Η βάση αυτής της μεθόδου επεξεργασίας είναι η μηχανική επίδραση στο υλικό. Ονομάζεται υπερήχων επειδή η συχνότητα παλμού αντιστοιχεί στο εύρος των μη ακουστών ήχων (f = 6-10 5 kHz).

Τα ηχητικά κύματα είναι μηχανικές ελαστικές δονήσεις που μπορούν να διαδοθούν μόνο σε ελαστικό μέσο.

Όταν ένα ηχητικό κύμα διαδίδεται σε ένα ελαστικό μέσο, ​​τα σωματίδια υλικού εκτελούν ελαστικές ταλαντώσεις γύρω από τις θέσεις τους με μια ταχύτητα που ονομάζεται δονητική.

Η συμπύκνωση και η αραίωση του μέσου σε ένα διαμήκη κύμα χαρακτηρίζεται από περίσσεια, τη λεγόμενη ηχητική πίεση.

Η ταχύτητα διάδοσης ενός ηχητικού κύματος εξαρτάται από την πυκνότητα του μέσου στο οποίο κινείται. Όταν διαδίδεται σε ένα υλικό μέσο, ​​ένα ηχητικό κύμα μεταφέρει ενέργεια που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε τεχνολογικές διαδικασίες.

Πλεονεκτήματα υπερήχων:

Η δυνατότητα λήψης ακουστικής ενέργειας με διάφορες τεχνικές μεθόδους.

Ευρύ φάσμα εφαρμογών των υπερήχων (από επεξεργασία διαστάσεων έως συγκόλληση, συγκόλληση κ.λπ.);

Ευκολία αυτοματισμού και λειτουργίας.

Ελαττώματα:

Αυξημένο κόστος ακουστικής ενέργειας σε σύγκριση με άλλες μορφές ενέργειας.

Η ανάγκη κατασκευής γεννητριών υπερηχητικών δονήσεων.

Η ανάγκη κατασκευής ειδικών εργαλείων με ιδιαίτερες ιδιότητες και σχήμα.

Οι δονήσεις υπερήχων συνοδεύονται από μια σειρά από εφέ που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως βασικά για την ανάπτυξη διαφόρων διαδικασιών:

Σπηλαίωση, δηλαδή ο σχηματισμός φυσαλίδων στο υγρό και το σκάσιμο τους.

Σε αυτή την περίπτωση, προκύπτουν μεγάλες τοπικές στιγμιαίες πιέσεις, που φτάνουν τα 10 8 N/m2.

Απορρόφηση δονήσεων υπερήχων από μια ουσία, στην οποία μέρος της ενέργειας μετατρέπεται σε θερμότητα και μέρος δαπανάται για την αλλαγή της δομής της ουσίας.

Αυτά τα αποτελέσματα χρησιμοποιούνται για:

Διαχωρισμός μορίων και σωματιδίων διαφόρων μαζών σε ανομοιογενή εναιωρήματα.

Πήξη (μεγέθυνση) σωματιδίων;

Διασπορά (συντριβή) μιας ουσίας και ανάμειξή της με άλλες.

Απαέρωση υγρών ή τήξη λόγω του σχηματισμού μεγάλων αναδυόμενων φυσαλίδων.

1.1. Στοιχεία εγκαταστάσεων υπερήχων

Οποιαδήποτε εγκατάσταση υπερήχων (ΗΠΑ) περιλαμβάνει τρία κύρια στοιχεία:

Πηγή υπερηχητικών δονήσεων.

Ακουστικός μετασχηματιστής ταχύτητας (hub);

Στοιχεία συνημμένου.

Οι πηγές υπερηχητικών δονήσεων (ΗΠΑ) μπορεί να είναι δύο τύπων - μηχανικές και ηλεκτρικές.

Μηχανική μετατροπή της μηχανικής ενέργειας, για παράδειγμα, η ταχύτητα ενός υγρού ή αερίου. Αυτά περιλαμβάνουν σειρήνες ή σφυρίχτρες υπερήχων.

Οι ηλεκτρικές πηγές δοκιμών με υπερήχους μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανικούς ελαστικούς κραδασμούς της κατάλληλης συχνότητας. Οι μετατροπείς είναι ηλεκτροδυναμικοί, μαγνητοσυσταλτικοί και πιεζοηλεκτρικοί.

Οι πιο διαδεδομένοι είναι οι μαγνητοσυσταλτικοί και οι πιεζοηλεκτρικοί μετατροπείς.

Η αρχή λειτουργίας των μαγνητοσυστολικών μορφοτροπέων βασίζεται στο διαμήκη μαγνητοσυστολικό αποτέλεσμα, το οποίο εκδηλώνεται με μια αλλαγή στο μήκος ενός μεταλλικού σώματος κατασκευασμένου από σιδηρομαγνητικά υλικά (χωρίς να αλλάζει ο όγκος τους) υπό την επίδραση μαγνητικό πεδίο.

Το μαγνητοσυσταλτικό αποτέλεσμα διάφορα υλικάδιαφορετικός. Το νικέλιο και το permendur (κράμα σιδήρου-κοβαλτίου) έχουν υψηλή μαγνητοσυστολή.

Το πακέτο μαγνητοσυστολής μετατροπέα είναι ένας πυρήνας κατασκευασμένος από λεπτές πλάκες, πάνω στις οποίες τοποθετείται μια περιέλιξη για να διεγείρει ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο υψηλής συχνότητας σε αυτό.

Η αρχή της λειτουργίας των πιεζοηλεκτρικών μετατροπέων βασίζεται στην ικανότητα ορισμένων ουσιών να αλλάζουν τις γεωμετρικές τους διαστάσεις (πάχος και όγκος) σε ηλεκτρικό πεδίο. Το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο είναι αναστρέψιμο. Εάν μια πιεζοηλεκτρική πλάκα υποβληθεί σε θλιπτική ή εφελκυστική παραμόρφωση, τότε θα εμφανιστούν ηλεκτρικά φορτία στις όψεις της. Εάν το πιεζοηλεκτρικό στοιχείο τοποθετηθεί σε εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο, τότε θα παραμορφωθεί, συναρπάζοντας υπερηχητικούς κραδασμούς στο περιβάλλον. Μια ταλαντούμενη πλάκα από πιεζοηλεκτρικό υλικό είναι ένας ηλεκτρομηχανικός μετατροπέας.

Πιεζοστοιχεία με βάση το τιτάνιο βάριο, ζιρκονικό μόλυβδο-τιτάνιο χρησιμοποιούνται ευρέως.

Οι μετασχηματιστές ακουστικής ταχύτητας (συγκεντρωτές διαμήκων ελαστικών δονήσεων) μπορούν να έχουν διαφορετικό σχήμα(Εικ. 1.1).

Ρύζι. 1.1. Σχήματα Hub

Χρησιμεύουν για την αντιστοίχιση των παραμέτρων του μορφοτροπέα με το φορτίο, τη στερέωση του ταλαντευτικού συστήματος και την εισαγωγή υπερηχητικών δονήσεων στη ζώνη του υλικού που επεξεργάζεται. Αυτές οι συσκευές είναι ράβδοι διαφόρων τμημάτων, κατασκευασμένες από υλικά με αντοχή στη διάβρωση και τη σπηλαίωση, αντοχή στη θερμότητα, αντοχή σε επιθετικά περιβάλλοντα.

1.2. Τεχνολογική χρήσηυπερηχητικές δονήσεις

Στη βιομηχανία, ο υπέρηχος χρησιμοποιείται σε τρεις κύριους τομείς: κρούση δύναμηςγια το υλικό, εντατικοποίηση και υπερηχητικό έλεγχο των διεργασιών.

δύναμη στο υλικό

Υποβάλλεται αίτηση για μηχανική κατεργασίασκληρά και υπερσκληρά κράματα, λήψη σταθερών γαλακτωμάτων κ.λπ.

Δύο τύποι θεραπείας με υπερήχους χρησιμοποιούνται συνήθως σε χαρακτηριστικές συχνότητες 16–30 kHz:

Επεξεργασία διαστάσεων σε μηχανήματα που χρησιμοποιούν εργαλεία.

Καθαρισμός σε υγρά λουτρά.

Ο κύριος μηχανισμός λειτουργίας της μηχανής υπερήχων είναι η ακουστική μονάδα (Εικ. 1.2). Έχει σχεδιαστεί για να φέρει μέσα το εργαλείο εργασίας ταλαντευόμενη κίνηση. Ο ακουστικός κόμβος τροφοδοτείται από μια γεννήτρια ηλεκτρικής ταλάντωσης (συνήθως μια γεννήτρια σωλήνα), στην οποία συνδέεται η περιέλιξη 2.

Το κύριο στοιχείο της ακουστικής μονάδας είναι ένας μαγνητοσυσταλτικός (ή πιεζοηλεκτρικός) μετατροπέας της ενέργειας των ηλεκτρικών δονήσεων σε ενέργεια μηχανικών ελαστικών δονήσεων - δονητής 1.

Ρύζι. 1.2. Ακουστική μονάδα εγκατάστασης υπερήχων

Οι ταλαντώσεις του δονητή, ο οποίος επιμηκύνεται και βραχύνεται μεταβλητά με συχνότητα υπερήχων προς την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου της περιέλιξης, ενισχύονται από τον συγκεντρωτή 4 που είναι προσαρτημένος στο άκρο του δονητή.

Ένα χαλύβδινο εργαλείο 5 είναι προσαρτημένο στην πλήμνη έτσι ώστε να υπάρχει ένα κενό μεταξύ του άκρου του και του τεμαχίου εργασίας 6.

Ο δονητής τοποθετείται σε ένα περίβλημα εβονίτη 3, όπου παρέχεται τρεχούμενο νερό ψύξης.

Το εργαλείο πρέπει να έχει το σχήμα ενός δεδομένου τμήματος της οπής. Στο διάστημα μεταξύ της ακραίας επιφάνειας του εργαλείου και της επιφάνειας του προς επεξεργασία τεμαχίου, παρέχεται ένα υγρό με τους μικρότερους κόκκους λειαντικής σκόνης από το ακροφύσιο 7.

Από το ταλαντευόμενο άκρο του εργαλείου, οι λειαντικοί κόκκοι αποκτούν μεγαλύτερη ταχύτητα, χτυπούν την επιφάνεια του εξαρτήματος και βγάζουν τα μικρότερα τσιπ από αυτό.

Αν και η παραγωγικότητα κάθε κρούσης είναι αμελητέα, η απόδοση του μηχανήματος είναι σχετικά υψηλή, γεγονός που οφείλεται στην υψηλή συχνότητα του εργαλείου (16-30 kHz) και στον μεγάλο αριθμό λειαντικών κόκκων που κινούνται ταυτόχρονα με υψηλή επιτάχυνση.

Καθώς αφαιρούνται τα στρώματα υλικού, το εργαλείο τροφοδοτείται αυτόματα.

Το λειαντικό υγρό παρέχεται στη ζώνη επεξεργασίας υπό πίεση και ξεπλένει τα απόβλητα επεξεργασίας.

Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία υπερήχων, μπορείτε να εκτελέσετε εργασίες όπως διάτρηση, σμίλευση, διάτρηση, κοπή, λείανση και άλλες.

Τα λουτρά υπερήχων (Εικ. 1.3) χρησιμοποιούνται για τον καθαρισμό επιφανειών μεταλλικά μέρηαπό προϊόντα διάβρωσης, μεμβράνες οξειδίου, ορυκτέλαια κ.λπ.

Η λειτουργία ενός λουτρού υπερήχων βασίζεται στη χρήση της επίδρασης τοπικών υδραυλικών κραδασμών που συμβαίνουν σε ένα υγρό υπό τη δράση υπερήχων.

Η αρχή λειτουργίας ενός τέτοιου λουτρού έχει ως εξής: το τεμάχιο εργασίας (1) βυθίζεται σε μια δεξαμενή (4) γεμάτη με υγρό μέσο πλύσης (2). Ο εκπομπός των υπερηχητικών δονήσεων είναι ένα διάφραγμα (5) συνδεδεμένο με έναν μαγνητοσυστολή δονητή (6) με μια κόλλα (8). Το λουτρό τοποθετείται σε βάση (7). Κύματα υπερηχητικών δονήσεων (3) διαδίδονται μέσα περιοχή εργασίαςόπου γίνεται η επεξεργασία.

Ρύζι. 1.3. λουτρό υπερήχων

Ο καθαρισμός με υπερήχους είναι πιο αποτελεσματικός στην απομάκρυνση των ρύπων από δυσπρόσιτες κοιλότητες, εσοχές και μικρά κανάλια. Επιπλέον, αυτή η μέθοδος καθιστά δυνατή τη λήψη σταθερών γαλακτωμάτων τέτοιων υγρών που είναι μη αναμίξιμα με τους συνήθεις τρόπους, όπως νερό και λάδι, υδράργυρος και νερό, βενζόλιο και άλλα.

Ο εξοπλισμός υπερήχων είναι σχετικά ακριβός, επομένως είναι οικονομικά εφικτό να χρησιμοποιηθεί καθαρισμός μικρών εξαρτημάτων με υπερήχους μόνο σε μαζική παραγωγή.

Εντατικοποίηση των τεχνολογικών διαδικασιών

Οι κραδασμοί υπερήχων αλλάζουν σημαντικά την πορεία ορισμένων χημικών διεργασιών. Για παράδειγμα, ο πολυμερισμός σε μια συγκεκριμένη ένταση ήχου είναι πιο έντονος. Με μείωση της έντασης του ήχου, είναι δυνατή η αντίστροφη διαδικασία - αποπολυμερισμός. Επομένως, αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της αντίδρασης πολυμερισμού. Αλλάζοντας τη συχνότητα και την ένταση των κραδασμών υπερήχων, είναι δυνατό να παρέχουμε τον απαιτούμενο ρυθμό αντίδρασης.

Στη μεταλλουργία, η εισαγωγή ελαστικών δονήσεων με συχνότητα υπερήχων στα τήγματα οδηγεί σε σημαντική λείανση κρυστάλλων και επιτάχυνση του σχηματισμού συσσωρεύσεων κατά την κρυστάλλωση, μείωση του πορώδους, αύξηση των μηχανικών ιδιοτήτων των στερεοποιημένων τήγματος και μείωση της περιεκτικότητας σε αέρια στα μέταλλα.

Έλεγχος υπερήχωνδιαδικασίες

Με τη βοήθεια δονήσεων υπερήχων, είναι δυνατή η συνεχής παρακολούθηση της προόδου της τεχνολογικής διαδικασίας χωρίς εργαστηριακές εξετάσειςδείγματα Για το σκοπό αυτό, η εξάρτηση των παραμέτρων του ηχητικού κύματος από φυσικές ιδιότητεςπεριβάλλον, και στη συνέχεια αλλάζοντας αυτές τις παραμέτρους μετά την ενέργεια στο περιβάλλον, η κατάστασή του κρίνεται με επαρκή ακρίβεια. Κατά κανόνα, χρησιμοποιούνται υπερηχητικές δονήσεις χαμηλής έντασης.

Αλλάζοντας την ενέργεια ενός ηχητικού κύματος, είναι δυνατός ο έλεγχος της σύνθεσης διαφόρων μειγμάτων που δεν είναι χημικές ενώσεις. Η ταχύτητα του ήχου σε τέτοια μέσα δεν αλλάζει και η παρουσία ακαθαρσιών σε αιωρούμενη ύλη επηρεάζει τον συντελεστή απορρόφησης της ηχητικής ενέργειας. Αυτό καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό του ποσοστού των ακαθαρσιών στην αρχική ουσία.

Με την ανάκλαση των ηχητικών κυμάτων στη διεπαφή μεταξύ των μέσων («μετάδοση» με δέσμη υπερήχων), είναι δυνατό να προσδιοριστεί η παρουσία ακαθαρσιών στο μονόλιθο και να δημιουργηθούν υπερηχητικές διαγνωστικές συσκευές.

Συμπεράσματα: υπερηχογράφημα - ελαστικά κύματα με συχνότητα ταλάντωσης 20 kHz έως 1 GHz, μη ακούγονται ανθρώπινο αυτί. Οι εγκαταστάσεις υπερήχων χρησιμοποιούνται ευρέως για την επεξεργασία υλικών λόγω των ακουστικών δονήσεων υψηλής συχνότητας.

Οι κάτοχοι του διπλώματος ευρεσιτεχνίας RU 2286216:

Η εφεύρεση αναφέρεται σε συσκευές για τον υπερηχητικό καθαρισμό και επεξεργασία αιωρημάτων σε ισχυρά ακουστικά πεδία, ειδικότερα για διάλυση, γαλακτωματοποίηση, διασπορά, καθώς και συσκευές για τη δημιουργία και μετάδοση μηχανικών δονήσεων χρησιμοποιώντας το φαινόμενο μαγνητοσυστολής. Η εγκατάσταση περιέχει έναν μαγνητοσυσταλτικό μετατροπέα ράβδου υπερήχων, έναν θάλαμο εργασίας κατασκευασμένο σε μορφή μεταλλικού κυλινδρικού σωλήνα και έναν ακουστικό κυματοδηγό, το ακτινοβολούμενο άκρο του οποίου συνδέεται ερμητικά στο κάτω μέρος του κυλινδρικού σωλήνα μέσω ενός ελαστικού δακτυλίου στεγανοποίησης και το άκρο λήψης αυτού του κυματοδηγού είναι ακουστικά άκαμπτα συνδεδεμένο με την επιφάνεια ακτινοβολίας του μορφοτροπέα υπερήχων ράβδου. Ένας δακτυλιοειδής μαγνητοσυσταλτικός πομπός εισάγεται επιπλέον στην εγκατάσταση, το μαγνητικό κύκλωμα του οποίου πιέζεται άκαμπτα ακουστικά στον σωλήνα του θαλάμου εργασίας. Μονάδα υπερήχωνσχηματίζει ένα ακουστικό πεδίο δύο συχνοτήτων στο επεξεργασμένο υγρό μέσο, ​​το οποίο παρέχει αύξηση στην εντατικοποίηση της τεχνολογικής διαδικασίας χωρίς να μειώνει την ποιότητα του τελικού προϊόντος. 3 w.p. f-ly, 1 ill.

Η εφεύρεση αναφέρεται σε συσκευές για τον υπερηχητικό καθαρισμό και επεξεργασία αιωρημάτων σε ισχυρά ακουστικά πεδία, ειδικότερα για διάλυση, γαλακτωματοποίηση, διασπορά, καθώς και συσκευές για τη δημιουργία και μετάδοση μηχανικών δονήσεων χρησιμοποιώντας το φαινόμενο μαγνητοσυστολής.

Μια συσκευή για την εισαγωγή κραδασμών υπερήχων σε ένα υγρό είναι γνωστή (Δίπλωμα ευρεσιτεχνίας DE, Νο. 3815925, B 08 B 3/12, 1989) μέσω ενός αισθητήρα υπερήχων, ο οποίος στερεώνεται με έναν κώνο που εκπέμπει ήχο χρησιμοποιώντας μια ερμητικά μονωτική φλάντζα στο την κάτω περιοχή μέσα στο υγρό λουτρό.

πλησιέστερο τεχνική λύσηστο προτεινόμενο είναι μια εγκατάσταση υπερήχων τύπου UZVD-6 (A.V. Donskoy, O.K. Keller, G.S. Kratysh "Ultrasonic electrotechnological installations", Leningrad: Energoizdat, 1982, σελ. 169), που περιέχει έναν μετατροπέα υπερήχων ράβδου, έναν θάλαμο εργασίας κατασκευασμένο στη μορφή ενός μεταλλικού κυλινδρικού σωλήνα και ενός ακουστικού κυματοδηγού, το ακτινοβολούμενο άκρο του οποίου συνδέεται ερμητικά στο κάτω μέρος του κυλινδρικού σωλήνα μέσω ενός ελαστικού στεγανοποιητικού δακτυλίου και το άκρο υποδοχής αυτού του κυματοδηγού είναι ακουστικά άκαμπτα συνδεδεμένο με την επιφάνεια ακτινοβολίας του μετατροπέα υπερήχων ράβδου.

Το μειονέκτημα των αναγνωρισμένων γνωστών εγκαταστάσεων υπερήχων είναι ότι ο θάλαμος εργασίας έχει μια ενιαία πηγή υπερηχητικών δονήσεων, οι οποίες μεταδίδονται σε αυτόν από τον μαγνητοσυσταλτικό μετατροπέα μέσω του άκρου του κυματοδηγού, οι μηχανικές ιδιότητες και οι ακουστικές παράμετροι των οποίων καθορίζουν τη μέγιστη επιτρεπόμενη ακτινοβολία. ένταση. Συχνά, η προκύπτουσα ένταση ακτινοβολίας των κραδασμών υπερήχων δεν μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις της τεχνολογικής διαδικασίας όσον αφορά την ποιότητα του τελικού προϊόντος, γεγονός που καθιστά απαραίτητη την παράταση του χρόνου επεξεργασίας με υπερήχους του υγρού μέσου και οδηγεί σε μείωση της έντασης της τεχνολογικής διαδικασίας.

Έτσι, οι εγκαταστάσεις υπερήχων που εντοπίστηκαν κατά την αναζήτηση διπλώματος ευρεσιτεχνίας, το ανάλογο και το πρωτότυπο της διεκδικούμενης εφεύρεσης, όταν υλοποιούνται, δεν παρέχουν την επίτευξη ενός τεχνικού αποτελέσματος, το οποίο συνίσταται στην αύξηση της εντατικοποίησης της τεχνολογικής διαδικασίας χωρίς μείωση της ποιότητας της τελικής προϊόν.

Η παρούσα εφεύρεση επιλύει το πρόβλημα της δημιουργίας μιας εγκατάστασης υπερήχων, η εφαρμογή της οποίας διασφαλίζει την επίτευξη ενός τεχνικού αποτελέσματος, το οποίο συνίσταται στην αύξηση της εντατικοποίησης της τεχνολογικής διαδικασίας χωρίς μείωση της ποιότητας του τελικού προϊόντος.

Η ουσία της εφεύρεσης έγκειται στο γεγονός ότι σε μια εγκατάσταση υπερήχων που περιέχει έναν μορφοτροπέα υπερήχων ράβδου, έναν θάλαμο εργασίας κατασκευασμένο σε μορφή μεταλλικού κυλινδρικού σωλήνα και έναν ακουστικό κυματοδηγό, το ακτινοβολούμενο άκρο του οποίου είναι ερμητικά συνδεδεμένο στο κάτω μέρος του κυλινδρικού σωλήνα μέσω ενός ελαστικού στεγανοποιητικού δακτυλίου και το άκρο λήψης αυτού του κυματοδηγού ακουστικά άκαμπτα συνδεδεμένο με την επιφάνεια ακτινοβολίας του μετατροπέα υπερήχων ράβδου, εισάγεται επιπλέον ένας δακτυλιοειδής μαγνητοσυσταλτικός πομπός, το μαγνητικό κύκλωμα του οποίου πιέζεται ακουστικά άκαμπτα ο σωλήνας του θαλάμου εργασίας. Επιπλέον, ένας ελαστικός δακτύλιος στεγανοποίησης στερεώνεται στο ακτινοβολούμενο άκρο του κυματοδηγού στη ζώνη της μονάδας μετατόπισης. Στην περίπτωση αυτή, το κάτω άκρο του μαγνητικού κυκλώματος του δακτυλιοειδούς ψυγείου βρίσκεται στο ίδιο επίπεδο με το ακτινοβολούμενο άκρο του ακουστικού κυματοδηγού. Επιπλέον, η επιφάνεια του ακτινοβολούμενου άκρου του ακουστικού κυματοδηγού είναι κοίλη, σφαιρική, με ακτίνα σφαίρας ίση με το ήμισυ του μήκους του μαγνητικού κυκλώματος του δακτυλιοειδούς μαγνητοσυστολικού καλοριφέρ.

Το τεχνικό αποτέλεσμα επιτυγχάνεται ως εξής. Ο μορφοτροπέας υπερήχων Rod είναι μια πηγή υπερηχητικών δονήσεων που παρέχει απαιτούμενες παραμέτρουςακουστικό πεδίο στον θάλαμο εργασίας της εγκατάστασης για την υλοποίηση της τεχνολογικής διαδικασίας, που διασφαλίζει την εντατικοποίηση και την ποιότητα του τελικού προϊόντος. Ένας ακουστικός κυματοδηγός, το ακτινοβολούμενο άκρο του οποίου είναι ερμητικά συνδεδεμένο στο κάτω μέρος του κυλινδρικού σωλήνα και το άκρο λήψης αυτού του κυματοδηγού είναι ακουστικά άκαμπτα συνδεδεμένο με την επιφάνεια ακτινοβολίας του μετατροπέα υπερήχων της ράβδου, εξασφαλίζει τη μετάδοση των υπερηχητικών δονήσεων στο επεξεργασμένο υγρό μέσο του θαλάμου εργασίας. Ταυτόχρονα, διασφαλίζεται η στεγανότητα και η κινητικότητα της σύνδεσης λόγω του γεγονότος ότι το ακτινοβολούμενο άκρο του κυματοδηγού συνδέεται στο κάτω μέρος του σωλήνα του θαλάμου εργασίας μέσω ενός ελαστικού δακτυλίου στεγανοποίησης. Η κινητικότητα της σύνδεσης παρέχει τη δυνατότητα μετάδοσης μηχανικών κραδασμών από τον μορφοτροπέα μέσω του κυματοδηγού στον θάλαμο εργασίας, στο υπό επεξεργασία υγρό μέσο, ​​τη δυνατότητα εκτέλεσης της τεχνολογικής διαδικασίας και κατά συνέπεια την απόκτηση του απαιτούμενου τεχνικού αποτελέσματος.

Επιπλέον, στην αξιούμενη εγκατάσταση, ο ελαστικός δακτύλιος στεγανοποίησης στερεώνεται στο ακτινοβολούμενο άκρο του κυματοδηγού στη ζώνη του κόμβου μετατόπισης, σε αντίθεση με το πρωτότυπο, στο οποίο είναι εγκατεστημένο στη ζώνη του αντικόμβου μετατόπισης. Ως αποτέλεσμα, στην εγκατάσταση σύμφωνα με το πρωτότυπο, ο δακτύλιος στεγανοποίησης αποσβένει τους κραδασμούς και μειώνει τον παράγοντα ποιότητας του ταλαντευτικού συστήματος και επομένως μειώνει την ένταση της διαδικασίας. Στην εγκατάσταση που αξιώνεται, ο στεγανοποιητικός δακτύλιος είναι εγκατεστημένος στην περιοχή της μονάδας μετατόπισης, επομένως δεν επηρεάζει το σύστημα ταλάντωσης. Αυτό καθιστά δυνατή τη διέλευση περισσότερης ισχύος μέσω του κυματοδηγού σε σύγκριση με το πρωτότυπο και ως εκ τούτου αυξάνει την ένταση της ακτινοβολίας και, κατά συνέπεια, εντείνει την τεχνολογική διαδικασία χωρίς να διακυβεύεται η ποιότητα του τελικού προϊόντος. Επιπλέον, δεδομένου ότι στην διεκδικούμενη εγκατάσταση, ο δακτύλιος στεγανοποίησης είναι εγκατεστημένος στην περιοχή του κόμβου, δηλ. στη ζώνη μηδενικών παραμορφώσεων, δεν καταρρέει από κραδασμούς, διατηρεί την κινητικότητα της σύνδεσης του ακτινοβολούμενου άκρου του κυματοδηγού με κάτω μέροςσωλήνες του θαλάμου εργασίας, που σας επιτρέπει να εξοικονομήσετε την ένταση της ακτινοβολίας. Στο πρωτότυπο, ο στεγανοποιητικός δακτύλιος είναι εγκατεστημένος στη ζώνη μέγιστης παραμόρφωσης του κυματοδηγού. Επομένως, ο δακτύλιος καταστρέφεται σταδιακά από κραδασμούς, οι οποίοι μειώνουν σταδιακά την ένταση της ακτινοβολίας και στη συνέχεια παραβιάζουν τη στεγανότητα της σύνδεσης και διακόπτουν τη λειτουργία της εγκατάστασης.

Η χρήση ενός μαγνητοσυστολικού πομπού δακτυλίου καθιστά δυνατή την πραγματοποίηση μιας μεγάλης ισχύος μετατροπής και μιας σημαντικής περιοχής ακτινοβολίας (A.V. Donskoy, O.K. Keller, G.S. Kratysh "Ultrasonic electrotechnological installations", Λένινγκραντ: Energoizdat, 1982, σ. 34) και επομένως επιτρέπει να παρέχει εντατικοποίηση της τεχνολογικής διαδικασίας χωρίς μείωση της ποιότητας του τελικού προϊόντος.

Δεδομένου ότι ο σωλήνας είναι κυλινδρικός και ο μαγνητοσυσταλτικός πομπός που εισάγεται στην εγκατάσταση είναι δακτυλιοειδής, είναι δυνατό να πιέσετε το μαγνητικό κύκλωμα στην εξωτερική επιφάνεια του σωλήνα. Όταν η τάση τροφοδοσίας εφαρμόζεται στην περιέλιξη του μαγνητικού κυκλώματος, εμφανίζεται ένα μαγνητοσυσταλτικό αποτέλεσμα στις πλάκες, το οποίο οδηγεί σε παραμόρφωση των δακτυλιοειδών πλακών του μαγνητικού κυκλώματος στην ακτινική κατεύθυνση. Ταυτόχρονα, λόγω του γεγονότος ότι ο σωλήνας είναι κατασκευασμένος από μέταλλο και το μαγνητικό κύκλωμα πιέζεται ακουστικά άκαμπτα στον σωλήνα, η παραμόρφωση των δακτυλιοειδών πλακών του μαγνητικού κυκλώματος μετατρέπεται σε ακτινικές ταλαντώσεις του τοιχώματος του σωλήνα. Ως αποτέλεσμα, οι ηλεκτρικοί κραδασμοί της γεννήτριας διέγερσης του δακτυλιοειδούς μαγνητοσυστολικού ψυγείου μετατρέπονται σε ακτινικές μηχανικές δονήσεις των μαγνητοσυστολικών πλακών και λόγω της ακουστικά άκαμπτης σύνδεσης του επιπέδου ακτινοβολίας του μαγνητικού κυκλώματος με την επιφάνεια του σωλήνα, οι μηχανικοί κραδασμοί είναι μεταδίδεται μέσω των τοιχωμάτων του σωλήνα στο επεξεργασμένο υγρό μέσο. Σε αυτή την περίπτωση, η πηγή των ακουστικών κραδασμών στο επεξεργασμένο υγρό μέσο είναι το εσωτερικό τοίχωμα του κυλινδρικού σωλήνα του θαλάμου εργασίας. Ως αποτέλεσμα, ένα ακουστικό πεδίο με μια δεύτερη συχνότητα συντονισμού σχηματίζεται στο υγρό μέσο που επεξεργάζεται στην αξιούμενη εγκατάσταση. Ταυτόχρονα, η εισαγωγή ενός δακτυλιοειδούς μαγνητοσυστολικού εκπομπού στην υποβαλλόμενη εγκατάσταση αυξάνει την περιοχή της επιφάνειας ακτινοβολίας σε σύγκριση με το πρωτότυπο: την επιφάνεια ακτινοβολίας του κυματοδηγού και μέρος του εσωτερικού τοιχώματος του θαλάμου εργασίας, στο εξωτερικό επιφάνεια της οποίας πιέζεται ένας δακτυλιοειδής μαγνητοσυσταλτικός πομπός. Η αύξηση της επιφάνειας της ακτινοβολούμενης επιφάνειας αυξάνει την ένταση του ακουστικού πεδίου στον θάλαμο εργασίας και, ως εκ τούτου, καθιστά δυνατή την εντατικοποίηση της τεχνολογικής διαδικασίας χωρίς μείωση της ποιότητας του τελικού προϊόντος.

Η θέση του κάτω άκρου του μαγνητικού κυκλώματος του δακτυλιοειδούς ψυγείου στο ίδιο επίπεδο με το ακτινοβολούμενο άκρο του ακουστικού κυματοδηγού είναι η καλύτερη επιλογή, αφού η τοποθέτησή του κάτω από το ακτινοβολούμενο άκρο του κυματοδηγού οδηγεί στο σχηματισμό νεκρής (στάσιμης) ζώνης για τον δακτυλιοειδή μορφοτροπέα (δακτυλιοειδές καλοριφέρ - σωλήνας). Η τοποθέτηση του κάτω άκρου του μαγνητικού κυκλώματος του δακτυλιοειδούς πομπού πάνω από το ακτινοβολούμενο άκρο του κυματοδηγού μειώνει την απόδοση του δακτυλιοειδούς μετατροπέα. Και οι δύο επιλογές οδηγούν σε μείωση της έντασης της επίδρασης του συνολικού ακουστικού πεδίου στο επεξεργασμένο υγρό μέσο και, κατά συνέπεια, σε μείωση της εντατικοποίησης της τεχνολογικής διαδικασίας.

Δεδομένου ότι η επιφάνεια ακτινοβολίας ενός δακτυλιοειδούς μαγνητοσυσταλτικού ψυγείου είναι ένα κυλινδρικό τοίχωμα, η ηχητική ενέργεια εστιάζεται, δηλ. η συγκέντρωση του ακουστικού πεδίου δημιουργείται κατά μήκος της αξονικής γραμμής του σωλήνα, πάνω στην οποία πιέζεται το μαγνητικό κύκλωμα του πομπού. Δεδομένου ότι η επιφάνεια ακτινοβολίας ενός μορφοτροπέα υπερήχων ράβδου είναι κατασκευασμένη με τη μορφή μιας κοίλης σφαίρας, αυτή η επιφάνεια ακτινοβολίας εστιάζει επίσης την ηχητική ενέργεια, αλλά κοντά σε ένα σημείο που βρίσκεται στην κεντρική γραμμή του σωλήνα. Έτσι, σε διαφορετικές εστιακές αποστάσεις, οι εστίες και των δύο επιφανειών ακτινοβολίας συμπίπτουν, συγκεντρώνοντας ισχυρή ακουστική ενέργεια σε μικρό όγκο του θαλάμου εργασίας. Δεδομένου ότι το κάτω άκρο του μαγνητικού κυκλώματος του δακτυλιοειδούς καλοριφέρ βρίσκεται στο ίδιο επίπεδο με το ακτινοβολούμενο άκρο του ακουστικού κυματοδηγού, στον οποίο η κοίλη σφαίρα έχει ακτίνα ίση με το ήμισυ του μήκους του μαγνητικού κυκλώματος του δακτυλιοειδούς μαγνητοσυστολικού ψυγείου, το σημείο εστίασης της ακουστικής ενέργειας βρίσκεται στο μέσο της αξονικής γραμμής του σωλήνα, δηλ. στο κέντρο του θαλάμου εργασίας της εγκατάστασης, η ισχυρή ακουστική ενέργεια συγκεντρώνεται σε μικρό όγκο ("Ultsound. Little Encyclopedia", αρχισυντάκτης I.P. Golyanina, M .: Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια, 1979, σελ. 367-370). Στον τομέα της εστίασης των ακουστικών ενεργειών και των δύο επιφανειών ακτινοβολίας, η ένταση της πρόσκρουσης του ακουστικού πεδίου στο επεξεργασμένο υγρό μέσο είναι εκατοντάδες φορές υψηλότερη από ό,τι σε άλλες περιοχές του θαλάμου. Δημιουργείται ένας τοπικός όγκος με ισχυρή ένταση έκθεσης στο πεδίο. Λόγω της τοπικής ισχυρής έντασης της πρόσκρουσης, ακόμη και υλικά που κόβονται δύσκολα καταστρέφονται. Επιπλέον, σε αυτή την περίπτωση, ο ισχυρός υπέρηχος αφαιρείται από τους τοίχους, ο οποίος προστατεύει τα τοιχώματα του θαλάμου από την καταστροφή και τη μόλυνση του υλικού που επεξεργάζεται από το προϊόν καταστροφής τοίχων. Έτσι, η εκτέλεση της επιφάνειας του ακτινοβολούμενου άκρου του ακουστικού κυματοδηγού είναι κοίλη, σφαιρική, με ακτίνα σφαίρας ίση με το ήμισυ του μήκους του μαγνητικού κυκλώματος του δακτυλιοειδούς μαγνητοσυστολικού πομπού, αυξάνει την ένταση της πρόσκρουσης του ακουστικού πεδίου στο το επεξεργασμένο υγρό μέσο, ​​και συνεπώς εξασφαλίζει την εντατικοποίηση της τεχνολογικής διαδικασίας χωρίς να μειώνει την ποιότητα του τελικού προϊόντος.

Όπως φαίνεται παραπάνω, στην αξιούμενη εγκατάσταση, σχηματίζεται ένα ακουστικό πεδίο με δύο συχνότητες συντονισμού στο επεξεργασμένο υγρό μέσο. Η πρώτη συχνότητα συντονισμού καθορίζεται από τη συχνότητα συντονισμού του μαγνητοσυσταλτικού μορφοτροπέα της ράβδου, η δεύτερη - από τη συχνότητα συντονισμού του δακτυλιοειδούς μαγνητοσυσπαστικού πομπού που πιέζεται στον σωλήνα του θαλάμου εργασίας. Η συχνότητα συντονισμού ενός δακτυλιοειδούς μαγνητοσυσταλτικού ψυγείου προσδιορίζεται από την έκφραση lcp=λ=c/fres, όπου lcp είναι το μήκος της κεντρικής γραμμής του μαγνητικού κυκλώματος του ψυγείου, λ είναι το μήκος κύματος στο υλικό του μαγνητικού κυκλώματος, c είναι η ταχύτητα των ελαστικών ταλαντώσεων στο υλικό του μαγνητικού κυκλώματος, fres είναι η συχνότητα συντονισμού του καλοριφέρ (A. V. Donskoy, O.K. Keller, G.S. Kratysh "Ultrasonic electrotechnological installations", Λένινγκραντ: Energoizdat, 1982, σ.25). Με άλλα λόγια, η δεύτερη συχνότητα συντονισμού της εγκατάστασης καθορίζεται από το μήκος της κεντρικής γραμμής του δακτυλιοειδούς μαγνητικού κυκλώματος, το οποίο με τη σειρά του καθορίζεται από την εξωτερική διάμετρο του σωλήνα του θαλάμου εργασίας: όσο μεγαλύτερη είναι η κεντρική γραμμή του μαγνητικό κύκλωμα, τόσο χαμηλότερη είναι η δεύτερη συχνότητα συντονισμού της εγκατάστασης.

Η παρουσία δύο συχνοτήτων συντονισμού στη διεκδικούμενη εγκατάσταση σάς επιτρέπει να εντείνετε τη διαδικασία χωρίς να διακυβεύεται η ποιότητα του τελικού προϊόντος. Αυτό εξηγείται ως εξής.

Όταν εκτίθεται σε ένα ακουστικό πεδίο στο επεξεργασμένο υγρό μέσο, ​​προκύπτουν ακουστικές ροές - σταθερές ροές δίνης του υγρού που εμφανίζονται σε ένα ελεύθερο ανομοιογενές ηχητικό πεδίο. Στην εγκατάσταση που αξιώνεται, δύο τύποι ακουστικών κυμάτων σχηματίζονται στο επεξεργασμένο υγρό μέσο, ​​το καθένα με τη δική του συχνότητα συντονισμού: ένα κυλινδρικό κύμα διαδίδεται ακτινικά από εσωτερική επιφάνειασωλήνες (θάλαμος εργασίας) και ένα επίπεδο κύμα διαδίδεται κατά μήκος του θαλάμου εργασίας από κάτω προς τα πάνω. Η παρουσία δύο συχνοτήτων συντονισμού ενισχύει την επίδραση των ακουστικών ροών στο επεξεργασμένο υγρό μέσο, ​​αφού κάθε συχνότητα συντονισμού παράγει τις δικές της ακουστικές ροές που αναμιγνύουν εντατικά το υγρό. Αυτό οδηγεί επίσης σε αύξηση του στροβιλισμού των ακουστικών ροών και σε ακόμη πιο έντονη ανάμειξη του επεξεργασμένου υγρού, που αυξάνει την ένταση της πρόσκρουσης του ακουστικού πεδίου στο επεξεργασμένο υγρό μέσο. Ως αποτέλεσμα, η τεχνολογική διαδικασία εντείνεται χωρίς να μειώνεται η ποιότητα του τελικού προϊόντος.

Επιπλέον, υπό την επίδραση ενός ακουστικού πεδίου, εμφανίζεται σπηλαίωση στο επεξεργασμένο υγρό μέσο - ο σχηματισμός υγρού μέσου σπάει όπου υπάρχει τοπική μείωση της πίεσης. Ως αποτέλεσμα της σπηλαίωσης, σχηματίζονται φυσαλίδες σπηλαίωσης ατμού-αερίου. Εάν το ακουστικό πεδίο είναι ασθενές, οι φυσαλίδες αντηχούν και πάλλονται στο πεδίο. Εάν το ακουστικό πεδίο είναι ισχυρό, η φυσαλίδα καταρρέει μετά από μια περίοδο ηχητικού κύματος (ιδανική περίπτωση), καθώς εισέρχεται στην περιοχή υψηλής πίεσης που δημιουργείται από αυτό το πεδίο. Καταρρέοντας, οι φυσαλίδες δημιουργούν ισχυρές υδροδυναμικές διαταραχές στο υγρό μέσο, ​​έντονη ακτινοβολία ακουστικών κυμάτων και προκαλούν την καταστροφή των επιφανειών των στερεών που γειτνιάζουν με το υγρό σπηλαίωσης. Στην εγκατάσταση που αξιώνεται, το ακουστικό πεδίο είναι πιο ισχυρό από το ακουστικό πεδίο της εγκατάστασης σύμφωνα με το πρωτότυπο, γεγονός που εξηγείται από την παρουσία δύο συχνοτήτων συντονισμού σε αυτό. Ως αποτέλεσμα, στην ισχυριζόμενη εγκατάσταση, η πιθανότητα κατάρρευσης των φυσαλίδων σπηλαίωσης είναι υψηλότερη, γεγονός που ενισχύει τα φαινόμενα σπηλαίωσης και αυξάνει την ένταση της πρόσκρουσης του ακουστικού πεδίου στο επεξεργασμένο υγρό μέσο και επομένως εξασφαλίζει την εντατικοποίηση της τεχνολογικής διαδικασίας χωρίς μείωση την ποιότητα του τελικού προϊόντος.

Όσο χαμηλότερη είναι η συχνότητα συντονισμού του ακουστικού πεδίου, τόσο μεγαλύτερη είναι η φυσαλίδα, αφού η περίοδος της χαμηλής συχνότητας είναι μεγάλη και οι φυσαλίδες έχουν χρόνο να αναπτυχθούν. Η διάρκεια ζωής μιας φυσαλίδας κατά τη διάρκεια της σπηλαίωσης είναι μια περίοδος συχνότητας. Όταν η φούσκα κλείνει, δημιουργεί μια ισχυρή πίεση. Όσο μεγαλύτερη είναι η φούσκα, τόσο περισσότερο υψηλή πίεσηδημιουργείται όταν είναι κλειστό. Στην ισχυριζόμενη εγκατάσταση υπερήχων, λόγω της υπερήχων δύο συχνοτήτων του επεξεργασμένου υγρού, οι φυσαλίδες σπηλαίωσης διαφέρουν σε μέγεθος: οι μεγαλύτερες είναι το αποτέλεσμα έκθεσης σε υγρό μέσο χαμηλής συχνότητας και οι μικρές οφείλονται σε υψηλή συχνότητα. Κατά τον καθαρισμό επιφανειών ή κατά την επεξεργασία ενός εναιωρήματος, μικρές φυσαλίδες διεισδύουν σε ρωγμές και κοιλότητες στερεών σωματιδίων και, καταρρέοντας, σχηματίζουν φαινόμενα μικροκρούσης, εξασθενώντας την ακεραιότητα του στερεού σωματιδίου από το εσωτερικό. Μεγαλύτερες φυσαλίδες, που καταρρέουν, προκαλούν το σχηματισμό νέων μικρορωγμών σε στερεά σωματίδια, εξασθενώντας περαιτέρω τους μηχανικούς δεσμούς σε αυτά. Τα στερεά σωματίδια καταστρέφονται.

Κατά τη διάρκεια της γαλακτωματοποίησης, της διάλυσης και της ανάμειξης, μεγάλες φυσαλίδες καταστρέφουν τους διαμοριακούς δεσμούς στα συστατικά του μελλοντικού μείγματος, συντομεύουν τις αλυσίδες και σχηματίζουν συνθήκες για μικρές φυσαλίδες για περαιτέρω καταστροφή των διαμοριακών δεσμών. Ως αποτέλεσμα, αυξάνεται η εντατικοποίηση της τεχνολογικής διαδικασίας χωρίς να μειώνεται η ποιότητα του τελικού προϊόντος.

Επιπλέον, στην αξιούμενη εγκατάσταση, ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης ακουστικών κυμάτων με διαφορετικές συχνότητες συντονισμού στο επεξεργασμένο υγρό μέσο, ​​συμβαίνουν παλμοί λόγω της υπέρθεσης δύο συχνοτήτων (αρχή της υπέρθεσης), οι οποίες προκαλούν απότομη στιγμιαία αύξηση του το πλάτος της ακουστικής πίεσης. Σε τέτοιες στιγμές, η ισχύς κρούσης ενός ακουστικού κύματος μπορεί να υπερβεί την ειδική ισχύ της εγκατάστασης αρκετές φορές, γεγονός που εντείνει την τεχνολογική διαδικασία και όχι μόνο δεν μειώνει, αλλά βελτιώνει την ποιότητα του τελικού προϊόντος. Επιπλέον, μια απότομη αύξηση στο πλάτος της ακουστικής πίεσης διευκολύνει την παροχή πυρήνων σπηλαίωσης στη ζώνη σπηλαίωσης. η σπηλαίωση αυξάνεται. Φυσαλίδες σπηλαίωσης, που σχηματίζονται σε πόρους, ανωμαλίες, επιφανειακές ρωγμές συμπαγές σώμα, που βρίσκεται σε εναιώρηση, σχηματίζουν τοπικές ακουστικές ροές που αναμειγνύουν εντατικά το υγρό σε όλους τους μικροόγκους, γεγονός που καθιστά επίσης δυνατή την εντατικοποίηση της τεχνολογικής διαδικασίας χωρίς μείωση της ποιότητας του τελικού προϊόντος.

Έτσι, από τα προηγούμενα, προκύπτει ότι η διεκδικούμενη εγκατάσταση υπερήχων, λόγω της δυνατότητας σχηματισμού ακουστικού πεδίου δύο συχνοτήτων στο επεξεργασμένο υγρό μέσο, ​​κατά την υλοποίηση διασφαλίζει την επίτευξη ενός τεχνικού αποτελέσματος, το οποίο συνίσταται στην αύξηση της εντατικοποίησης της τεχνολογική διαδικασία χωρίς μείωση της ποιότητας του τελικού προϊόντος: αποτελέσματα καθαρισμού επιφανειών, διασπορά στερεών συστατικών σε υγρό, διαδικασία γαλακτωματοποίησης, ανάμειξης και διάλυσης των συστατικών ενός υγρού μέσου.

Το σχέδιο δείχνει τη διεκδικούμενη εγκατάσταση υπερήχων. Η εγκατάσταση υπερήχων περιέχει έναν μαγνητοσυσταλτικό μετατροπέα υπερήχων 1 με μια επιφάνεια ακτινοβολίας 2, έναν ακουστικό κυματοδηγό 3, έναν θάλαμο εργασίας 4, ένα μαγνητικό κύκλωμα 5 ενός δακτυλιοειδούς μαγνητοσυσταλτικού ψυγείου 6, έναν ελαστικό δακτύλιο στεγανοποίησης 7, έναν πείρο 8. Οι οπές 9 είναι παρέχεται στο μαγνητικό κύκλωμα 5 για την κατασκευή περιέλιξης διέγερσης (δεν φαίνεται) . Ο θάλαμος εργασίας 4 είναι κατασκευασμένος με τη μορφή ενός μετάλλου, όπως χάλυβας, κυλινδρικού σωλήνα. Στο παράδειγμα εγκατάστασης, ο κυματοδηγός 3 είναι κατασκευασμένος με τη μορφή κόλουρου κώνου, στον οποίο το άκρο ακτινοβολίας 10 είναι ερμητικά προσαρτημένο στο κάτω μέρος του σωλήνα του θαλάμου εργασίας 4 μέσω ενός ελαστικού δακτυλίου στεγανοποίησης 7, και Το άκρο λήψης 11 συνδέεται αξονικά με έναν πείρο 8 με την επιφάνεια ακτινοβολίας 2 του μετατροπέα 1. Το μαγνητικό κύκλωμα 5 είναι κατασκευασμένο με τη μορφή πακέτου μαγνητοσυστολικών πλακών με τη μορφή δακτυλίων και πιέζεται ακουστικά άκαμπτα στον σωλήνα του θαλάμου εργασίας 4; Επιπλέον, το μαγνητικό κύκλωμα 5 είναι εφοδιασμένο με μια περιέλιξη διέγερσης (δεν φαίνεται).

Ο ελαστικός δακτύλιος στεγανοποίησης 7 είναι στερεωμένος στο ακτινοβολούμενο άκρο 10 του κυματοδηγού 3 στη ζώνη του κόμβου μετατόπισης. Στην περίπτωση αυτή, το κάτω άκρο του μαγνητικού κυκλώματος 5 του δακτυλιοειδούς ψυγείου 6 βρίσκεται στο ίδιο επίπεδο με το ακτινοβολούμενο άκρο 10 του ακουστικού κυματοδηγού 3. Επιπλέον, η επιφάνεια του ακτινοβολούμενου άκρου 10 του ακουστικού κυματοδηγού 3 είναι κατασκευασμένη κοίλο, σφαιρικό, με ακτίνα σφαίρας ίση με το ήμισυ του μήκους του μαγνητικού κυκλώματος 5 του δακτυλιοειδούς μαγνητοσυστολικού ψυγείου 6.

Ως μορφοτροπέας υπερήχων με ράβδο, για παράδειγμα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας υπερηχητικός μαγνητοσυστολικός μετατροπέας του τύπου PMS-15A-18 (BT3.836.001 TU) ή PMS-15-22 (9SuIT.671.119.003 TU). Εάν η τεχνολογική διαδικασία απαιτεί υψηλότερες συχνότητες: 44 kHz, 66 kHz κ.λπ., τότε ο μορφοτροπέας ράβδου κατασκευάζεται με βάση πιεζοκεραμική.

Το μαγνητικό κύκλωμα 5 μπορεί να κατασκευαστεί από ένα υλικό με αρνητική αυστηρότητα, όπως το νικέλιο.

Η εγκατάσταση με υπερήχους λειτουργεί ως εξής. Η τάση τροφοδοσίας εφαρμόζεται στις περιελίξεις διέγερσης του μετατροπέα 1 και στον δακτυλιοειδή μαγνητοσυσταλτικό πομπό 6. Ο θάλαμος εργασίας 4 γεμίζεται με ένα υγρό μέσο 12 που πρόκειται να υποβληθεί σε επεξεργασία, για παράδειγμα, για να πραγματοποιηθεί διάλυση, γαλακτωματοποίηση, διασπορά ή πλήρωση με υγρό μέσο στο οποίο τοποθετούνται εξαρτήματα για καθαρισμό επιφανειών. Μετά την εφαρμογή της τάσης τροφοδοσίας στον θάλαμο εργασίας 4 στο υγρό μέσο 12, σχηματίζεται ένα ακουστικό πεδίο με δύο συχνότητες συντονισμού.

Υπό την επίδραση του σχηματιζόμενου ακουστικού πεδίου δύο συχνοτήτων στο επεξεργασμένο μέσο 12, συμβαίνουν ακουστικά ρεύματα και σπηλαίωση. Σε αυτήν την περίπτωση, όπως φαίνεται παραπάνω, οι φυσαλίδες σπηλαίωσης διαφέρουν ως προς το μέγεθος: οι μεγαλύτερες είναι το αποτέλεσμα της πρόσκρουσης χαμηλής συχνότητας στο υγρό μέσο και οι μικρές - υψηλής συχνότητας.

Σε ένα υγρό μέσο σπηλαίωσης, για παράδειγμα, κατά τη διασπορά ή τον καθαρισμό επιφανειών, μικρές φυσαλίδες διεισδύουν σε ρωγμές και κοιλότητες του στερεού συστατικού του μείγματος και, καταρρέοντας, σχηματίζουν μικρο-επιδράσεις, αποδυναμώνοντας την ακεραιότητα του στερεού σωματιδίου από το εσωτερικό. Μεγαλύτερες φυσαλίδες, που καταρρέουν, σπάζουν το εξασθενημένο σωματίδιο από μέσα σε μικρά κλάσματα.

Επιπλέον, ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης ακουστικών κυμάτων με διαφορετικές συχνότητες συντονισμού, προκύπτουν παλμοί, που οδηγούν σε απότομη στιγμιαία αύξηση του εύρους της ακουστικής πίεσης (ακουστική κρούση), η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο έντονη καταστροφή των στρωμάτων στην επιφάνεια καθαρίζονται και σε ακόμη μεγαλύτερη άλεση των στερεών κλασμάτων στο επεξεργασμένο υγρό περιβάλλον κατά την παραλαβή του εναιωρήματος. Ταυτόχρονα, η παρουσία δύο συχνοτήτων συντονισμού ενισχύει τον στροβιλισμό των ακουστικών ροών, γεγονός που συμβάλλει στην εντατική ανάμειξη του επεξεργασμένου υγρού μέσου και στην εντατική καταστροφή των στερεών σωματιδίων τόσο στην επιφάνεια του εξαρτήματος όσο και σε εναιώρηση.

Κατά τη διάρκεια της γαλακτωματοποίησης και της διάλυσης, οι μεγάλες φυσαλίδες σπηλαίωσης καταστρέφουν τους διαμοριακούς δεσμούς στα συστατικά του μελλοντικού μείγματος, συντομεύοντας τις αλυσίδες και σχηματίζουν συνθήκες για περαιτέρω καταστροφή των διαμοριακών δεσμών για μικρές φυσαλίδες σπηλαίωσης. Το κρουστικό ακουστικό κύμα και οι αυξημένες αναταράξεις των ακουστικών ροών, που είναι τα αποτελέσματα της ηχογράφησης δύο συχνοτήτων του επεξεργασμένου υγρού μέσου, καταστρέφουν επίσης τους διαμοριακούς δεσμούς και εντείνουν τη διαδικασία ανάμειξης του μέσου.

Ως αποτέλεσμα της συνδυασμένης επίδρασης των παραπάνω παραγόντων στο επεξεργασμένο υγρό μέσο, ​​η τεχνολογική διαδικασία που εκτελείται εντείνεται χωρίς να μειώνεται η ποιότητα του τελικού προϊόντος. Όπως έδειξαν οι δοκιμές, σε σύγκριση με το πρωτότυπο, η πυκνότητα ισχύος του ισχυριζόμενου μετατροπέα είναι διπλάσια.

Για να ενισχυθεί το φαινόμενο της σπηλαίωσης στην εγκατάσταση, μπορεί να παρασχεθεί αυξημένη στατική πίεση, η οποία μπορεί να εφαρμοστεί παρόμοια με το πρωτότυπο (A.V. Donskoy, O.K. Keller, G.S. Kratysh "Ultrasonic electrotechnological installs", Λένινγκραντ: Energoizdat, 1982, σελ. 169) : σύστημα αγωγών που συνδέονται με τον εσωτερικό όγκο του θαλάμου εργασίας. κύλινδρος πεπιεσμένου αέρα? βαλβίδα ασφαλείας και μανόμετρο. Σε αυτή την περίπτωση, ο θάλαμος εργασίας πρέπει να είναι εξοπλισμένος με σφραγισμένο καπάκι.

1. Συσκευή υπερήχων που περιέχει μορφοτροπέα υπερήχων ράβδου, θάλαμο εργασίας κατασκευασμένο σε μορφή μεταλλικού κυλινδρικού σωλήνα και ακουστικό κυματοδηγό, το ακτινοβολούμενο άκρο του οποίου συνδέεται ερμητικά στο κάτω μέρος του κυλινδρικού σωλήνα μέσω ελαστικού στεγανοποιητικός δακτύλιος και το άκρο λήψης αυτού του κυματοδηγού είναι ακουστικά άκαμπτα συνδεδεμένο με την επιφάνεια ακτινοβολίας ενός μορφοτροπέα υπερήχων ράβδου, που χαρακτηρίζεται από το ότι ένας δακτυλιοειδής μαγνητοσυστολικός πομπός εισάγεται επιπλέον στην εγκατάσταση, το μαγνητικό κύκλωμα του οποίου πιέζεται ακουστικά άκαμπτα στον σωλήνα του θαλάμου εργασίας.

2. Εγκατάσταση σύμφωνα με την αξίωση 1, που χαρακτηρίζεται από το ότι ο ελαστικός δακτύλιος στεγανοποίησης είναι στερεωμένος στο ακτινοβολούμενο άκρο του κυματοδηγού στη ζώνη του κόμβου μετατόπισης.

3. Εγκατάσταση σύμφωνα με την αξίωση 2, που χαρακτηρίζεται από το ότι το κάτω άκρο του μαγνητικού κυκλώματος του δακτυλιοειδούς ψυγείου βρίσκεται στο ίδιο επίπεδο με το ακτινοβολούμενο άκρο του ακουστικού κυματοδηγού.

4. Εγκατάσταση σύμφωνα με την αξίωση 3, που χαρακτηρίζεται από το ότι η επιφάνεια του ακτινοβολούμενου άκρου του ακουστικού κυματοδηγού είναι κοίλη, σφαιρική, με ακτίνα σφαίρας ίση με το ήμισυ του μήκους του μαγνητικού κυκλώματος του δακτυλιοειδούς μαγνητοσυστολικού καλοριφέρ.

Γενικές πληροφορίες

Η μονάδα υπερήχων UZU-1,6-O έχει σχεδιαστεί για να καθαρίζει μεταλλικά στοιχεία φίλτρου και πακέτα φίλτρων υδραυλικών συστημάτων καυσίμου και λαδιού αεροσκαφών, κινητήρων αεροσκαφών και εξοπλισμού πάγκων από μηχανικές ακαθαρσίες, ρητινώδεις ουσίες και προϊόντα οπτανθρακοποίησης λαδιού.
Είναι δυνατός ο καθαρισμός πακέτων φίλτρων από υλικό Kh18 H15-PM στο εργοστάσιο σύμφωνα με την τεχνολογία του κατασκευαστή του πακέτου φίλτρων.

Δομή συμβόλων

UZU4-1,6-O:
UZU - εγκατάσταση υπερήχων.
4 - εκτέλεση?
1,6 - ονομαστική ισχύς ταλάντωσης, kW.
O - καθαρισμός?
U, T2 - κλιματικός σχεδιασμός και κατηγορία τοποθέτησης
σύμφωνα με το GOST 15150-69, θερμοκρασία περιβάλλοντος
από 5 έως 50°C. ї Περιβάλλον - μη εκρηκτικό, δεν περιέχει αγώγιμη σκόνη, δεν περιέχει επιθετικούς ατμούς, αέρια που μπορούν να διαταράξουν την κανονική λειτουργία της εγκατάστασης.
Η εγκατάσταση συμμορφώνεται με τις απαιτήσεις του TU16-530.022-79.

Κανονιστικό και τεχνικό έγγραφο

TU 16-530.022-79

Προδιαγραφές

Τάση του τριφασικού δικτύου τροφοδοσίας με συχνότητα 50 Hz, V - 380/220 Ισχύς που καταναλώνεται kW, όχι περισσότερο: χωρίς φωτισμό και θερμάστρες - 3,7 με φωτισμό και θερμαντήρες - 12 Συχνότητα λειτουργίας γεννήτριας, kHz - 18 Ισχύς εξόδου γεννήτριας, kW - 1,6 απόδοση της γεννήτριας, %, όχι λιγότερο από - 45 Τάση ανόδου γεννήτριας, V - 3000 Τάση πυράκτωσης λυχνίας γεννήτριας, V - 6,3 Τάση εξόδου γεννήτριας, V - 220 Ρεύμα μαγνήτισης, A - 18 Ρεύμα ανόδου, A - 0,85 Ρεύμα δικτύου, A - 0,28 Αριθμός λουτρά, τμχ - 2 Όγκος ενός λουτρού, l, όχι λιγότερο από - 20 Χρόνος θέρμανσης του διαλύματος πλύσης στα λουτρά από 5 έως 65°C χωρίς ενεργοποίηση της γεννήτριας, min, όχι περισσότερο: όταν λειτουργεί με λάδι AMG 10 - 20 κατά τη λειτουργία σε υδατικά διαλύματα εξαμεταφωσφορικού νατρίου, φωσφορικού τρινάτριου και νιτρικού νατρίου ή sinval - 35 Διάρκεια συνεχούς λειτουργίας της εγκατάστασης, h, όχι περισσότερο - 12 Η ψύξη των στοιχείων της εγκατάστασης είναι εξαναγκασμένος αέρας. Χρόνος καθαρισμού με υπερήχους ενός στοιχείου φίλτρου, min, όχι περισσότερο από - 10 Χρόνος ανάπτυξης της μονάδας στη θέση εργασίας, min, όχι περισσότερο από - 35 Χρόνος αναδίπλωσης στη θέση αποθήκευσης, min, όχι περισσότερο - 15 Βάρος, kg , όχι περισσότερο - 510
Περίοδος εγγύησης - 18 μήνες από την ημερομηνία θέσης σε λειτουργία.

Σχεδιασμός και αρχή λειτουργίας

Ο σχεδιασμός της μονάδας υπερήχων UZU4-1,6-O (βλ. εικόνα) είναι ένα κινητό δοχείο, ολοκληρωμένο σε μπλοκ.

Γενική άποψη και διαστάσειςμονάδα υπερήχων UZU4-1,6-O
Το εργοστάσιο διαθέτει δύο τεχνολογικά λουτρά. Εξοπλισμένο με φορείο για την περιστροφή φίλτρων και τη μεταφορά τους από το ένα μπάνιο στο άλλο. Κάθε λουτρό είναι εξοπλισμένο με μαγνητοσυσταλτικό μορφοτροπέα τύπου PM1-1,6/18. Ο μετατροπέας ψύχεται με αέρα, η γεννήτρια είναι ενσωματωμένη. Το σετ παράδοσης της μονάδας UZU4-1.6-O περιλαμβάνει: μονάδα υπερήχων UZU-1.6-O, ανταλλακτικά και αξεσουάρ, 1 σετ, ένα σετ επιχειρησιακής τεκμηρίωσης, 1 σετ.

Η σύνθεση οποιασδήποτε τεχνολογικής εγκατάστασης υπερήχων, συμπεριλαμβανομένης της σύνθεσης πολυλειτουργικών συσκευών, περιλαμβάνει μια πηγή ενέργειας (γεννήτρια) και ένα υπερηχητικό σύστημα ταλάντωσης.

Ένα υπερηχητικό σύστημα ταλάντωσης για τεχνολογικούς σκοπούς αποτελείται από έναν μορφοτροπέα, ένα στοιχείο που ταιριάζει και ένα εργαλείο εργασίας (εκπομπός).

Στον μετατροπέα (ενεργό στοιχείο) του ταλαντωτικού συστήματος, η ενέργεια των ηλεκτρικών δονήσεων μετατρέπεται σε ενέργεια ελαστικών δονήσεων συχνότητας υπερήχων και δημιουργείται εναλλασσόμενη μηχανική δύναμη.

Το ταιριαστό στοιχείο του συστήματος (παθητικός συγκεντρωτής) πραγματοποιεί τη μετατροπή των ταχυτήτων και διασφαλίζει τον συντονισμό του εξωτερικού φορτίου και του εσωτερικού ενεργού στοιχείου.

Το εργαλείο εργασίας δημιουργεί ένα υπερηχητικό πεδίο στο επεξεργασμένο αντικείμενο ή το επηρεάζει άμεσα.

Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό των υπερηχητικών ταλαντωτικών συστημάτων είναι η συχνότητα συντονισμού. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η αποτελεσματικότητα των τεχνολογικών διεργασιών καθορίζεται από το πλάτος των ταλαντώσεων (τιμές μετατόπισης δόνησης) και οι μέγιστες τιμές των πλατών επιτυγχάνονται όταν το υπερηχητικό σύστημα ταλάντωσης διεγείρεται στη συχνότητα συντονισμού. Οι τιμές της συχνότητας συντονισμού των συστημάτων δόνησης υπερήχων πρέπει να είναι εντός των επιτρεπόμενων ορίων (για πολυλειτουργικές συσκευές υπερήχων, αυτή η συχνότητα είναι 22 ± 1,65 kHz).

Ο λόγος της ενέργειας που συσσωρεύεται στο υπερηχητικό σύστημα ταλάντωσης προς την ενέργεια που χρησιμοποιείται για την τεχνολογική δράση για κάθε περίοδο ταλαντώσεων ονομάζεται παράγοντας ποιότητας του ταλαντωτικού συστήματος. Ο παράγοντας ποιότητας καθορίζει το μέγιστο πλάτος των ταλαντώσεων στη συχνότητα συντονισμού και τη φύση της εξάρτησης του πλάτους των ταλαντώσεων από τη συχνότητα (δηλ. το πλάτος του εύρους συχνοτήτων).

ΕμφάνισηΈνα τυπικό σύστημα ταλάντωσης υπερήχων φαίνεται στο Σχήμα 2. Αποτελείται από έναν μορφοτροπέα - 1, έναν μετασχηματιστή (πλήμνη) - 2, ένα εργαλείο εργασίας - 3, ένα στήριγμα - 4 και ένα περίβλημα - 5.

Σχήμα 2 - Σύστημα ταλάντωσης δύο ημικυμάτων και κατανομή των πλατών ταλάντωσης Α και των ενεργών μηχανικών τάσεων F

Η κατανομή του πλάτους ταλάντωσης Α και των δυνάμεων (μηχανικές τάσεις) F στο σύστημα ταλάντωσης έχει τη μορφή στάσιμων κυμάτων (υπό την προϋπόθεση ότι οι απώλειες και η ακτινοβολία παραμελούνται).

Όπως φαίνεται από το σχήμα 2, υπάρχουν επίπεδα στα οποία οι μετατοπίσεις και οι μηχανικές καταπονήσεις είναι πάντα ίσες με μηδέν. Αυτά τα επίπεδα ονομάζονται κομβικά. Τα επίπεδα στα οποία οι μετατοπίσεις και οι τάσεις είναι ελάχιστες ονομάζονται αντικόμβοι. Οι μέγιστες τιμές των μετατοπίσεων (πλάτη) αντιστοιχούν πάντα στις ελάχιστες τιμές των μηχανικών καταπονήσεων και αντίστροφα. Οι αποστάσεις μεταξύ δύο γειτονικών κομβικών επιπέδων ή αντικόμβων είναι πάντα ίσες με το μισό του μήκους κύματος.

Σε ένα ταλαντευόμενο σύστημα υπάρχουν πάντα συνδέσεις που παρέχουν ακουστική και μηχανική σύνδεση των στοιχείων του. Οι συνδέσεις μπορεί να είναι μονοκόμματες, ωστόσο, εάν είναι απαραίτητο να αλλάξετε το εργαλείο εργασίας, οι συνδέσεις είναι κοχλιωμένες.

Το υπερηχητικό σύστημα ταλάντωσης, μαζί με το περίβλημα, τις συσκευές τροφοδοσίας και τα ανοίγματα εξαερισμού, κατασκευάζεται συνήθως ως ξεχωριστή μονάδα. Στο μέλλον, χρησιμοποιώντας τον όρο υπερηχητικό ταλαντευόμενο σύστημα, θα μιλήσουμε για ολόκληρο τον κόμβο ως σύνολο.

Ένα ταλαντευόμενο σύστημα που χρησιμοποιείται σε πολυλειτουργικές συσκευές υπερήχων για τεχνολογικούς σκοπούς πρέπει να ικανοποιεί ορισμένες γενικές απαιτήσεις.

1) Εργαστείτε σε μια δεδομένη περιοχή συχνοτήτων.

2) Εργαστείτε με όλες τις πιθανές αλλαγές στο φορτίο κατά τη διάρκεια της τεχνολογικής διαδικασίας.

3) Παρέχετε την απαιτούμενη ένταση ακτινοβολίας ή πλάτος ταλάντωσης.

4) Να έχουν την υψηλότερη δυνατή απόδοση.

5) Τα μέρη του συστήματος ταλάντωσης υπερήχων που έρχονται σε επαφή με τις επεξεργασμένες ουσίες πρέπει να έχουν σπηλαίωση και χημική αντοχή.

6) Έχετε μια άκαμπτη βάση στο σώμα.

7) Πρέπει να έχει ελάχιστες διαστάσεις και βάρος.

8) Πρέπει να πληρούνται οι απαιτήσεις ασφαλείας.

Το υπερηχητικό σύστημα ταλάντωσης που φαίνεται στο Σχήμα 2 είναι ένα ταλαντωτικό σύστημα δύο μισών κυμάτων. Σε αυτό, ο μορφοτροπέας έχει μέγεθος συντονισμού ίσο με το μισό μήκος κύματος των υπερηχητικών δονήσεων στο υλικό του μορφοτροπέα. Για να αυξηθεί το πλάτος ταλάντωσης και να ταιριάζει ο μορφοτροπέας με το υπό επεξεργασία μέσο, ​​χρησιμοποιείται ένας συμπυκνωτής, ο οποίος έχει μέγεθος συντονισμού που αντιστοιχεί στο μισό μήκος κύματος των υπερηχητικών δονήσεων στο υλικό του συγκεντρωτή.

Εάν το σύστημα ταλάντωσης που φαίνεται στο σχήμα 2 είναι κατασκευασμένο από χάλυβα (η ταχύτητα διάδοσης των κραδασμών υπερήχων στον χάλυβα είναι μεγαλύτερη από 5000 m/s), τότε η συνολική διαμήκης διάστασή του αντιστοιχεί σε L = С2p/w ~ 23 cm.

Για την ικανοποίηση των απαιτήσεων υψηλής συμπαγούς και χαμηλού βάρους, χρησιμοποιούνται συστήματα ταλάντωσης μισού κύματος, που αποτελούνται από μετατροπέα τετάρτου κύματος και συμπυκνωτή. Ένα τέτοιο ταλαντευόμενο σύστημα φαίνεται σχηματικά στο Σχήμα 3. Οι ονομασίες των στοιχείων του ταλαντευτικού συστήματος αντιστοιχούν στους χαρακτηρισμούς του Σχήματος 3.

Εικόνα 3 - Ταλαντωτικό σύστημα δύο τετάρτων κυμάτων

Σε αυτή την περίπτωση, είναι δυνατό να εξασφαλιστεί το ελάχιστο δυνατό διαμήκη μέγεθος και μάζα του υπερηχητικού συστήματος ταλάντωσης, καθώς και να μειωθεί ο αριθμός των μηχανικών συνδέσεων.

Το μειονέκτημα ενός τέτοιου ταλαντευτικού συστήματος είναι η σύνδεση του μετατροπέα με τον συγκεντρωτή στο επίπεδο των υψηλότερων μηχανικών καταπονήσεων. Ωστόσο, αυτό το μειονέκτημα μπορεί να εξαλειφθεί εν μέρει μετατοπίζοντας το ενεργό στοιχείο του μετατροπέα από το σημείο των μέγιστων τάσεων λειτουργίας.

Η χρήση συσκευών υπερήχων

Ο ισχυρός υπέρηχος είναι ένα μοναδικό φιλικό προς το περιβάλλον μέσο διέγερσης φυσικών και χημικών διεργασιών. Υπερηχητικές δονήσεις με συχνότητα 20.000 - 60.000 Hertz και ένταση πάνω από 0,1 W / τ. cm. μπορεί να προκαλέσει μη αναστρέψιμες αλλαγές στο περιβάλλον διανομής. Προκαθορίζει τις δυνατότητες πρακτική χρήσηισχυρό υπερηχογράφημα στις παρακάτω περιοχές.

Τεχνολογικές διαδικασίες: επεξεργασία ορυκτών πρώτων υλών, εμπλουτισμός και διεργασίες υδρομεταλλουργίας μεταλλευμάτων κ.λπ.

Λάδι και βιομηχανία φυσικού αερίου: ανάκτηση πηγάδια πετρελαίου, εξαγωγή ιξώδους λαδιού, διεργασίες διαχωρισμού στο σύστημα βαρέος πετρελαίου με άμμο, αύξηση της ρευστότητας των προϊόντων βαρέως πετρελαίου κ.λπ.

Μεταλλουργία και μηχανολογία: εξευγενισμός τήγματος μετάλλων, λείανση της δομής ενός πλινθώματος / χύτευσης, επεξεργασία μεταλλικής επιφάνειας για τη σκλήρυνση και ανακούφιση των εσωτερικών καταπονήσεων, καθαρισμός εξωτερικών επιφανειών και εσωτερικών κοιλοτήτων εξαρτημάτων μηχανής κ.λπ.

Χημικές και βιοχημικές τεχνολογίες: διεργασίες εκχύλισης, ρόφησης, διήθησης, ξήρανσης, γαλακτωματοποίησης, λήψης αιωρημάτων, ανάμιξης, διασποράς, διάλυσης, επίπλευσης, απαέρωσης, εξάτμισης, πήξης, συνένωσης, πολυμερισμού και αποπολυμερισμού, λήψη νανοϋλικών κ.λπ.

Ενέργεια: καύση υγρού και στερεό καύσιμο, παρασκευή γαλακτωμάτων καυσίμου, παραγωγή βιοκαυσίμων κ.λπ.

Γεωργία, τρόφιμα και ελαφριά βιομηχανία: διαδικασίες βλάστησης σπόρων και ανάπτυξης φυτών, παρασκευή προσθέτων τροφίμων, τεχνολογία ζαχαροπλαστικής, παρασκευή αλκοολούχων και μη αλκοολούχων ποτών κ.λπ.

Βοηθητικά προγράμματα: ανάκτηση φρεατίων νερού, προετοιμασία πόσιμου νερού, απομάκρυνση αποθέσεων από εσωτερικούς τοίχους εναλλάκτες θερμότηταςκαι τα λοιπά.

ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ περιβάλλον: καθαρισμός Λυμάτωνμολυσμένα με προϊόντα πετρελαίου, βαρέα μέταλλα, ανθεκτικές οργανικές ενώσεις, καθαρισμός μολυσμένων εδαφών, καθαρισμός βιομηχανικών ροών αερίων κ.λπ.

Επεξεργασία δευτερογενών πρώτων υλών: αποβουλκανισμός καουτσούκ, καθαρισμός μεταλλουργικών αλάτων από πετρελαϊκή ρύπανση κ.λπ.

ΗΛΕΚΤΡΟΣΠΗΤΙΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΣΠΗΤΙΑ

Ηλεκτροχημικές-μηχανολογικές εγκαταστάσεις, εγκαταστάσεις υπερήχων (UZU)

Η βάση αυτής της μεθόδου επεξεργασίας είναι η μηχανική επίδραση στο υλικό. Ονομάζεται υπερήχων επειδή η συχνότητα παλμού αντιστοιχεί στο εύρος των μη ακουστών ήχων (f = 6...10 5 kHz).
Τα ηχητικά κύματα είναι μηχανικές ελαστικές δονήσεις που μπορούν να διαδοθούν μόνο σε ελαστικό μέσο.
Όταν ένα ηχητικό κύμα διαδίδεται σε ένα ελαστικό μέσο, ​​τα σωματίδια υλικού εκτελούν ελαστικές ταλαντώσεις γύρω από τις θέσεις τους με μια ταχύτητα που ονομάζεται δονητική.
Η συμπύκνωση και η αραίωση του μέσου σε ένα διαμήκη κύμα χαρακτηρίζεται από περίσσεια, τη λεγόμενη ηχητική πίεση.
Η ταχύτητα διάδοσης ενός ηχητικού κύματος εξαρτάται από την πυκνότητα του μέσου στο οποίο κινείται.
Όσο πιο άκαμπτο και ελαφρύτερο είναι το υλικό του μέσου, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα. Όταν διαδίδεται σε ένα υλικό μέσο, ​​ένα ηχητικό κύμα μεταφέρει ενέργεια που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε τεχνολογικές διαδικασίες.
Πλεονεκτήματα της θεραπείας με υπερήχους:

Η δυνατότητα λήψης ακουστικής ενέργειας με διάφορες τεχνικές μεθόδους.
- ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών των υπερήχων (από την επεξεργασία διαστάσεων έως τη συγκόλληση, τη συγκόλληση κ.λπ.)
- ευκολία αυτοματισμού και λειτουργίας

Ελαττώματα:

Αυξημένο κόστος ακουστικής ενέργειας σε σύγκριση με άλλες μορφές ενέργειας.
- την ανάγκη κατασκευής γεννητριών υπερηχητικών δονήσεων.
- την ανάγκη κατασκευής ειδικών εργαλείων με ιδιαίτερες ιδιότητες και σχήμα.

Οι δονήσεις υπερήχων συνοδεύονται από μια σειρά από εφέ που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως βασικά για την ανάπτυξη διαφόρων διαδικασιών:
- σπηλαίωση, δηλ. ο σχηματισμός φυσαλίδων στο υγρό (κατά τη φάση διαστολής) και το σκάσιμο τους (κατά τη φάση συμπίεσης). Σε αυτή την περίπτωση, προκύπτουν μεγάλες τοπικές στιγμιαίες πιέσεις, που φτάνουν τις τιμές των 10 2 N/m 2.
- απορρόφηση δονήσεων υπερήχων από μια ουσία στην οποία μέρος της ενέργειας μετατρέπεται σε θερμότητα και μέρος δαπανάται για την αλλαγή της δομής της ουσίας.
Αυτά τα αποτελέσματα χρησιμοποιούνται για:
- διαχωρισμός μορίων και σωματιδίων διαφόρων μαζών σε ανομοιογενή εναιωρήματα.
- πήξη (μεγέθυνση) σωματιδίων.
- διασπορά (θρυμματισμός) μιας ουσίας και ανάμειξή της με άλλες.
- απαέρωση υγρών ή τήξη λόγω του σχηματισμού μεγάλων αναδυόμενων φυσαλίδων.
Στοιχεία του UZU
Κάθε UZU περιλαμβάνει τρία κύρια στοιχεία:
- πηγή δονήσεων υπερήχων.
- ακουστικός μετασχηματιστής ταχύτητας (συγκεντρωτής).
- λεπτομέρειες στερέωσης.
Οι πηγές υπερηχητικών δονήσεων μπορεί να είναι δύο τύπων - μηχανικές και ηλεκτρικές.
Οι μηχανικές πηγές μετατρέπουν τη μηχανική ενέργεια, όπως η ταχύτητα ενός υγρού ή αερίου.
Αυτές περιλαμβάνουν υπερηχητικές σειρήνες και σφυρίχτρες Οι ηλεκτρικές πηγές δοκιμών με υπερήχους μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανικούς ελαστικούς κραδασμούς της κατάλληλης συχνότητας. Οι μετατροπείς είναι ηλεκτροδυναμικοί, μαγνητοσυσταλτικοί και πιεζοηλεκτρικοί.
Οι πιο διαδεδομένοι είναι οι μαγνητοσυσταλτικοί και οι πιεζοηλεκτρικοί μετατροπείς.
Η αρχή της λειτουργίας των μαγνητοσυστολικών μορφοτροπέων βασίζεται στο διαμήκη μαγνητοσυσταλτικό αποτέλεσμα, το οποίο εκδηλώνεται με μια αλλαγή στο μήκος ενός μεταλλικού σώματος κατασκευασμένου από σιδηρομαγνητικά υλικά (χωρίς να αλλάζει ο όγκος τους) υπό την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου.
Η μαγνητοσυστολική επίδραση διαφορετικών μετάλλων είναι διαφορετική. Το νικέλιο και το permendur έχουν υψηλή μαγνητοσυστολή.
Η συσκευασία μαγνητοσυστολής μορφοτροπέα είναι ένας πυρήνας από λεπτές πλάκες, πάνω στις οποίες τοποθετείται μια περιέλιξη για να διεγείρει ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο υψηλής συχνότητας σε αυτό.
Με το μαγνητοσυσταλτικό αποτέλεσμα, το πρόσημο της παραμόρφωσης του πυρήνα δεν αλλάζει όταν η φορά του πεδίου αντιστρέφεται. Η συχνότητα της αλλαγής της παραμόρφωσης είναι 2 φορές μεγαλύτερη από τη συχνότητα (f) της αλλαγής του εναλλασσόμενου ρεύματος που διέρχεται από την περιέλιξη του μετατροπέα, καθώς η παραμόρφωση του ίδιου πρόσημου εμφανίζεται στον θετικό και τον αρνητικό μισό κύκλο.
Λειτουργική αρχή πιεζοηλεκτρικοί μετατροπείςβασίζεται στην ικανότητα ορισμένων ουσιών να αλλάζουν τις γεωμετρικές τους διαστάσεις (πάχος και όγκο) σε ένα ηλεκτρικό πεδίο. Το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο είναι αναστρέψιμο. Εάν μια πιεζοηλεκτρική πλάκα υποβληθεί σε θλιπτική ή εφελκυστική παραμόρφωση, τότε θα εμφανιστούν ηλεκτρικά φορτία στις όψεις της. Εάν το πιεζοηλεκτρικό στοιχείο τοποθετηθεί σε ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο, τότε θα παραμορφωθεί, συναρπαστικές υπερηχητικές δονήσεις στο περιβάλλον. Μια ταλαντούμενη πλάκα από πιεζοηλεκτρικό υλικό είναι ένας ηλεκτρομηχανικός μετατροπέας.
Τα πιεζοηλεκτρικά στοιχεία με βάση το τιτάνιο βαρίου, το ζιρκονικό μόλυβδο-τιτάνιο (PZT) χρησιμοποιούνται ευρέως.
Ακουστικοί μετασχηματιστές ταχύτητας(συγκεντρωτές διαμήκων ελαστικών δονήσεων) μπορεί να έχουν διαφορετικό σχήμα (Εικ. 1.4-10).

Χρησιμεύουν για την αντιστοίχιση των παραμέτρων του μορφοτροπέα με το φορτίο, τη στερέωση του ταλαντευτικού συστήματος και την εισαγωγή υπερηχητικών δονήσεων στη ζώνη του υλικού που επεξεργάζεται.
Αυτές οι συσκευές είναι ράβδοι διαφόρων τμημάτων, κατασκευασμένες από υλικά με αντοχή στη διάβρωση και τη σπηλαίωση, αντοχή στη θερμότητα, αντοχή σε επιθετικά μέσα και τριβή.
Οι συγκεντρωτές χαρακτηρίζουν τον συντελεστή συγκέντρωσης των διακυμάνσεων (K kk):

Η αύξηση του πλάτους ταλάντωσης του άκρου με ένα μικρό τμήμα σε σύγκριση με το πλάτος των ταλαντώσεων του άκρου ενός μεγαλύτερου τμήματος εξηγείται από το γεγονός ότι με την ίδια ισχύ ταλάντωσης σε όλα τα τμήματα του μετασχηματιστή ταχύτητας, η ένταση των ταλαντώσεων του το μικρό άκρο είναι "K kk" φορές μεγαλύτερο.

Τεχνολογική χρήση δοκιμών υπερήχων

Στη βιομηχανία, ο υπέρηχος χρησιμοποιείται σε τρεις βασικούς τομείς: δύναμη στο υλικό, εντατικοποίηση και υπερηχητικό έλεγχο των διεργασιών.
κρούση δύναμηςστο υλικό χρησιμοποιείται για μηχανική επεξεργασία σκληρών και υπερσκληρών κραμάτων, λήψη σταθερών γαλακτωμάτων κ.λπ.
Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενοι είναι δύο τύποι θεραπείας με υπερήχους σε χαρακτηριστικές συχνότητες 16.. .30 kHz:
- επεξεργασία διαστάσεων σε μηχανές που χρησιμοποιούν εργαλεία,
- καθαρισμός σε λουτρά με υγρό μέσο.
Ο κύριος μηχανισμός λειτουργίας της μηχανής υπερήχων είναι η ακουστική μονάδα
( ρύζι. 1,4-11).Έχει σχεδιαστεί για να φέρει το εργαλείο εργασίας σε ταλαντωτική κίνηση.

Η ακουστική μονάδα τροφοδοτείται από μια γεννήτρια ηλεκτρικής ταλάντωσης (συνήθως μια λάμπα), στην οποία συνδέεται το τύλιγμα (2)
Το κύριο στοιχείο της ακουστικής μονάδας είναι ένας μαγνητοσυσταλτικός (ή πιεζοηλεκτρικός) μετατροπέας της ενέργειας των ηλεκτρικών δονήσεων σε ενέργεια μηχανικών ελαστικών δονήσεων - ένας δονητής (1).
Οι κραδασμοί του δονητή, οι οποίοι επιμηκύνονται και βραχύνουν εναλλάξ με συχνότητα υπερήχων προς την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου της περιέλιξης, ενισχύονται από τον συγκεντρωτή (4) που είναι προσαρτημένος στο άκρο του δονητή.
Ένα χαλύβδινο εργαλείο (5) είναι στερεωμένο στην πλήμνη έτσι ώστε να υπάρχει ένα κενό μεταξύ του άκρου του και του τεμαχίου εργασίας (6).
Ο δονητής τοποθετείται σε ένα περίβλημα από εβονίτη (3), όπου παρέχεται τρεχούμενο νερό ψύξης.
Το εργαλείο πρέπει να έχει το σχήμα ενός δεδομένου τμήματος της οπής. Στο διάστημα μεταξύ της ακραίας επιφάνειας του εργαλείου και της επιφάνειας του τεμαχίου εργασίας, παρέχεται ένα υγρό με τους μικρότερους κόκκους λειαντικής σκόνης από το ακροφύσιο (7).
Από το ταλαντευόμενο άκρο του εργαλείου, οι κόκκοι του λειαντικού αποκτούν μεγαλύτερη ταχύτητα, χτυπούν την επιφάνεια του εξαρτήματος και βγάζουν τα μικρότερα τσιπ από αυτό.
Αν και η απόδοση κάθε κρούσης είναι αμελητέα, η απόδοση της εγκατάστασης είναι σχετικά υψηλή, γεγονός που οφείλεται στην υψηλή συχνότητα των ταλαντώσεων του εργαλείου (16...30 kHz) και στον μεγάλο αριθμό λειαντικών κόκκων (20...100 χιλιάδες/cm3) κινούνται ταυτόχρονα με μεγάλη επιτάχυνση.
Κατά τη διαδικασία αφαίρεσης στρωμάτων υλικού γίνεται αυτόματη παροχή του εργαλείου.
Το λειαντικό υγρό τροφοδοτείται στη ζώνη επεξεργασίας υπό πίεση και ξεπλένει τα απόβλητα επεξεργασίας.
Με τη βοήθεια της τεχνολογίας υπερήχων, είναι δυνατή η εκτέλεση τέτοιων εργασιών όπως αναβοσβήνει, σμίλευση, διάτρηση, κοπή, λείανση και άλλες.
Ένα παράδειγμα μπορεί να είναι οι ραπτομηχανές υπερήχων που κατασκευάζονται από τη βιομηχανία (μοντέλα 4770,4773A) και οι γενικές (μοντέλα 100Α).
Λουτρά υπερήχων (Εικ. 1.4-12)χρησιμοποιούνται για τον καθαρισμό των επιφανειών μεταλλικών μερών από προϊόντα διάβρωσης, μεμβράνες οξειδίου, ορυκτέλαια κ.λπ.

Η λειτουργία ενός λουτρού υπερήχων βασίζεται στη χρήση της επίδρασης τοπικών υδραυλικών κραδασμών που συμβαίνουν σε ένα υγρό υπό τη δράση υπερήχων.
Η αρχή λειτουργίας ενός τέτοιου λουτρού είναι η εξής. Το τεμάχιο εργασίας (1) βυθίζεται (αιωρείται) σε μια δεξαμενή (4) γεμάτη με υγρό μέσο πλύσης (2).
Ο εκπομπός των υπερηχητικών δονήσεων είναι ένα διάφραγμα (5) συνδεδεμένο με έναν μαγνητοσυστολή δονητή (b) με τη βοήθεια μιας συγκολλητικής σύνθεσης (8).
Το λουτρό τοποθετείται σε βάση (7). Κύματα υπερηχητικών δονήσεων (3) διαδίδονται στην περιοχή εργασίας όπου πραγματοποιείται η επεξεργασία.
Ο καθαρισμός με υπερήχους είναι πιο αποτελεσματικός στην απομάκρυνση των ρύπων από δυσπρόσιτες κοιλότητες, εσοχές και μικρά κανάλια.
Επιπλέον, αυτή η μέθοδος καθιστά δυνατή τη λήψη σταθερών γαλακτωμάτων τέτοιων υγρών που είναι μη αναμίξιμα με τους συνήθεις τρόπους, όπως νερό και λάδι, υδράργυρος και νερό, βενζόλιο, νερό και άλλα.
Ο εξοπλισμός υπερήχων είναι σχετικά ακριβός, επομένως είναι οικονομικά εφικτό να χρησιμοποιηθεί καθαρισμός μικρών εξαρτημάτων με υπερήχους μόνο σε μαζική παραγωγή.
Εντατικοποίηση των τεχνολογικών διαδικασιών.
Οι κραδασμοί υπερήχων αλλάζουν σημαντικά την πορεία ορισμένων χημικών διεργασιών.
Για παράδειγμα, ο πολυμερισμός σε μια συγκεκριμένη ένταση ήχου είναι πιο έντονος. Με μείωση της έντασης του ήχου, είναι δυνατή η αντίστροφη διαδικασία - αποπολυμερισμός.
Επομένως, αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της αντίδρασης πολυμερισμού. Αλλάζοντας τη συχνότητα και την ένταση των κραδασμών υπερήχων, είναι δυνατό να παρέχουμε τον απαιτούμενο ρυθμό αντίδρασης.
Στη μεταλλουργία, η εισαγωγή ελαστικών ταλαντώσεων συχνότητας υπερήχων στα τήγματα οδηγεί σε σημαντική βελτίωση των κρυστάλλων και επιτάχυνση του σχηματισμού συσσωρεύσεων κατά την κρυστάλλωση, μείωση του πορώδους, αύξηση των μηχανικών ιδιοτήτων των στερεοποιημένων τήγματος και μείωση της περιεκτικότητας σε αέρια στα μέταλλα.
Ορισμένα μέταλλα (για παράδειγμα, μόλυβδος και αλουμίνιο) δεν αναμιγνύονται σε υγρή μορφή. Η επιβολή δονήσεων υπερήχων στο τήγμα συμβάλλει στη «διάλυση» ενός μετάλλου σε ένα άλλο. Έλεγχος διαδικασίας με υπερήχους.
Με τη βοήθεια υπερηχητικών δονήσεων, είναι δυνατή η συνεχής παρακολούθηση της προόδου της τεχνολογικής διαδικασίας χωρίς εργαστηριακή ανάλυση δειγμάτων.
Για το σκοπό αυτό, διαπιστώνεται αρχικά η εξάρτηση των παραμέτρων του ηχητικού κύματος από τις φυσικές ιδιότητες του μέσου και στη συνέχεια η κατάσταση του μέσου κρίνεται με επαρκή ακρίβεια από την αλλαγή αυτών των παραμέτρων μετά την ενέργεια στο μέσο. Κατά κανόνα, χρησιμοποιούνται υπερηχητικές δονήσεις χαμηλής έντασης.
Με την αλλαγή της ενέργειας ενός ηχητικού κύματος, είναι δυνατός ο έλεγχος της σύνθεσης διαφόρων μειγμάτων που δεν είναι χημικές ενώσεις. Η ταχύτητα του ήχου σε τέτοια μέσα δεν αλλάζει και η παρουσία ακαθαρσιών σε αιωρούμενη ύλη επηρεάζει τον συντελεστή απορρόφησης της ηχητικής ενέργειας. Αυτό καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό του ποσοστού των ακαθαρσιών στην αρχική ύλη.
Με την ανάκλαση των ηχητικών κυμάτων στη διεπαφή μεταξύ των μέσων («μετάδοση» με δέσμη υπερήχων), είναι δυνατό να προσδιοριστεί η παρουσία ακαθαρσιών στο μονόλιθο και να δημιουργηθούν υπερηχητικές διαγνωστικές συσκευές.