Installations d'échographie de laboratoire. Installations à ultrasons et à ultrasons. Types d'installations à ultrasons. Processus de contrôle des ultrasons

À n'importe quel ultrasons installation technologique, y compris la composition de dispositifs multifonctionnels, la source d'énergie est incluse (le générateur) et le système oscillatoire à ultrasons.

Le système de traitement des vibrations UZ consiste en un convertisseur correspondant à l'élément et à l'outil de travail (émetteur).

Dans l'émetteur (élément actif) du système oscillatoire, l'énergie des oscillations électriques est convertie en énergie des oscillations élastiques de fréquence ultrasons et est créée par une force mécanique alternée.

L'élément de consignage du système (hub passif) transforme les vitesses et assure la coordination de la charge externe et de l'élément actif interne.

L'outil de travail crée un champ ultrasonique dans l'objet traité ou l'affecte directement.

La caractéristique la plus importante des systèmes oscillatoires est une fréquence résonante. Il est dû au fait que l'efficacité des processus technologiques est déterminée par l'amplitude des oscillations (valeurs de déplacement vibratoire) et les valeurs maximales des amplitudes sont obtenues lorsque le système oculaire est excité dans la fréquence de résonance. Les valeurs de fréquence de résonance des systèmes oscillatoires doivent être les limites des gammes résolues (pour les unités multifonctions des véhicules, il s'agit d'une fréquence de 22 ± 1,65 kHz).



L'attitude du système énergétique accumulé par l'énergie à l'énergie utilisée pour l'impact technologique pour chaque période d'oscillations est appelée volonté du système oscillant. La qualité détermine l'amplitude maximale d'oscillations sur la fréquence résonante et la nature de la dépendance de l'amplitude des oscillations de la fréquence (c'est-à-dire la largeur de la plage de fréquences).

Apparence Un système oscillatoire à ultrasons typique est illustré à la figure 2. Il se compose d'un convertisseur - 1, transformateur (hub) - 2, outils de travail - 3, supports - 4 et logement - 5.

Figure 2 - Système oscillant à deux ondes et répartition des amplitudes d'oscillations A et des contraintes mécaniques d'agissant F

La distribution de l'amplitude des oscillations A et des forces (contraintes mécaniques) F dans le système oscillant a la forme de vagues debout (sous réserve de la négligence des pertes et des radiations).

Comme on peut le voir à partir de la figure 2, il existe des avions dans lesquels des compensations et des contraintes mécaniques sont toujours zéro. Ces avions s'appellent Nodal. Les avions dans lesquels des déplacements et des tensions sont minimes appelés Poams. Les valeurs maximales des déplacements (amplitudes) sont toujours adaptées à des valeurs minimales de contraintes mécaniques et inversement. Les distances entre deux plans nodaux adjacents ou les faisceaux sont toujours égaux à la moitié de la longueur d'onde.

Dans le système oscillatoire, il existe toujours des composés garantissant la connexion acoustique et mécanique de ses éléments. Cependant, les connexions peuvent être incercées si vous devez modifier l'outil de travail, le composé est effectué par fileté.

Le système oscillant ainsi que le boîtier, les dispositifs d'alimentation en tension d'alimentation et les trous de ventilation sont généralement effectués sous forme de nœud distinct. À l'avenir, utiliser le système oscillatoire à ultrasons, nous allons parler de tout le nœud dans son ensemble.

Utilisé dans des appareils technologiques ultrasons multifonctionnels, le système oscillant doit respecter un certain nombre d'exigences communes.

1) travailler dans une plage de fréquences donnée;

2) travailler avec toutes les modifications possibles des changements de charge pendant le processus technologique;

3) fournir l'amplitude de l'intensité de rayonnement ou des fluctuations nécessaire;

4) avoir la plus haute efficacité possible;

5) Les parties du système oscillatoire, en contact avec les substances traitées doivent avoir une cavitation et une résistance chimique;

6) avoir une fixation rigide dans le cas;

7) doit avoir des dimensions et du poids minimes;

8) Les exigences de sécurité doivent être effectuées.

Le système oscillatoire à ultrasons illustré à la figure 2 est deux systèmes oscillat d'une demi-onde. En elle, le convertisseur a une taille résonante égale à la moitié de la longueur d'onde des oscillations dans le matériau du convertisseur. Pour augmenter l'amplitude des fluctuations et faire correspondre le convertisseur avec le milieu traité, un moyeu est utilisé avec une taille de résonance correspondant à la moitié de la longueur d'onde des oscillations dans le matériau de concentrateur.

Si le système oscillant illustré à la figure 2 est en acier (la vitesse de propagation des oscillations d'oscillations en acier plus de 5000 m / s), puis sa taille longitudinale totale correspond à L \u003d C2P / W ~ 23 cm.

Pour répondre aux exigences en matière de compacité élevée et de faible poids, des systèmes oscillat à semi-ondes sont utilisés, constitués d'un convertisseur quart d'onde et d'un hub. Ces systèmes oscillatoires sont montrés schématiquement à la figure 3. Les désignations des éléments du système oscillant correspondent à la notation de la figure 3.

Figure 3 - Système oscillant à deux ondes

Dans ce cas, il est possible de fournir la taille longitudinale minimale possible et la masse du système oscillant à ultrasons, ainsi que de réduire le nombre de connexions mécaniques.

L'inconvénient d'un tel système oscillatoire est le composé du convertisseur avec un moyeu dans le plan des plus grandes contraintes mécaniques. Cependant, cette carence peut être partiellement éliminée en compensant l'élément actif du convertisseur du point de contraintes actives maximales.

Application d'appareils à ultrasons

Ultrason puissante est un moyen unique de stimuler les processus physico-chimiques stimulant. Fluctuations ultrasons dans une fréquence de 20 000 à 60 000 hertz et intensité de plus de 0,1 W. / Sq. Cm. Peut causer des changements irréversibles dans l'environnement de distribution. Cette prédéterminée l'opportunité utilisation pratique Ultrasons puissante dans les zones suivantes.

Procédés technologiques: recyclage des matières premières minérales, d'enrichissement et de procédés d'hydrométallurgie minerai de métaux, etc.

Huile I. industrie du gaz: Récupération puits de pétrole, extraction de l'huile visqueuse, procédés de séparation dans le système de sable - Huile sévère, une augmentation de la procession liquide de produits pétroliers lourds, etc.

Métallurgie et ingénierie: raffinage de fond en métal, broyage de la structure du lingot / coulée, traitement de la surface métallique pour durcir et éliminer les contraintes internes, nettoyant les surfaces externes et les cavités internes des pièces de machine, etc.

Technologies chimiques et biochimiques: extraction, sorption, filtrage, séchage, émulsifiant, obtention de suspensions, mélange, dispersion, dissolution, flottation, dégazage, évaporation, coagulation, coalescence, processus de polymérisation et de dépolymérisation, obtention de nanomatériaux, etc.

Énergie: combustion de liquide et carburant solide, Préparation d'émulsions de carburant, de production de biocarburants, etc.

Agriculture, alimentation et lumière de la lumière: procédés de germination des semences et de la croissance des plantes, préparation d'additifs alimentaires, technologie de confiserie, préparation de boissons alcoolisées et non alcoolisées, etc.

Ferme municipale: Récupération des puits d'eau, préparation d'eau potable, retrait des dépôts des murs internes Échangeurs de chaleur etc.

protection ambiant: Nettoyage eaux uséescontaminé avec des produits pétroliers, métaux lourds, composés organiques résistants, nettoyage des sols contaminés, nettoyage des flux de gaz industriels, etc.

Recyclage des matières premières secondaires: Toolbanisation en caoutchouc, nettoyage de l'échelle métallurgique de la pollution de l'huile, etc.

L'installation de laboratoire Sonostep associe un traitement ultrasonore, un mélange et une alimentation en échantillonnage; Dans le même temps, il a un design compact. Il peut être facilement utilisé avec celui-ci, il peut être utilisé pour alimenter l'échantillon traité avec des dispositifs analytiques, par exemple pour mesurer la taille des particules.

Le traitement par ultrasons permet de disperser des particules agglomérées pour leur préparation et leur analyse de dispersion et d'émulsions. Ceci est important lors de la mesure de la taille des particules, par exemple en utilisant une diffusion dynamique de la lumière ou de la diffraction du rayonnement laser.

Efficacement et facile

Recyclage standard d'échantillon, générateur à ultrasons - générateur à ultrasons, agitateur - agitateur, transducteur à ultrasons - Convertisseur à ultrasons, pompe à pompe, Dispositif analytique - Dispositif analytique Exemple de recyclage avec SonOSTEP, Générateur à ultrasons et transducteur - Générateur et convertisseur à ultrasons, moteur avec tête de pompe à pompe avec pompe, dispositif analytique - Dispositif analytique

L'utilisation d'ultrasons pour recycler l'échantillon nécessite la présence de quatre composants: un récipient pour mélanger, un générateur à ultrasons et un convertisseur (capteur) et une pompe. Tous ces composants sont interconnectés par des tuyaux ou des tubes. Installation typique Montré dans le diagramme (recyclage standard).

Le dispositif SONOSTEP comprend une source à ultrasons et une pompe centrifuge située dans un verre en acier inoxydable (voir Fig. "Recyclage du recyclage SONOSTEP").

Le périphérique SONOSTEP est connecté à un dispositif analytique.

Traitement ultrasonore séquentiel pour obtenir les meilleurs résultats

Le traitement par ultrasons améliore la précision des mesures de mesure et de la morphologie des particules, comme Sonostep effectue trois caractéristiques importantes:

  • circulation

L'échographie supprime l'air du liquide et élimine ainsi l'effet interférant des bulles pour les mesures. Il pompette le volume d'échantillons avec un débit réglable et dissipe des particules dans le liquide. L'alimentation à ultrasons est appliquée directement sous le rotor de la pompe, il fournit une pulvérisation de particules agglomérées avant de les mesurer. Cela fournit un résultat plus complet et répétitif.




Propriétaires de brevets RU 2286216:

L'invention concerne des dispositifs pour nettoyage à ultrasons et traitement des suspensions dans des champs acoustiques puissants, en particulier pour la dissolution, l'émulsification, la dispersion, ainsi que les dispositifs d'obtention et de transfert d'oscillations mécaniques à l'aide de l'effet de magnétostriction. L'installation contient un transducteur de magnétostriction à tige à ultrasons, une chambre de travail, fabriquée sous la forme d'un tuyau cylindrique en métal et un guide d'ondes acoustique qui émettant l'extrémité est attaché hermétiquement à la partie inférieure du tuyau cylindrique au moyen d'une bague d'étanchéité élastique et l'extrémité de réception de ce guide d'ondes est connectée acoustiquement de manière rigide à la surface d'émission du convertisseur à ultrasons de la tige. En outre, introduisait un émetteur magnétostrictif annulaire, dont le noyau magnétique est de manière acoustique rigide de manière rigide sur le tuyau de la chambre de travail. Installation à ultrasons Génère un champ acoustique à deux fréquences dans le milieu liquide traité, qui assure une augmentation de l'intensification du processus technologique sans réduire la qualité du produit final. 3 Z.P. F-mensonges, 1 YL.

L'invention concerne des dispositifs de purification ultrasonore et de suspensions de traitement dans des champs acoustiques puissants, en particulier pour la dissolution, l'émulsification, la dispersion, ainsi que pour obtenir et transmettre des oscillations mécaniques à l'aide de l'effet de magnétostriction.

Dispositif destiné à administrer des oscillations ultrasonores à liquide (brevet de, n ° 3815925, 08 en 3/12, 1989) au moyen d'un capteur à ultrasons, qui est un cône émetteur sonore utilisant une bride isolante hermétiquement est fixé dans la zone inférieure à l'intérieur de la zone inférieure à l'intérieur de la zone inférieure à l'intérieur du Bain avec liquide.

Le plus proche décision technique La proposition est une installation ultrasonique du type de UZBD-6 (A.V. Donskaya, Okkeller, S.Krath "Installations électrotechnologies ultrasons", Leningrad: Energoidat, 1982, P.169), contenant un convertisseur à ultrasons à tige, une chambre de travail, fabriquée Sous la forme d'un tuyau cylindrique en métal et du guide d'ondes acoustiques, l'extrémité émettrice est attachée hermétiquement à la partie inférieure du tuyau cylindrique au moyen d'une bague d'étanchéité élastique, et l'extrémité réceptrice de ce guide d'ondes est connectée acoustiquement à la surface émettrice du convertisseur à ultrasons de la tige.

L'inconvénient des installations ultrasons connues connues est que la chambre de travail présente une source unique d'oscillations à ultrasons, qui sont transmises à celle du convertisseur magnétostricatif à travers l'extrémité de guide d'ondes, les propriétés mécaniques et les paramètres acoustiques qui déterminent le maximum admissible intensité de rayonnement. Souvent, l'intensité résultante du rayonnement des fluctuations ultrasons ne peut satisfaire aux exigences du processus technologique concernant la qualité du produit final, ce qui permet d'étendre le temps de traitement du milieu liquide à ultrasons et conduit à une diminution de l'intensité du processus.

Ainsi, l'échographie, l'analogue et le prototype de l'invention revendiquée, identifiés lors de la recherche de brevet de l'invention revendiquée, ne garantissent pas la réalisation du résultat technique conclu dans l'augmentation de l'intensification du processus technologique sans réduire la qualité du produit final.

La présente invention résout la tâche de créer une installation à ultrasons, dont la réalisation garantit la réalisation d'un résultat technique, qui consiste à augmenter l'intensification du processus technologique sans réduire la qualité du produit final.

L'essence de l'invention est que dans une installation à ultrasons contenant un transducteur à ultrasons à tige, une chambre de travail faite sous la forme d'un tuyau cylindrique métallique et d'un guide d'ondes acoustique, émettant l'extrémité dont l'extrémité est attachée hermétiquement à la partie inférieure du Tuyau cylindrique au moyen d'une bague d'étanchéité élastique et l'extrémité réceptrice de ce guide d'ondes acousticlidement connectée à la surface d'émettrice du convertisseur à ultrasons à tige, un émetteur magnétostrictif est également introduit, dont le noyau magnétique est acoustiquement rigidement sur le tuyau. de la chambre de travail. De plus, la bague d'étanchéité élastique est fixée sur l'extrémité rayonnante du guide d'ondes dans la zone de l'assemblage de décalage. Dans ce cas, l'extrémité inférieure de la pipeline magnétique de l'émetteur annulaire est située dans un plan avec l'extrémité émettrice du guide d'ondes acoustiques. De plus, la surface de l'extrémité émettrice du guide d'ondes acoustiques est rendu concave, sphérique, avec un rayon d'une sphère égale à la moitié de la longueur de la pipeline magnétique de l'émetteur de magnétostriction annulaire.

Le résultat technique est atteint comme suit. Le convertisseur à ultrasons de la tige est une source d'oscillations ultrasonores fournissant paramètres nécessaires Le champ acoustique de la chambre de travail de l'installation pour effectuer le processus technologique, ce qui garantit l'intensification et la qualité du produit final. Le guide d'ondes acoustiques, dont l'extrémité émettrice est attachée hermétiquement à la partie inférieure du tuyau cylindrique et l'extrémité de réception de ce guide d'ondes est connectée acoustiquement à la surface de l'émetteur du convertisseur à ultrasons de la tige, garantit le transfert d'oscillations à ultrasons à la milieu liquide pouvant être traité de la chambre de travail. Dans ce cas, l'étanchéité et la mobilité du composé sont assurées en raison du fait que le guide d'ondes a une extrémité rayonnante de la partie inférieure du tuyau de la chambre de travail au moyen d'une bague d'étanchéité élastique. La mobilité de la connexion offre la possibilité de transmettre des oscillations mécaniques du convertisseur à travers le guide d'ondes dans la chambre de travail, dans l'environnement transformé du liquide, la possibilité d'effectuer le processus technologique et, par conséquent, d'obtenir le résultat technique souhaité.

De plus, dans l'installation revendiquée, la bague d'étanchéité élastique est fixée sur l'extrémité rayonnante du guide d'ondes dans la zone de l'ensemble de décalage, contrairement au prototype, dans lequel elle est installée dans la zone de profondeur de déplacement. En conséquence, dans une installation de prototype, l'anneau d'étanchéité amuse les oscillations et réduit la qualité du système vibratoire et réduit donc l'intensité du processus technologique. Dans l'installation revendiquée, la bague d'étanchéité est installée dans la zone de l'ensemble de décalage, de sorte qu'il n'affecte pas le système vibratoire. Cela vous permet de sauter sur un guide d'ondes plus de puissance par rapport au prototype et augmentez ainsi l'intensité de rayonnement, donc, intensifier processus technologique Sans réduire la qualité du produit final. De plus, étant donné dans l'installation revendiquée, la bague d'étanchéité est définie dans la zone du nœud, c'est-à-dire Dans la zone de déformation zéro de la zone, il ne détruit pas les oscillations, conserve la mobilité de l'extrémité rayonnante du guide d'ondes avec partie basse Tuyaux de la chambre de travail, qui vous permet de maintenir l'intensité du rayonnement. Dans le prototype, la bague d'étanchéité est installée dans la zone de déformations maximales du guide d'ondes. Par conséquent, la bague est progressivement effondrée à partir d'oscillations, ce qui réduit progressivement l'intensité du rayonnement, puis perturbe l'étanchéité du composé et perturbe l'installation.

L'utilisation d'un émetteur magnifique magnétostrictif vous permet de réaliser une grande capacité de transformation et d'une zone de radiation significative (A.V. Donskaya, Okkeller, S. Kratsysh "Installations d'électrotechnologie à ultrasons", Leningrad: Energoiisdat, 1982, p.34), et par conséquent, Intensification du processus technologique sans réduire la qualité du produit final.

Étant donné que le tuyau est rendu cylindrique et l'émetteur magnétostrictif introduit dans l'installation est effectué par la bague, il est possible d'appuyer sur la pipeline magnétique sur la surface extérieure du tuyau. Lorsque la tension d'alimentation est appliquée sur l'enroulement de l'aimantation dans les plaques, un ennemi magnétique se produit, ce qui entraîne une déformation de la plaque de cycle du pipeline magnétique dans la direction radiale. Dans ce cas, en raison du fait que le tuyau est fait métallique et que le cureau magnétique est pressé de manière acoustique sur le tuyau, la déformation des plaques de cycle de la pipeline magnétique est transformée en oscillations radiales de la paroi du tuyau. En conséquence, les oscillations électriques du générateur passionnant de l'émetteur magnétostrictif à anneau sont converties en oscillations mécaniques radiales de plaques de magnétostriction et dues au composé acoustiquement dur du plan de rayonnement de la pipeline magnétique avec la surface du tuyau, la mécanique Les oscillations sont transmises à travers les murs de tuyaux dans le milieu liquide traité. Dans ce cas, la source d'oscillations acoustiques dans le milieu liquide traité est la paroi interne du tuyau cylindrique de la chambre de travail. En conséquence, un champ acoustique avec une seconde fréquence de résonance est formé dans l'installation déclarée dans le milieu liquide traité. Dans le même temps, l'introduction d'un émetteur magnétostrictif annulaire dans l'installation revendiquée augmente par rapport au prototype de la surface de rayonnement: la surface émettrice du guide d'ondes et une partie de la paroi interne de la chambre de travail, sur la surface extérieure dont la L'émetteur de magnétostriction de l'anneau est enfoncé. L'augmentation de la surface de la surface rayonnante augmente l'intensité du champ acoustique dans la chambre de travail et permet donc de l'intensifier le processus sans réduire la qualité du produit final.

L'emplacement de l'extrémité inférieure de la pipeline magnétique de l'émetteur annulaire dans un plan avec l'extrémité émettrice du guide d'onde acoustique est option optimaleÉtant donné que le placement de celui-ci en dessous de l'extrémité émettrice du guide d'ondes conduit à la formation d'une zone morte (stagnante) pour un convertisseur annulaire (émetteur d'anneau). Le placement de l'extrémité inférieure du pipeline magnétique émetteur annulaire au-dessus de l'extrémité émettrice du guide d'ondes réduit l'efficacité du convertisseur de l'anneau. Les deux variantes entraînent une diminution de l'intensité de l'effet du champ acoustique total sur le milieu liquide transformé et, par conséquent, à une diminution de l'intensification du processus technologique.

Étant donné que la surface rayonnante de l'émetteur magnétostrictif à anneau est une paroi cylindrique, la mise au point de l'énergie sonore se produit, c'est-à-dire La concentration du champ acoustique est créée le long de la ligne axiale du tuyau, à laquelle est enfoncée le noyau magnétique du radiateur. Étant donné que le convertisseur à ultrasons central a une surface rayonnante sous la forme d'une sphère concave, cette surface émettrice se concentre également sur l'énergie sonore, mais près du point situé sur la ligne axiale du tuyau. Ainsi, à diverses longueurs focales, les deux surfaces rayonnantes coïncident, concentrant une énergie acoustique puissante dans un faible volume de la chambre de travail. Étant donné que l'extrémité inférieure du pipeline magnétique émetteur de l'anneau est située dans un plan avec l'extrémité émettrice d'un guide d'ondes acoustique, dans laquelle une sphère concave est remplacée par un rayon égal à la moitié de la longueur du pipeline magnétique de l'émetteur magnétostrictif de l'anneau, le Point de focalisation de l'énergie acoustique réside au milieu de la ligne axiale du tuyau, c'est-à-dire Au centre de la chambre de travail de l'installation, une puissante énergie acoustique est concentrée dans un petit volume («ultrasons» (petite encyclopédie », le principal éd. I.p.gulanina, m.: Encyclopédie soviétique, 1979, p.367-370). Dans le domaine de la mise au point des énergies acoustiques des deux surfaces rayonnantes, l'intensité de l'effet du champ acoustique sur le milieu liquide traitée est des centaines de fois plus élevées que dans d'autres zones de la chambre. Un volume local avec une intensité d'exposition de champ puissante est créé. En raison de la puissante intensité de l'influence locale, des matériaux même difficiles sont détruits. En outre, dans ce cas, des ultrasons puissantes sont attribués aux murs, qui protège les murs de la chambre de la destruction et de la pollution du matériau traité par la destruction du produit des murs. Ainsi, la surface de l'extrémité rayonnante du guide d'ondes acoustiques concave, sphérique, avec un rayon de sphère égale à la moitié de la longueur de la pipeline magnétique de l'émetteur magnétostrictif, augmente l'effet de l'exposition au champ acoustique sur le liquide pouvant être traquable. moyen, et assure donc l'intensification du processus technologique sans réduire la qualité du produit final.

Comme indiqué ci-dessus, dans l'installation déclarée dans le milieu liquide traité, un champ acoustique à deux fréquences de résonance est formé. La première fréquence de résonance est déterminée par la fréquence de résonance du convertisseur de magnétostriction de tige, la fréquence de seconde résonance de l'émetteur magnétostrictif annulaire, pressée sur le tuyau de la chambre de travail. La fréquence de résonance de l'émetteur magnétostrictif annulaire est déterminée à partir de l'expression LCP \u003d λ \u003d C / Freve, où LCP est la longueur de la ligne médiane de la pipeline magnétique du radiateur, λ est la longueur de l'onde dans le matériau du pipeline magnétique , C est la vitesse des oscillations élastiques dans le matériau de pipeline magnétique, la fréquence de résonance de l'émetteur (A. V.Donskaya, Okkeller, S.Krath "Installations électrotechnologiques à ultrasons", Leningrad: Energoiisdat, 1982, P.25). En d'autres termes, la deuxième fréquence de résonance de l'installation est déterminée par la longueur de la ligne médiane de la pipeline magnétique annulaire, qui est à son tour due au diamètre extérieur du tuyau de la chambre de travail: plus la ligne moyenne de la Pipeline magnétique, plus la deuxième fréquence de résonance de l'installation.

La présence de deux fréquences de résonance dans l'installation revendiquée vous permet d'intensifier le processus technologique sans réduire la qualité du produit final. Ceci est expliqué comme suit.

Lorsqu'il est exposé au champ acoustique dans le milieu liquide traité, des flux acoustiques se produisent - des flux vortex fixes de fluide résultant du champ sonore inhomogène libre. Dans l'installation revendiquée dans le milieu liquide traité, deux types d'ondes acoustiques sont formées, chacune avec sa fréquence de résonance: une onde cylindrique s'applique radialement de surface interne Tuyaux (chambre de travail) et une onde plate s'étend le long de la chambre de travail à partir de bas en haut. La présence de deux fréquences de résonance améliore l'effet sur le milieu liquide transformé de flux acoustiques, car sur chaque fréquence de résonance, leurs flux acoustiques sont formés, ce qui mélange intensément le liquide. Cela entraîne également une augmentation de la turbulence des flux acoustiques et d'une agitation encore plus intense du fluide traité, qui augmente l'intensité de l'effet du champ acoustique sur le milieu liquide traité. En conséquence, le processus technologique est intensifié sans réduire la qualité du produit final.

De plus, sous l'influence du champ acoustique dans le milieu liquide transformé, la cavitation se produit - la formation de pauses du milieu liquide où se produit la chute de la pression locale. À la suite d'une cavitation, des bulles de cavitation de gaz de vapeur sont formées. Si le champ acoustique est faible, des bulles résonnent, pulsées dans le champ. Si le champ acoustique est fort, une bulle à travers la période d'onde sonore (le cas idéal) slams, car elle tombe dans la zone de la haute pression générée par ce champ. Slashing, les bulles génèrent des perturbations hydrodynamiques fortes dans un milieu liquide et un rayonnement intense d'ondes acoustiques et provoquent la destruction de corps solides, bordant le liquide de cavitation. Dans l'installation revendiquée, le champ acoustique est plus puissant par rapport au champ acoustique de l'installation de prototypes, qui s'explique par la présence de deux fréquences de résonance. En conséquence, dans l'installation revendiquée, la probabilité de bulles de cavitation est plus élevée, ce qui améliore les effets de la cavitation et augmente l'intensité de l'effet du champ acoustique sur le milieu liquide pouvant être traitée, garantit donc l'intensification du processus technologique sans réduire la qualité du produit final.

Plus la fréquence résonante du champ acoustique est plus basse, la plus grande bulle, car la période de fréquence basse est grande et que les bulles ont le temps de croître. La bulle de vie à la cavitation est une période de fréquence. Marcher, la bulle crée une pression puissante. Plus la bulle, surtout haute pression Il est créé quand il slams. Dans l'installation par ultrasons déclarée, grâce au sondage à deux fréquences du fluide traité, les bulles de cavitation diffèrent de la taille: plus grande que l'effet sur le milieu de fréquence liquide et la petite fréquence élevée. Lorsque des surfaces de nettoyage ou lors du traitement d'une suspension, de petites bulles pénètrent dans des fissures et des cavités de particules solides et, de claquer, de former des effets micogéniques, affaiblissant l'intégrité de la particule solide de l'intérieur. Des bulles plus grandes, la claquage, provoquent la formation de nouveaux microfissures dans des particules solides, même des relâchement des connexions mécaniques en eux. Les particules solides sont détruites.

En émulsification, dissolution et mélange, de grandes bulles détruisent les liaisons intermoléculaires dans les composants du mélange futur, raccourcir les chaînes et les conditions de forme des petites bulles pour une destruction supplémentaire des liens intermoléculaires. En conséquence, l'intensification du processus technologique augmente sans réduire la qualité du produit final.

De plus, dans l'installation revendiquée, à la suite de l'interaction des ondes acoustiques avec différentes fréquences de résonance dans le milieu liquide traitée, il y a des battements causés par la superposition de deux fréquences (principe des superpositions), qui provoquent une forte augmentation instantanée. dans l'amplitude de la pression acoustique. À de tels moments, le pouvoir de l'impact de l'onde acoustique peut dépasser plusieurs fois la puissance spécifique de l'installation, qui intensifie le processus technologique et non seulement ne diminue pas, mais améliore la qualité du produit final. De plus, la forte augmentation des amplitudes de la pression acoustique facilite la fourniture de germes de cavitation dans la zone de cavitation; La cavitation augmente. Bulles de cavitation, formant dans les pores, irrégularités, les fissures de la surface du corps solide, qui sont en suspension, forment des flux acoustiques locaux mélangés de manière intensive avec du liquide dans tous les microvipos, ce qui vous permet également d'intensifier le processus technologique sans réduire la qualité du produit final.

Ainsi, il découle de ce qui précède que l'installation par ultrasons déclarée, en raison de la possibilité de former un champ acoustique à deux fréquences dans le milieu liquide pouvant être traitée, lors de la mise en œuvre assure la réalisation d'un résultat technique dans l'augmentation de l'intensification du processus technologique sans réduire La qualité du produit final: les résultats des surfaces de nettoyage, la dispersion de composants solides dans le liquide, le processus d'émulsification, en remuant et dissolvant les composants du milieu liquide.

Le dessin montre l'installation d'ultrasons indiquée. L'installation à ultrasons contient un convertisseur de magnétostriction de tige à ultrasons 1 avec une surface rayonnante 2, un guide d'ondes acoustique 3, une chambre de travail 4, un tuyau magnétique 5 de l'émetteur d'émetteur de magnétostriction annulaire 6, une bague d'étanchéité élastique 7, le talon 8. La race de circuit magnétique. 5 fournit des trous 9 pour effectuer une excitation d'enroulement (non représentée). La chambre de travail 4 est faite sous la forme d'un métal, tel que l'acier, le tuyau cylindrique. Dans le mode de réalisation de l'installation, le guide d'ondes 3 est fabriqué sous la forme d'un cône tronqué dans lequel l'extrémité élastique 10 au moyen d'une bague d'étanchéité élastique 7 est étroitement attachée au fond du tuyau de la chambre de travail 4, et L'extrémité de réception 11 via l'axial est reliée par le talon 8 avec la surface de rayonnement 2 du convertisseur 1. Tuyau magnétique 5 fabriqué sous la forme d'un emballage de plaques de magnétostriction ayant une forme d'anneaux et pressé acoustiquement sur le tuyau de la Chambre de travail 4; De plus, le tuyau magnétique 5 est équipé d'une excitation enroulement (non représentée).

La bague d'étanchéité élastique 7 est fixée à l'extrémité rayonnante de 10 guide d'ondes 3 dans la zone du nœud de déplacement. Dans ce cas, l'extrémité inférieure de la pipeline magnétique 5 de l'émetteur annulaire 6 est située dans un plan avec l'extrémité émettrice 10 du guide d'ondes acoustique 3. et la surface de l'extrémité émettrice 10 du guide d'onde acoustique 3 est concave, Sphérique, avec un rayon d'une sphère égale à la moitié de la pipeline magnétique d'émetteur de magnétostriction à 5 anneaux 6.

En tant que convertisseur de tige à ultrasons, par exemple, un type de transducteur de magnétostriction ultrasonique PMS-15A-18 (BT3.836.001 TU) ou PMS-15-22 9Syuit.671.119,101.003) peut être utilisé. Si le processus technologique nécessite des fréquences plus élevées: 44 kHz, 66 kHz, etc., puis le convertisseur de tiges est effectué sur la base de la piézocéramique.

Le tuyau magnétique 5 peut être constitué de matériau avec une figueur négative, telle que le nickel.

L'installation à ultrasons fonctionne comme suit. Tension d'alimentation sur l'excitation de l'excitation du convertisseur 1 et l'émetteur de magnétostriction annulaire 6. La chambre de travail 4 est remplie de milieu liquide traité 12, par exemple, pour effectuer la dissolution, l'émulsification, la dispersion ou le remplir dans un milieu liquide dans quelles pièces pour nettoyer les surfaces sont placées. Après avoir fourni la tension d'alimentation dans la chambre de travail 4 dans le milieu liquide 12, un champ acoustique à deux fréquences de résonance est formé.

Sous l'influence du champ acoustique formable à deux fréquences dans le milieu traité 12, les flux acoustiques se produisent et la cavitation. Dans le même temps, comme indiqué ci-dessus, les bulles de cavitation diffèrent de la taille: plus grande que l'effet sur le milieu liquide basse fréquence et la petite fréquence élevée.

Dans un milieu liquide cauvaise, par exemple, dans des surfaces de dispersion ou de nettoyage, de petites bulles pénètrent dans les fissures et les cavités du composant solide du mélange et, claquant, forment des effets de microchny, affaiblissant l'intégrité de la particule solide de l'intérieur. Des bulles plus grandes, claqueuses, divisez une particule affaiblie de l'intérieur en petites fractions.

En outre, à la suite de l'interaction des ondes acoustiques avec des fréquences de résonance différentes, des battements proviennent d'une augmentation nettement instantanée de l'amplitude de la pression acoustique (à la grève acoustique), ce qui conduit à une destruction encore plus intensive des couches sur la surface purifiée et à un meulage encore plus grand de fractions solides dans le milieu transformé du liquide lors de la réception d'une suspension. Dans le même temps, la présence de deux fréquences de résonance améliore la turbulence des flux acoustiques, ce qui contribue à une agitation plus intensive du milieu liquide traité et une destruction plus intensive de particules solides à la surface de la pièce et en suspension.

Avec émulsification et dissolution, de grandes bulles de cavitation détruisent des liaisons intermoléculaires dans les composants du mélange futur, raccourcissant les chaînes et les conditions de forme pour les petites bulles de cavitation pour une destruction supplémentaire des liaisons intermoléculaires. Vague acoustique à impact et augmentation de la turbulence des flux acoustiques, qui sont les résultats d'un sondage à deux fréquences du milieu liquide traité, détruisent également les liaisons intermoléculaires et intensifier le processus de mélange du milieu.

À la suite de l'impact articulaire des facteurs énumérés ci-dessus sur le milieu liquide pouvant être traité, le processus technologique effectué est intensifié sans réduire la qualité du produit final. Comme les tests ont montré, par rapport au prototype, la puissance spécifique du convertisseur réclamé est deux fois plus élevée.

Pour améliorer l'impact de la cavitation dans l'installation, une pression statique accrue peut être mise en place, qui peut être mise en œuvre de la même manière au prototype (A.V. Donovskaya, Okkeller, S.Kratsh "Installations électrotechnologies à ultrasons", Leningrad: Energoiisdat, 1982, P.169) : Le système de pipelines associé au volume interne de la chambre de travail; cylindre d'air comprimé; Vanne de sécurité et jauge de pression. Dans ce cas, la chambre de travail doit être équipée d'un couvercle hermétique.

1. Installation à ultrasons contenant un convertisseur à ultrasons à tige, une chambre de travail, fabriquée sous la forme d'un tuyau cylindrique en métal et un guide d'ondes acoustique qui émettant l'extrémité est attaché hermétiquement au fond du tuyau cylindrique au moyen d'une étanchéité élastique anneau, et l'extrémité réceptrice de ce guide d'ondes est connectée acoustiquement rigidement à la surface de rayonnement. Le transducteur à ultrasons de la tige, caractérisé en ce que l'installation introduite en outre un émetteur magnétostrictif annulaire, dont le noyau magnétique est de manière acoustique rigidement pousée au tuyau du travail. chambre.

2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la bague d'étanchéité élastique est fixée sur l'extrémité rayonnante du guide d'ondes dans la zone du nœud de déplacement.

3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'extrémité inférieure de la pipeline magnétique de l'émetteur annulaire est située dans un plan avec l'extrémité émettrice du guide d'ondes acoustique.

4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la surface de l'extrémité émettrice du guide d'ondes acoustique est rendu concave, sphérique, avec un rayon de sphère égal à la moitié de la longueur de la pipeline magnétique de l'émetteur de magnétostriction annulaire.

Le nettoyage à ultrasons est effectué sur des installations à ultrasons, y compris, en règle générale, un ou plusieurs bains et un générateur à ultrasons. Selon le but technologique, l'installation universelle et spéciale est distinguée. Le premier est utilisé pour nettoyer la large nomenclature des pièces dans la production principale et la production de masse. Dans la production de masse, utilisez des paramètres spéciaux et des unités automatisées et des lignes de flux.

Figure 28 - Bain pour le type de nettoyage à ultrasons UZB-0.4

La puissance des bains universels varie de 0,1 à 10 kW, et le conteneur est compris entre 0,5 et 150 litres. Les petites baignoires se sont intégrées au fond des convertisseurs piézocéramiques et puissantes - plusieurs magnétostriction.

Les bains de table à ultrasons Uzu-0.1 sont des monotesses; Uzu-0.25 et uzu-0.4. Ces bains sont plus souvent utilisés en laboratoire et à la production unique; Pour leur puissance, les générateurs semi-conducteurs sont utilisés avec une puissance de sortie de 100, 250 et 400 W. Les bains ont un boîtier de corps rectangulaire et un couvercle amovible. Les convertisseurs piézocémiques sont intégrés au fond des bains (type PP1-0.1) en une quantité de un à trois, en fonction de la puissance du bain. Pour charger des pièces en vrac, il y a des paniers de maille. Les bains se sont intégrés au corps partagé du rinçage des pièces après le nettoyage.

En figue. 28 montre un type de bain de nettoyage de bureau à ultrasons UZB-0.4, fonctionnant avec le générateur UZGZ-0.4. Il a un corps cylindrique insonorisé métallique 1 et un couvercle 3 associé au boîtier de charnière et à une pince excentrique 2 avec une poignée. Au bas de la partie de travail du bain, qui est une membrane résonante, l'emballage du convertisseur magnétostrictif est soudé. Le corps a deux tuyaux pour l'alimentation et l'eau de flux d'eau, convertisseur de refroidissement. Le raccord de ces tuyaux est retiré au fond du boîtier pour la commodité de les rejoindre des tuyaux. Sur le logement, il y a un commutateur à bascule allumé et éteint les oscillations ultrasonores du générateur lorsqu'il est installé à partir du bain. Il y a aussi une poignée de la découverte du drain du liquide détergent et du raccord correspondant. Le bain est équipé d'un panier pour charger des pièces nettoyées.

Figure 29 - Bain pour le type de nettoyage à ultrasons UZB-18M

Du nombre de bains de nettoyage universels de plus grande puissance a été largement distribué des bains de type bain. Les bains de ce type ont un design similaire. En figue. 29 montre un type de bain UVB-18M. Le cadre soudé 1 est effectué dans la preuve sonore. Il est fermé avec un couvercle 5 avec des contrepoids. 4. La levée et l'abaissement du couvercle sont effectuées à la main avec des poignées 6. Au bas de la 9e partie de travail du bain, transducteurs magnétiques 8 du type PMS-6-22 sont construits (de un à quatre, en fonction de la puissance du bain). Pour une aspiration des vapeurs de fluide de lavage, des collections intégrées sont installées avec des connexions de sortie II, qui rejoint le système de ventilation de l'atelier. Au bas de la partie de travail, une grue pour détergent drainant est montée; La poignée de grue 19 est affichée sur le côté avant. Le drain sur les tuyaux 14 et 16 peut être produit dans le carter, l'égout ou le réservoir 7, intégré dans le bain. Pour éliminer la possibilité de déborder la partie de travail avec du liquide, il y a un tube de drainage.

L'installation est constituée d'un rack de laboratoire, d'un générateur à ultrasons, d'un convertisseur magnétostrictif hautement efficace et haut de gamme et de trois guides d'ondes d'émetteurs (hubs) au convertisseur. Il a un ajustement étamé de la puissance de sortie, 50%, 75%, 100% de la puissance de sortie nominale. Réglage de la puissance et présence dans un ensemble de trois guides d'ondes de rayonnement différents (avec un gain 1: 0,5, 1: 1 et 1: 2) vous permet d'obtenir une amplitude différente d'oscillations ultrasoniques dans les liquides étudiés et les milieux élastiques, à provisoirement, de 0 à 80 microns à une fréquence 22 kHz.

De nombreuses années d'expérience de fabrication et de vente Équipement à ultrasons Réaffirme le besoin conscient d'équiper tous les types de production de haute technologie moderne avec des installations de laboratoire.

Obtenir des nano-matériaux et des nano-structures, l'introduction et le développement de nano-technologies sont impossibles sans l'utilisation d'équipements à ultrasons.

Avec cet équipement à ultrasons, il est possible:

  • obtention des nano-poudres de métaux;
  • utiliser lorsque vous effectuez des travaux avec des Fullerenes;
  • Étude de la circulation des réactions nucléaires dans des conditions de forts champs ultrasons (thermalide froid);
  • excitation de sonoluminisme dans les liquides, à des fins de recherche et industrielle;
  • création d'émulsions directes et de rendement finement normalisées;
  • voix en bois;
  • excitation d'oscillations ultrasoniques en métal fond pour le dégazage;
  • et beaucoup beaucoup d'autres.

Disperposants à ultrasons modernes avec générateurs numériques de la série I10-840

L'installation à ultrasons (dispersant, homogénéiseur, émulsifiant) et100-840 est conçue pour les études de laboratoire d'impactement à ultrasons sur le support liquide avec contrôle numérique, avec un ajustement en douceur, avec une minuterie, avec une minuterie, avec une minuterie, avec une minuterie, avec une minuterie, avec une minuterie, avec une minuterie, avec une minuterie, avec une minuterie, avec une minuterie, avec une minuterie, avec une minuterie, avec une minuterie Connexion de différentes fréquences et de puissance des systèmes oscillatoires et des enregistrements de traitement des paramètres de la mémoire non volatile.

L'installation peut être équipée d'une magnétostriction ultrasonique ou d'un système oscillatoire piézocérique avec une fréquence de travail de 22 et 44 kHz.

Si nécessaire, il est possible de recruter le dispersant avec des systèmes oscillatoires de 18, 30, 88 kHz.

Ultrason installations de laboratoire (Dispersant) utilisé:

  • pour les études de laboratoire d'influence cavitation ultrasonique sur divers liquides et placé dans les échantillons de liquide;
  • pour la dissolution, des substances et des liquides difficiles ou peu solubles dans d'autres liquides;
  • pour tester divers liquides sur la résistance à la cavitation. Par exemple, pour déterminer la stabilité de la viscosité des huiles industrielles (voir GOST 6794-75 sur l'huile AMG-10);
  • pour des études de changements dans le taux d'imprégnation des matières fibreuses sous l'influence de l'échographie et d'améliorer l'imprégnation de matières fibreuses à diverses charges;
  • Éliminer l'agrégation de particules minérales lors de l'hydronestroke (poudres abrasives, géométrifères, diamants naturels et artificiels, etc.);
  • pour le lavage des ultrasons de produits complexes d'équipements de carburant automobile, de buses et de carburateurs;
  • pour la recherche sur la force de la cavitation des parties de machines et de mécanismes;
  • et dans le cas le plus simple - comme un bain de lavage ultrasonique très intense. Le précipité et les dépôts sur la vaisselle et le verre de laboratoires sont enlevés ou dissous en quelques secondes.
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