци и др.

Рециклиране на вторични суровини: каучукова инструменти, почистване на металургична скала от замърсяване с масло и др.

Патентни собственици RU 2286216:

Изобретението се отнася до устройства за ултразвуково пречистване и обработка на суспензии в мощни акустични полета, по-специално за разтваряне, емулгиране, дисперсия, както и устройства за получаване и предаване на механични осцилации, използвайки ефекта на магнитрострацията. Инсталацията съдържа ултразвуков род магнитоскричващ преобразувател, работна камера, направена под формата на метална цилиндрична тръба, и акустична вълновод, която излъчва край, е херметично прикрепена към долната част на цилиндричната тръба посредством еластичен уплътнителен пръстен , а приемният край на този вълновод е акустично свързан с излъчващата повърхност на род ултразвуков конвертор. Допълнително въвежда пръстеновидните магнитроктивни емитер, чиято магнитното ядро \u200b\u200bе акустично изсушена върху тръбата на работната камера. Ултразвуковата единица образува двучестотно акустично поле в преработената течна среда, което осигурява увеличаване на интензификацията на технологичния процес, без да се намалява качеството на крайния продукт. 3 Z.P. F-lies, 1 ил.

Изобретението се отнася до устройства за ултразвуково пречистване и обработка на суспензии в мощни акустични полета, по-специално за разтваряне, емулгиране, дисперсия, както и устройства за получаване и предаване на механични осцилации, използвайки ефекта на магнитрострацията.

Устройство за прилагане на ултразвукови колебания към течност (патент de, No. 3815925, 08 в 3/12, 1989) с помощта на ултразвуков сензор, който е конус за излъчване на звук, като се използва херметически изолационен фланец, който е фиксиран в долната зона вътре в баня с течност.

Най-близки техническо решение Предложеното е ултразвукова инсталация на вида на UZBD-6 (A.N. Donskaya, Okkeller, S.Kratssh "ултразвукови електротехнологични инсталации", Leningrad: Energoisdat, 1982, стр.169), съдържащ род ултразвуков конвертор, работеща камера, произведена Под формата на метална цилиндрична тръба, и акустичната вълновод, излъчващият край на която е херметично прикрепен към долната част на цилиндричната тръба посредством еластичен уплътнителен пръстен, а приемателният край на този вълновод е акустично свързан с Излъчващата повърхност на род ултразвуков конвертор.

Недостатъкът на известните известни ултразвукови инсталации е, че работната камера има един източник на ултразвукови трептения, които се предават на него от магнетростривния преобразувател чрез вълноводния край, механичните свойства и акустичните параметри, чиито определят максималното допустимо интензивност на радиацията. Често получената интензивност на радиацията на ултразвуковите колебания не може да отговаря на изискванията на технологичния процес по отношение на качеството на крайния продукт, което води до разширяване на времето за обработка на течната среда с ултразвук и води до намаляване на интензивността на процеса.

По този начин ултразвукът, аналогът и прототип на претендираното изобретение, идентифицирани по време на търсенето на претендирано изобретение, не осигуряват постигането на техническия резултат, сключен за увеличаване на засилването на технологичния процес, без да се намалява качеството на крайния продукт.

Настоящото изобретение решава задачата за създаване на ултразвукова инсталация, чието прилагане осигурява постигането на технически резултат, който се състои в увеличаване на засилването на технологичния процес, без да се намалява качеството на крайния продукт.

Същността на изобретението е, че в ултразвукова инсталация, съдържаща род ултразвуков преобразувател, работна камера, изработена под формата на метална цилиндрична тръба, и акустична вълновод, излъчваща края, която е херметично прикрепена към долната част на. \\ T цилиндрична тръба посредством еластичен уплътнителен пръстен, и приемателният край на този вълноводно акустоно свързан към излъчващата повърхност на род ултразвуков конвертор, допълнително се въвежда пръстеновидна магнитостриен излъчвател, чиято магнитното ядро \u200b\u200bе акустично натиснато върху тръбата на работната камара. В допълнение, еластичен уплътнителен пръстен е фиксиран върху излъчващия край на вълновода в зоната на офсетната монтаж. В този случай долният край на магнитния тръбопровод на пръстеновидния емитер се намира в една равнина с излъчващия край на акустичната вълновод. Освен това, повърхността на излъчващия край на акустичната вълновод се прави вдлъбната, сферична, с радиус на сфера, равна на половината от дължината на магнитния тръбопровод на пръстеновидния емитер на магнитрострацията.

Техническият резултат се постига, както следва. Род ултразвуков конвертор е източник на ултразвукови колебания, които осигуряват необходимите параметри на акустичното поле в работната камера на инсталацията за извършване на технологичния процес, който осигурява интензификацията и качеството на крайния продукт. Акустичната вълновод, излъчващият край на която е херметично прикрепен към долната част на цилиндричната тръба, и приемащият край на този вълновод е акустично, свързан с излъчващата повърхност на род ултразвуков конвертор, осигурява трансфер на ултразвукови трептения към обработваема течна среда на работната камера. В този случай, плътността и мобилността на съединението се осигурява поради факта, че вълноводът има излъчващ край на долната част на тръбата на работната камера посредством еластичен уплътнителен пръстен. Мобилността на връзката осигурява възможност за предаване на механични осцилации от преобразувателя през вълновода в работната камера, в течната обработена среда, способността за извършване на технологичния процес и следователно да се получи желаният технически резултат.

В допълнение, в заявената инсталация, еластичният уплътнителен пръстен е фиксиран върху излъчващия край на вълновода в зоната на офсетя модул, за разлика от прототипа, в който е инсталиран в зоната на дълбочина на изместване. В резултат на това, в прототипната инсталация, уплътняващият пръстен надхвърля колебанията и намалява качеството на вибрационната система и следователно намалява интензивността на технологичния процес. В заявената инсталация уплътняващият пръстен е монтиран в зоната на офсетната монтаж, така че не засяга вибрационната система. Това ви позволява да прескачате повече мощност на вълновода в сравнение с прототипа и следователно да увеличите интензивността на радиацията, следователно да се засили процеса, без да се намалява качеството на крайния продукт. В допълнение, тъй като в заявената инсталация уплътнителният пръстен е поставен в зоната на възела, т.е. В зоната нула деформация, тя не унищожава трептенията, запазва подвижността на излъчващия край на вълновода с ниска част Тръби на работната камера, което ви позволява да поддържате интензивността на радиацията. В прототипа, уплътняващият пръстен е монтиран в зоната на максимални деформации на вълновода. Следователно пръстенът постепенно се сгъва от трептенията, които постепенно намаляват интензивността на радиацията и след това разрушава плътността на съединението и нарушава инсталацията.

Използването на пръстеновидно магнитострактивен емитер ви позволява да реализирате голям капацитет за трансформация и значителна радиационна площ (A.N. donskaya, Okkeller, S. Kratsysh "ултразвукови електротехнологични инсталации", Leningrad: Energoisdat, 1982, p.34) и следователно позволява Интензификация на технологичния процес, без да се намалява качеството на крайния продукт.

Тъй като тръбата е направена цилиндрична, и магнитостриктният емитер, въведен в инсталацията, е направен от пръстена, е възможно да се натисне магнитния тръбопровод към външната повърхност на тръбата. Когато захранващото напрежение се нанася върху намотката на магнетизиране в плочите, настъпи магнитният враг, който води до деформация на пръстена на магнитния тръбопровод в радиалната посока. В този случай, поради факта, че тръбата е направена метална, и магнитният изпитан е акустично натиснат върху тръбата, деформацията на пръстените на магнитния тръбопровод се трансформира в радиални трептения на тръбната стена. В резултат на това електрическите осцилации на вълнуващия генератор на пръстена магнитопотриктивен емитер се превръщат в радиални механични осцилации на магнитроскрийни плаки и поради акустично твърдото съединение на радиационната равнина на магнитния тръбопровод с повърхността на тръбата, механика Осцилациите се предават през тръбните стени в преработената течна среда. В този случай източникът на акустични трептения в преработената течна среда е вътрешната стена на цилиндричната тръба на работната камера. В резултат на това в декларираната инсталация се образува акустично поле с втора резонансна честота в обработената течна среда. В същото време въвеждането на пръстеновидно магнитостиктивен емитер в претендираната инсталация се увеличава в сравнение с прототипа на излъчващата повърхност: излъчващата повърхност на вълновода и част от вътрешната стена на работната камера, върху външната повърхност, от която натиснат е излъчвачът на пръстена. Увеличаването на площта на излъчващата повърхност увеличава интензивността на акустичното поле в работната камера и следователно осигурява възможност за засилване на процеса, без да се намалява качеството на крайния продукт.

Местоположението на долния край на магнитния тръбопровод на пръстеновидния емитер в една равнина с излъчващия край на акустичната вълновод оптимален вариантТъй като поставянето на него под излъчващия край на вълновода води до образуването на мъртва (застояла) зона за пръстеновидния преобразувател (пръстен емитер - тръба). Поставянето на долния край на пръстеновия емитер магнитния тръбопровод над излъчващия край на вълновода намалява ефективността на конвертора на звънене. И двата варианта водят до намаляване на интензивността на ефекта на общото акустично поле върху преработената течна среда и следователно до намаляване на интензификацията на технологичния процес.

Тъй като излъчващата повърхност на пръстена магнитроструктивна емитер е цилиндрична стена, тогава се появява фокусът на звука, т.е. Концентрацията на акустичното поле се създава по аксиалната линия на тръбата, към която е натиснат радиаторът магнитното ядро. Тъй като основният ултразвуков конвертор има излъчваща повърхност под формата на вдлъбната сфера, тази излъчваща повърхност също фокусира звуковата енергия, но близо до точката, която се крие на аксиалната линия на тръбата. По този начин, при различни фокусни дължини, фокусите на двете излъчващи повърхности съвпадат, концентриране на мощна акустична енергия в малък обем на работната камера. Тъй като долният край на пръстена емитер магнитният тръбопровод е разположен в една равнина с излъчващия край на акустична вълновод, в която вдлъбната сфера се заменя с радиус, равен на половината от дължината на магнитния тръбопровод на пръстена магнитостриктивен емитер, Точката на фокусиране на акустичната енергия се намира в средата на аксиалната линия на тръбата, т.е. В центъра на работната камара на инсталацията е концентрирана мощна акустична енергия в малък обем ("ултразвук. Малко енциклопедия", основната Ед. I.p.gulanina, m.: Съветска енциклопедия, 1979, стр.367-370). В областта на фокусирането на акустичните енергии на двете излъчващи повърхности, интензивността на ефекта на акустичното поле върху преработената течна среда е стотици пъти по-високи, отколкото в други области на камерата. Създава се локален обем с мощна интензивност на експозиция. Благодарение на местната мощна интензивност на влиянието, дори и трудните материали са унищожени. В допълнение, в този случай мощен ултразвук се присвоява от стените, който предпазва стените на камерата от унищожаването и замърсяването на материала, обработван от разрушаването на продукта на стените. Така, повърхността на излъчващия край на акустичната вълновод вдлъбната, сферична, с радиус на сферата, равен на половината от дължината на магнитния тръбопровод на пръстеновидния магнитроктивен емитер, увеличава ефекта на експозицията на акустичното поле върху преработваемата течност Средна и следователно осигурява интензифициране на технологичния процес, без да се намалява качеството на крайния продукт.

Както е показано по-горе, в декларираната инсталация в преработената течна среда се образува акустично поле с две резонансни честоти. Първата резонансна честота се определя от резонансната честота на преобразувателя на пружината, втората - резонансна честота на пръстеновидната магнитроктивна емитер, притисната върху тръбата на работната камера. Резонансната честота на пръстеновидния емитер се определя от експресията LCP \u003d λ \u003d C / Freve, където LCP е дължината на средната линия на радиатора магнитния тръбопровод, λ е дължината на вълната в материала на магнитния тръбопровод , С е скоростта на еластичните трептения в магнитния тръбопроводния материал, резонансната честота на излъчвателя (A. v.Donskaya, Okkeller, S.Kratssh "ултразвукови електротехнологични инсталации", Ленинград: Energoisdat, 1982, стр. 25). С други думи, втората резонансна честота на инсталацията се определя по дължината на средната линия на пръстеновидния магнитния тръбопровод, който от своя страна се дължи на външния диаметър на тръбата на работната камера: по-дългата средна линия на Магнитният тръбопровод, долната втора резонансна честота на инсталацията.

Наличието на две резонансни честоти в заявената инсталация ви позволява да засилите технологичния процес, без да намалявате качеството на крайния продукт. Това се обяснява, както следва.

Когато са изложени на акустичното поле в преработената течна среда, възникват акустични потоци - стационарни вихрови потоци от течност, възникващи в свободното нехомогенно звуково поле. В заявената инсталация в преработената течна среда са оформени два вида акустични вълни, всяка с неговата резонансна честота: цилиндрична вълна се прилага радиално от вътрешната повърхност на тръбата (работна камера) и плоската вълна се разпространява по работната камера отдолу нагоре. Наличието на две резонансни честоти подобрява ефекта върху преработената течна среда на акустичните потоци, тъй като на всяка резонансна честота се образуват техните акустични потоци, които интензивно смесват течността. Той също води до увеличаване на турбуленцията на акустични потоци и дори по-интензивно разбъркване на третираната течност, която увеличава интензивността на ефекта на акустичното поле върху обработената течна среда. В резултат на това технологичният процес се засилва, без да се намалява качеството на крайния продукт.

В допълнение, под влиянието на акустичното поле в преработената течна среда, възниква кавитацията - образуването на паузи на течната среда, където се появява спад на локалния натиск. В резултат на кавитация се образуват кавитационни мехурчета с пари. Ако акустичното поле е слабо, мехурчета резонират, пулсират в полето. Ако акустичното поле е силно, балонът през периода на звуковата вълна (перфектният случай) се удря, тъй като попада в областта на високото налягане, генерирано от това поле. Наклонение, мехурчета генерират силни хидродинамични смущения в течна среда, интензивно излъчване на акустични вълни и причиняват унищожаването на твърди тела, граничещи с кавитационната течност. В заявената инсталация акустичното поле е по-мощно в сравнение с акустичното поле на прототипа, което се обяснява с наличието на две резонансни честоти в нея. В резултат на това, в заявената инсталация, вероятността от кавитационни мехурчета е по-висока, която повишава активността на кавитацията и увеличава интензивността на ефекта на акустичното поле върху преработваемата течна среда и следователно осигурява интензифицирането на технологичния процес, без да се намалява качеството на крайния продукт.

Колкото по-ниско е резонансната честота на акустичното поле, толкова по-голям е балонът, тъй като периодът на ниска честота е голям и мехурчетата имат време да растат. Животният балон при кавитация е един честотен период. Ходенето, балонът създава мощен натиск. Колкото повече балон, особено високо налягане Той се създава, когато се свали. В декларираната ултразвукова инсталация благодарение на двучестотното звучене на третираната течност, кавитационните мехурчета се различават по размер: по-голям от ефекта върху течната ниска честотна среда и малка - висока честота. Когато почиствате повърхности или при обработката на суспензия, малките мехурчета проникват в пукнатини и кухини на твърди частици и, блъскане, образуват микрогенни ефекти, отслабване на целостта на твърдата частица отвътре. По-големите мехурчета, блъскане, провокират образуването на нови микрокрекети в твърди частици, дори разхлабване на механични връзки в тях. Твърдите частици се унищожават.

В емулгирането, разтварянето и смесването, големите мехурчета унищожават междумолекулните връзки в компонентите на бъдещата смес, съкращават веригите и образуват условия за малки мехурчета за по-нататъшно унищожаване на междумолекулни връзки. В резултат на това усилването на технологичния процес нараства, без да се намалява качеството на крайния продукт.

В допълнение, в заявената инсталация, в резултат на взаимодействието на акустични вълни с различни резонансни честоти в преработената течна среда, има удари, причинени от наслагване на две честоти (принципа на суперпозициите), които причиняват рязко мигновено увеличение в амплитудата на акустичното налягане. В такива моменти, силата на въздействието на акустичната вълна може да надвишава специфичната сила на инсталацията няколко пъти, която засилва технологичния процес и не само не намалява, но и подобрява качеството на крайния продукт. В допълнение, рязкото увеличаване на амплитудите на акустичното налягане улеснява доставката на кавитационни микроби в кавитационната зона; Увеличава се кавитацията. Кавитационни мехурчета, образуващи се в порите, нередностите, пукнатините на повърхността на твърдото тяло, които са в окачване, образуват локални акустични потоци, които са интензивно смесени с течност във всички микровипос, което също ви позволява да засилите технологичния процес, без да намалявате качеството на крайния продукт.

По този начин от гореизложеното следва, че декларираната ултразвукова инсталация, поради възможността за формиране на двучестотно акустично поле в преработваемата течна среда, по време на изпълнението осигурява постигането на технически резултат за увеличаване на интензификацията на технологичния процес, без да се намалява Качеството на крайния продукт: резултатите от почистващите повърхности, диспергиращи твърди компоненти в течността, процеса на емулгиране, разбъркване и разтваряне на компонентите на течната среда.

Чертежът показва посочената ултразвукова инсталация. Ултразвуковата инсталация съдържа ултразвуков конвертор на прът 1 с излъчваща повърхност 2, акустична вълна 3, работна камера 4, магнитна тръба 5 на пръстеновидния им емитер 6, еластичен уплътнителен пръстен 7, петата 8. Породата на магнитната верига 5 осигурява дупки 9, за да извърши намотка за възбуждане (не е показано). Работната камера 4 е направена под формата на метал, като стомана, цилиндрична тръба. В изпълнението на инсталацията, вълноводният 3 е направен под формата на пресечен конус, в който еластичният край 10 чрез еластичен уплътнителен пръстен 7 е плътно прикрепен към дъното на тръбата на работната камера 4 и. \\ T Получателният край 11 чрез аксиал е свързан с петата 8 с излъчващата повърхност 2 на преобразувателя 1. магнитна тръба 5, направена под формата на пакет от магнитроикционни плаки, имащи форма на пръстени, и акустично се притиска върху тръбата на. \\ t Работна камара 4; В допълнение, магнитната тръба 5 е оборудвана с намотка за възбуждане (не е показан).

Еластичният уплътнителен пръстен 7 е фиксиран в излъчващия край на 10 вълновода 3 в зоната на възела за преместване. В този случай, долният край на магнитния тръбопровод 5 на пръстеновидния емитер 6 се намира в една равнина с излъчващия край 10 на акустичната вълновод 3. и повърхността на излъчващия край 10 на акустичната вълновод 3 е вдлъбната, сферични, с радиус на сфера, равна на половината от магнитния тръбопровод от 5 пръстен магнитоскриеща се излъчвател 6.

Като род ултразвуков преобразувател, например, може да се използва ултразвуков преобразувател на магнитрострация PMS-15A-18 (Bt3.836.001 TU) или PMS-15-22 9SYUIT.671.119,101.003). Ако технологичният процес изисква по-високи честоти: 44 kHz, 66 kHz и т.н., тогава конверторът на пръта се извършва на базата на пиезокерамика.

Магнитната тръба 5 може да бъде направена от материал с отрицателна предизвикателност, като никел.

Ултразвуковата инсталация работи както следва. Захранващо напрежение върху възбуждането на възбуждането на преобразувателя 1 и пръстеновидния емитер на магнитрострацията 6. Работната камера 4 се запълва с третираната течна среда 12, например за извършване на разтваряне, емулгиране, диспергиране или запълване на течна среда в Кои части за почистване на повърхностите са поставени. След подаване на захранващото напрежение в работната камера 4 в течната среда 12 се образува акустично поле с две резонансни честоти.

Под влиянието на обработеното двучестотно акустично поле в преработената среда 12 се появяват акустични потоци и кавитация. В същото време, както е показано по-горе, кавитационните мехурчета се различават по размер: по-голям от ефекта върху ниската честота течна среда и малка - висока честота.

В каувитираща течна среда, например, при диспергиращи или почистващи повърхности, малки мехурчета проникват в пукнатините и кухините на твърдия компонент на сместа и, затръшване, образуват микрочисни ефекти, отслабване на целостта на твърдата частица отвътре. По-големи мехурчета, блъскане, разделяне на частица отслабена отвътре в малки фракции.

В допълнение, в резултат на взаимодействието на акустични вълни с различни резонансни честоти, възникват ритми, водещи до рязко мигновено увеличаване на амплитудата на акустичното налягане (към акустична стачка), което води до още по-интензивно унищожаване на слоевете повърхността се пречиства и до още по-голямо смилане на твърди фракции в течната обработена среда при получаване на суспензия. В същото време присъствието на две резонансни честоти повишава турбуленцията на акустичните потоци, което допринася за по-интензивно разбъркване на третираната течна среда и по-интензивно унищожаване на твърди частици както на повърхността на частта, така и на суспензия.

С емулгиране и разтваряне, големи кавитационни мехурчета унищожават междумолекулни връзки в компонентите на бъдещата смес, съкращаване на веригите и образуват условия за малки кавитационни мехурчета за по-нататъшно унищожаване на междумолекулни връзки. Въздействие на акустичната вълна и повишена турбулентност на акустични потоци, които са резултатите от двучестотно звучене на преработената течна среда, също унищожават междумолекулните връзки и засилват процеса на смесване на средата.

В резултат на съвместното въздействие на факторите, изброени по-горе върху преработваемата течна среда, извършеният технологичен процес се засилва, без да се намалява качеството на крайния продукт. Тъй като тестовете показват, в сравнение с прототипа, специфичната сила на претендирания преобразувател е два пъти по-висока.

За да се подобри въздействието на кавитацията в инсталацията, може да бъде осигурено повишено статично налягане, което може да бъде приложено подобно на прототипа (A.NOOVSKAYA, Okkeller, S.Kratssh "ултразвукови електротехнологични инсталации", Ленинград: Energoisdat, 1982, стр.169) : Системата на тръбопроводите, свързани с вътрешния обем на работната камера; Компресиран въздушен цилиндър; Предпазен клапан и манометър. В този случай работната камера трябва да бъде оборудван с херметичен капак.

1. ултразвукова инсталация, съдържаща род ултразвуков преобразувател, работна камера, направена под формата на метална цилиндрична тръба, и акустична вълновод, която излъчва край, е херметично прикрепена към дъното на цилиндричната тръба посредством еластично запечатване пръстен, а приемният край на този вълновод е акустично свързан с излъчващата повърхност. Ултразвуков преобразувател на пръта, характеризиращ се с това, че инсталацията допълнително въвежда пръстеновидна магнитоструктивна емитер, чиято магнитното ядро \u200b\u200bе акустично изсушена към тръбата на работата камара.

2. Инсталиране съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че еластичният уплътнителен пръстен е фиксиран върху излъчващия край на вълновода в зоната на възела за преместване.

3. Инсталация съгласно претенция 2, характеризираща се с това, че долният край на магнитния тръбопровод на пръстеновидния емитер се намира в една равнина с излъчващия край на акустичната вълновод.

4. Инсталиране съгласно претенция 3, характеризиращо се с това, че повърхността на излъчващия край на акустичната вълновод е вдлъбната, сферична, с радиус на сферата, равен на половината от дължината на магнитния тръбопровод на пръстеновидния емитер на магнитрострацията.

В основата на този метод на обработка е механично въздействие върху материала. Той се нарича ултразвук, защото честотата на ударите съответства на обхвата на не-сухи звуци (F \u003d 6-10 5 kHz).

Звуковите вълни са механични еластични трептения, които могат да бъдат разпределени само в еластична среда.

Когато звуковата вълна се размножава в еластична среда, материалните частици правят еластични трептения близо до позициите си при скорост, наречена осцилатор.

Кондензацията и изхвърлянето на средата в надлъжната вълна се характеризират с прекомерно, така нареченото звуково налягане.

Скоростта на разпространение на звуковата вълна зависи от плътността на средата, в която се движи. Когато се разпределя в материалната среда, звуковата вълна трансферира енергия, която може да се използва в технологични процеси.

Предимства на ултразвуковата обработка:

Възможността за получаване на акустична енергия чрез различни технически техники;

Широк спектър от ултразвукова употреба (от обработка на размера до заваряване, запояване и др.);

Лесна автоматизация и работа;

Недостатъци:

Повишена стойност на акустичната енергия в сравнение с други видове енергия;

Необходимостта от производство на генератори на ултразвукови колебания;

Необходимостта от производство на специални инструменти със специални свойства и форма.

Ултразвуковите колебания са придружени от редица ефекти, които могат да бъдат използвани като основни за разработването на различни процеси:

Кавитация, т.е. образование в течни мехурчета и обхват от тях.

В този случай възникват голямо местно мигновено налягане, достигащо 10 8 n / m2;

Абсорбцията на ултразвукови колебания по вещество, в която част от енергията се превръща в термична, и част се изразходва за промяна на структурата на веществото.

Тези ефекти се използват за:

Отделяне на молекули и частици от различни маси в нехомогенно суспензии;

Коагулация (увеличаване) на частици;

Дисперсия (смачкване) на вещество и я смесва с други;

Дегазиране на течности или топи, дължащи се на образуването на изскачащи мехурчета с големи размери.

1.1. Елементи на ултразвукови инсталации

Всяка ултразвукова инсталация (UZA) включва три основни елемента:

Източник на ултразвукови трептения;

Акустична скорост трансформатор (хъб);

Подробности за закрепване.

Източници на ултразвукови колебания (тесни) могат да бъдат два вида - механични и електрически.

Механична конструирана механична енергия, например, течност или скорост на газта. Те включват ултразвукови сирени или свирки.

Електрически източници на тясна конвертира електрическа енергия в механични еластични трептения на съответната честота. Преобразувателите са електродинамични, магнитрострации и пиезоелектрични.

Магниционните и пиезоелектрическите преобразуватели получиха най-голямото разпространение.

Принципът на действие на преобразувателите на магнитроиране се основава на надлъжен магнитостриен ефект, който се проявява в промяната на дължината на металното тяло от феромагнитни материали (без да се променя обемът им) под действието на магнитно поле.

Magnetrotrictive ефект на различни материали се променя. Никел и перменю (железен сплав с кобалт) имат висока магнитрострация.

Пакетът за магнетитрична трансдюсер е ядро \u200b\u200bот тънки плочи, което съдържа намотка за възбуждане на редуващо електромагнитно поле с висока честота.

Принципът на действие на пиезоелектричните преобразуватели се основава на способността на някои вещества да променят геометричните му размери (дебелина и обем) в електрическото поле. Пиезоелектричен ефект на въже. Ако плочата е изработена от пиезотров материал, за да се разкрият деформации на компресия или разтягане, тогава електрическите заряди ще се появят на повърхността му. Ако пиезоелектричен елемент е поставен в променлива електрическо полетогава той ще се деформира, вълнуващо околен свят Ултразвукови колебания. Осцилиращата плоча на пиезоелектричния материал е електромеханичен конвертор.

Пиезоелементи, базирани на титанов бариев, полученият оловен циркоката-титан.

Акустичните трансформатори на скорост (центрове на надлъжни еластични трептения) могат да имат различни форми (Фиг. 1.1).

Фиг. 1.1. Форми на концентратори

Те служат за хармонизиране на параметрите на конвертора с натоварване, за закрепване на осцилаторната система и входните ултразвукови колебания в зоната на обработката на материала. Тези устройства са пръчки с различни участъци, изработени от материали с корозия и кавитационна устойчивост, устойчивост на топлина, устойчивост на агресивни носители.

1.2. Технологично използване на ултразвукови колебания

В индустрията ултразвук се използват три основни направления: въздействието върху мощността върху материала, интензификацията и ултразвуковия контрол на процесите.

Въздействие върху мощността

Той се прилага за механична обработка Твърди и превъзходни сплави, получаване на резистентни емулсии и др.

Най-често се използват два вида ултразвукова обработка в характерните честоти от 16-30 kHz:

Обработка на размери на машини, използващи инструменти;

Почистване в бани с течна среда.

Основният работен механизъм на ултразвуковата машина е акустичен възел (фиг. 1.2). Предназначен е да доведе работния инструмент в колебание. Акустичният възел се захранва от генератора на електрически трептене (обикновено лампата), към който е свързан намотката 2.

Основният елемент на акустичния възел е магнитостриктният (или пиезоелектричен) предавател на електрическите колебания в енергията на механичните еластични трептения - вибратор 1.

Фиг. 1.2. Акустичен ултразвуков инсталационен възел

Вибраторните колебания, които по-дългите страни и скъсяването с ултразвукова честота в посока на магнитното поле на намотката, се амплифицира чрез концентратор 4, свързан с края на предупреждението.

Към хъб 5 е прикрепен стоманен инструмент, така че клирънсът остане между неговия край и детайла 6.

Вибраторът се поставя в ебон-корпус 3, където се доставя охлаждаща вода.

Инструментът трябва да има формата на определен раздел за отваряне. Пространството между края на инструмента и преработената повърхност на дюзата 7 се доставя с течност с най-малки зърна от абразивен прах.

От осцилиращия край на инструмента на абразивния инструмент придобиват по-голяма скорост, те удариха повърхността на частта и изваждат най-малките чипове от него.

Въпреки че изпълнението на всяка стачка е незначително, работата на инсталацията е относително висока, което се дължи на високата честота на трептенията на инструмента (16-30 kHz) и голямо количество абразивно паша, движещо се едновременно с високо ускорение.

Тъй като материалът намалява, инструментът е автоматичен.

Абразивната течност се подава към зоната за третиране на налягането и промива отпадъчните отпадъци.

Използвайки ултразвукова технология, можете да извършвате операции като фърмуер, плъзгане, пробиване, рязане, смилане и др.

Ултразвукови бани (фиг. 1.3) се използват за почистване на повърхности метални детайли От корозионни продукти, филмови филми, минерални масла и др.

Работата на ултразвуковата баня се основава на използването на ефекта на местните хидравлични удари, възникнали в течността под действието на ултразвук.

Принципът на работа на такава баня е както следва: обработената част (1) е потопена в резервоара (4), напълнена с течна детергентна среда (2). Радиаторът на ултразвуковите колебания е диафрагмен (5), свързан с вибратор на магнитострик (6) с адхезивен състав (8). Банята е инсталирана на стойката (7). Ултразвукови колебания (3) се прилагат работна зонакъдето се извършва обработка.

Фиг. 1.3. Ултразвукова баня

Най-ефективното ултразвуково почистване при отстраняване на замърсители от труднодостъпни кухини, вдлъбнатини и малки размери. В допълнение, този метод е в състояние да получи персистиращи емулсии на такива не-универсални течности като вода и масло, живак и вода, бензен и др.

Уза оборудването е сравнително скъпо, поради което е икономически препоръчително ултразвуково почистване на малки части по размер само при условия на масово производство.

Интензификация на технологичните процеси

Ултразвуковите колебания значително променят хода на някои химически процеси. Например, полимеризацията с определена сила на звука е по-интензивна. Когато силата на звука намалява, обратният процес е възможен - деполимеризация. Следователно, този имот се използва за управление на реакцията на полимеризация. Чрез промяна на честотата и интензивността на ултразвуковите колебания е възможно да се осигури необходимата скорост на реакцията.

В металургията, въвеждането на еластични трептения на ултразвукова честота в стопилката води до значително смилане на кристали и ускоряване на образуването на растеж в процеса на кристализация, намаляване на порьозността, увеличаване на механичните свойства на втвърдените топи и намаляване на съдържанието на газове в метали.

Ултразвуков контрол Процеси

Използване на ултразвукови колебания можете непрекъснато да наблюдавате хода на технологичния процес без лабораторни анализи проби. За тази цел първоначално се установява зависимостта на звуковата вълна физически свойства Среди и след това чрез промяна на тези параметри след действие в сряда, достатъчна точност се оценява по нейното състояние. Като правило се използват ултразвукови трептения с малък интензитет.

Чрез промяна на енергията на звуковата вълна, съставът на различни смеси, които не са химични съединения, могат да бъдат наблюдавани. Скоростта на звука в такива среди не се променя, а наличието на примеси на суспендираните вещества влияе върху коефициента на усвояване на звуковата енергия. Това дава възможност да се определи процентът на примесите в началния материал.

На отражението на звуковите вълни на границата между интерфейса ("полупрозрачна" с ултразвуков лъч), можете да определите наличието на примеси в монолита и да създавате ултразвукови диагностични устройства.

Заключения: ултразвук - еластични вълни с честота на трептенията от 20 kHz до 1 GHz, които не чуват човешкото ухо. Ултразвуковите инсталации се използват широко за обработка на материали поради високочестотни акустични осцилации.