Installations de nettoyage par ultrasons de pièces. Installation à ultrasons - équipement pour le broyage des matériaux Utilisation technologique du contrôle par ultrasons

Configuration du laboratoire SonoStep combine la sonication, le mixage et la manipulation des échantillons ; cependant, il a un design compact. Il est facile à utiliser et peut être utilisé pour fournir des échantillons soniqués à des appareils d'analyse tels que des mesures de la taille des particules.

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

Efficace et simple

Recirculation d'échantillon standard, générateur d'ultrasons - générateur d'ultrasons, agitateur - agitateur, transducteur à ultrasons - transducteur à ultrasons, pompe - pompe, dispositif d'analyse - instrument d'analyse Recirculation de l'échantillon avec SonoStep, générateur d'ultrasons et transducteur - générateur d'ultrasons et transducteur, moteur avec tête de pompe - moteur avec pompe, dispositif d'analyse - instrument d'analyse

L'utilisation d'ultrasons pour faire recirculer un échantillon nécessite quatre composants : un récipient de mélange, un générateur d'ultrasons et un transducteur (transducteur) et une pompe. Tous ces composants sont reliés entre eux par des tuyaux ou des tubes. Installation typique représenté sur le schéma (recirculation standard).

L'instrument SonoStep comprend une source d'ultrasons et une pompe centrifuge dans un bécher en acier inoxydable (voir la figure « Recirculation d'un échantillon à l'aide de Sonostep »).

L'appareil SonoStep est connecté à l'instrument d'analyse.

Traitement par ultrasons constant pour de meilleurs résultats

Le traitement par ultrasons améliore la précision des mesures de la taille des particules et de la morphologie, car SonoStep remplit trois fonctions importantes :

• circulation

Les ultrasons éliminent l'air du liquide et éliminent ainsi l'effet perturbateur des bulles sur la mesure. Il pompe le volume d'échantillon à un débit contrôlé et disperse les particules dans le liquide. La puissance ultrasonique est appliquée directement sous le rotor de la pompe pour pulvériser les particules agglomérées avant la mesure. Cela donne un résultat plus complet et reproductible.

Installation à ultrasons pour le broyage fin de matériaux en milieu aqueux sous l'action d'une onde ultrasonore en cours de cavitation.

L'unité à ultrasons est conçue pour disperser des matériaux de différents degrés de dureté dans un milieu liquide jusqu'à l'échelle nanométrique, l'homogénéisation, la pasteurisation, l'émulsification, l'intensification des processus électrochimiques, l'activation, etc.

La description:

L'unité à ultrasons "Hammer" est conçue pour la dispersion de matériaux de différents degrés de dureté dans un milieu liquide jusqu'à l'échelle nanométrique, l'homogénéisation, la pasteurisation, l'émulsification, l'intensification des procédés électrochimiques, l'activation, etc. L'unité à ultrasons est utilisée comme : dispersant (broyeur), homogénéisateur, émulsifiant, pasteurisateur, etc.

Est une cavitation ultrasonique réglage type de flux... Les pièces principales et le revêtement intérieur du réacteur sont en matériau résistant à la cavitation.

Grâce à caractéristiques de conception et unicité Générateur vibrations ultrasonores, choc ultrasonore simultané dans l'intérieur zone de travail chambre de cavitation de tous les éléments piézoélectriques. Si ces conditions sont remplies, la force d'impact devient suffisante pour briser même les minéraux les plus durs tels que le sable de quartz, la barytine, etc. au niveau nanométrique. Pour les substances plus douces et Matières organiques(comme la terre de diatomées, la sciure de bois, etc.) la capacité de la plante varie.

Un calcul individuel et la fabrication d'une unité à ultrasons sont possibles, en fonction des exigences du résultat final. Pour chaque production individuelle, un calcul supplémentaire est possible. caractéristiques technologiques intégration de l'unité dans une ligne de production existante.

Schéma de travail d'installation :

Avantages :

- absence processus mécanique unités et pièces de meulage, de frottement,

– l'unité à ultrasons est facile à installer et à utiliser,

- une unité à ultrasons permet de broyer des matériaux en milieu liquide à des tailles comparables à celles des molécules (~ 10 nm),

– permet de broyer des matériaux d'une capacité allant jusqu'à 3 m 3 de mélange finement dispersé par heure,

- réduit le coût des lignes pour la production de matériaux de construction(les coûts d'approvisionnement en gaz sont exclus, les coûts de consommation d'énergie sont réduits, les coûts de réparation et d'entretien sont réduits),

– longueur réduite ligne de production et la zone occupée,

- le processus technologique est accéléré,

– l'épuisement d'une partie du produit est exclu,

- le niveau de sécurité incendie et explosion de l'installation a été augmenté,

– sécurité (absence totale de poussière, produits dangereux),

- le nombre de personnel de service a été réduit,

– fiabilité accrue de l'élément de broyage en raison de l'absence de pièces et de mécanismes mobiles et frottants.

Application:

– broyage de matériaux pour la production de produits hydrodispersibles peintures et vernis,

– préparation de céréales, sciure de bois dans l'industrie de l'alcool,

– pasteurisation du lait,

– extraction herbes medicinales,

– production performante et sans déchets de jus, purées, confitures,

– désinfection et traitement des eaux usées,

– traitement des fientes et du fumier de volaille,

– production de fluides de forage barytine,

– réception de coulis de ciment,

– l'élimination des déchets radioactifs,

– l'extraction du vanadium du pétrole du sud de la Russie,

– préparation de l'argile dans la production de céramique,

– l'obtention de béton avec ajout de barytine,

– obtenir des revêtements ignifuges avec ajout de barytine,

– production de shampoings automobiles à base de dioxyde de titane,

– production de liants céramiques pour outils abrasifs,

– production de liquides de refroidissement à base de paraffine pour moteurs.

Caractéristiques:

Les caractéristiques:	Sens:
Poids à pleine charge, kg	pas plus de 28
Consommation électrique de l'installation avec Générateurà une productivité de 1-2 m3 / h de la suspension finie, kW / h.	pas plus de 5,5
Pourcentage de matière sèche par rapport au liquide avant traitement aux ultrasons	peut atteindre 70:30

Les principales caractéristiques de l'installation lors du traitement des matériaux (par exemple, la calcite en micromarbre) :

Remarque : description de la technologie sur l'exemple d'un appareil à ultrasons pour le broyage de matériaux « Marteau ».

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Tout ultrason unité technologique, dont la composition d'appareils multifonctionnels comprend une source d'énergie (générateur) et un système vibrant à ultrasons.

Le système vibrant à ultrasons à des fins technologiques se compose d'un transducteur, d'un élément d'adaptation et d'un outil de travail (émetteur).

Dans le transducteur (élément actif) du système vibratoire, l'énergie des vibrations électriques est convertie en énergie des vibrations élastiques de fréquence ultrasonore et une force mécanique alternative est créée.

L'élément d'adaptation du système (concentrateur passif) transforme les vitesses et assure l'adaptation de la charge externe et de l'élément actif interne.

L'outil de travail crée un champ ultrasonore dans l'objet en cours de traitement ou l'affecte directement.

La caractéristique la plus importante des systèmes oscillatoires à ultrasons est la fréquence de résonance. Cela est dû au fait que l'efficacité des processus technologiques est déterminée par l'amplitude des vibrations (valeurs des déplacements vibratoires) et que les valeurs maximales des amplitudes sont atteintes lorsque le système vibratoire à ultrasons est excité à la fréquence de résonance. . Les valeurs de la fréquence de résonance des systèmes vibrants à ultrasons doivent se situer dans les plages autorisées (pour les appareils à ultrasons multifonctionnels, il s'agit de la fréquence 22 ± 1,65 kHz).

Le rapport de l'énergie accumulée dans le système oscillatoire à ultrasons à l'énergie utilisée pour l'impact technologique pour chaque période d'oscillation est appelé le facteur de qualité du système oscillatoire. Le facteur de qualité détermine l'amplitude maximale des oscillations à la fréquence de résonance et la nature de la dépendance de l'amplitude des oscillations à la fréquence (c'est-à-dire la largeur de la plage de fréquences).

Apparence Un système vibrant à ultrasons typique est illustré à la figure 2. Il se compose d'un transducteur - 1, d'un transformateur (concentrateur) - 2, d'un outil de travail - 3, d'un support - 4 et d'un boîtier - 5.

Figure 2 - Système oscillatoire à deux alternances et répartition des amplitudes d'oscillation A et des contraintes mécaniques agissantes F

La distribution de l'amplitude des oscillations A et des forces (contraintes mécaniques) F dans le système oscillatoire se présente sous la forme d'ondes stationnaires (à condition de négliger les pertes et le rayonnement).

Comme on peut le voir sur la figure 2, il existe des plans dans lesquels les déplacements et les contraintes mécaniques sont toujours nuls. Ces plans sont appelés nodaux. Les plans dans lesquels les déplacements et les contraintes sont minimes sont appelés ventres. Les valeurs maximales des déplacements (amplitudes) correspondent toujours aux valeurs minimales des contraintes mécaniques et inversement. Les distances entre deux plans nodaux ou ventres adjacents sont toujours égales à la moitié de la longueur d'onde.

Il y a toujours des connexions dans le système oscillant qui assurent la connexion acoustique et mécanique de ses éléments. Les connexions peuvent être monobloc, cependant, s'il est nécessaire de changer d'outil de travail, les connexions sont filetées.

Le système oscillatoire à ultrasons, avec le boîtier, les dispositifs d'alimentation en tension et les ouvertures de ventilation, est généralement réalisé comme une unité distincte. Dans ce qui suit, en utilisant le terme système oscillatoire américain, nous parlerons de l'ensemble de l'unité dans son ensemble.

Le système oscillant utilisé dans les appareils à ultrasons multifonctionnels à des fins technologiques doit satisfaire à un certain nombre d'exigences générales.

1) Travailler dans une gamme de fréquences donnée ;

2) Travailler avec tous les changements de charge possibles au cours du processus technologique ;

3) Fournir l'intensité de rayonnement ou l'amplitude de vibration requise ;

4) Avoir la plus grande efficacité possible ;

5) Les parties du système vibrant à ultrasons en contact avec les substances traitées doivent avoir une résistance à la cavitation et aux produits chimiques ;

6) Avoir un support rigide dans le boîtier ;

7) Doit avoir des dimensions et un poids minimum;

8) Les exigences de sécurité doivent être respectées.

Le système oscillant à ultrasons représenté sur la figure 2 est un système oscillant à deux demi-ondes. Dans celui-ci, le transducteur a une taille de résonance égale à la moitié de la longueur d'onde des vibrations ultrasonores dans le matériau du transducteur. Pour augmenter l'amplitude des vibrations et adapter le transducteur au milieu en cours de traitement, un concentrateur est utilisé qui a une taille de résonance correspondant à la moitié de la longueur d'onde des vibrations ultrasonores dans le matériau du concentrateur.

Si le système oscillant illustré à la figure 2 est en acier (la vitesse de propagation des vibrations ultrasonores dans l'acier est supérieure à 5000 m/s), alors sa taille longitudinale totale correspond à L = С2p / w ~ 23 cm.

Pour répondre aux exigences de compacité et de légèreté élevées, des systèmes oscillatoires demi-onde sont utilisés, constitués d'un convertisseur quart d'onde et d'un concentrateur. Un tel système oscillatoire est représenté schématiquement sur la figure 3. Les désignations des éléments du système oscillatoire correspondent aux désignations sur la figure 3.

Figure 3 - Système oscillatoire à deux quarts d'onde

Dans ce cas, il est possible d'assurer la taille longitudinale et la masse minimales possibles du système vibrant à ultrasons, ainsi que de réduire le nombre de connexions mécaniques.

L'inconvénient d'un tel système oscillatoire est la connexion du convertisseur avec le concentrateur dans le plan des plus grandes contraintes mécaniques. Cependant, cet inconvénient peut être partiellement éliminé en déplaçant l'élément actif du convertisseur du point de contraintes maximales de fonctionnement.

Application des appareils à ultrasons

Les ultrasons puissants sont un moyen unique et respectueux de l'environnement de stimuler les processus physiques et chimiques. Vibrations ultrasoniques d'une fréquence de 20 000 à 60 000 Hertz et d'une intensité supérieure à 0,1 W/cm². peut provoquer des changements irréversibles dans l'environnement de distribution. Cela prédétermine les possibilités utilisation pratique ultrasons puissants dans les domaines suivants.

Processus technologiques: transformation des matières premières minérales, enrichissement et procédés d'hydrométallurgie des minerais métalliques, etc.

Huile et industrie du gaz: récupération puits de pétrole, extraction d'huile visqueuse, procédés de séparation dans le système sable - huile lourde, augmentation de la fluidité des produits pétroliers lourds, etc.

Métallurgie et ingénierie mécanique : affinage des fontes métalliques, meulage de la structure d'un lingot / fonderie, traitement d'une surface métallique pour la renforcer et soulager les contraintes internes, nettoyage des surfaces externes et des cavités internes des pièces de machine, etc.

Technologies chimiques et biochimiques : procédés d'extraction, sorption, filtration, séchage, émulsification, obtention de suspensions, mélange, dispersion, dissolution, flottation, dégazage, évaporation, coagulation, coalescence, procédés de polymérisation et dépolymérisation, obtention de nanomatériaux, etc.

Énergie : combustion de liquide et combustible solide, préparation d'émulsions de carburants, production de biocarburants, etc.

Agriculture, alimentation et industrie légère : processus de germination des graines et de croissance des plantes, préparation d'additifs alimentaires, technologie de la confiserie, préparation de boissons alcoolisées et non alcoolisées, etc.

Services communaux: récupération des puits d'eau, préparation de l'eau potable, élimination des dépôts des parois intérieures échangeurs de chaleur etc.

Protection de l'environnement : épuration des eaux usées contaminées par des produits pétroliers, des métaux lourds, des composés organiques persistants, épuration des sols contaminés, épuration des flux de gaz industriels, etc.

Recyclage des matières premières secondaires : dévulcanisation du caoutchouc, nettoyage des dépôts métallurgiques de la contamination par les hydrocarbures, etc.

L'article décrit la conception de l'installation à ultrasons la plus simple conçue pour démontrer des expériences avec des ultrasons. L'installation se compose d'un générateur de vibrations ultrasonores, d'un émetteur, d'un dispositif de focalisation et de plusieurs dispositifs d'assistance, permettant de démontrer diverses expériences qui expliquent les propriétés et les méthodes d'application des vibrations ultrasonores.

A l'aide de l'installation ultrasonore la plus simple, il est possible de montrer la propagation des ultrasons dans divers milieux, la réflexion et la réfraction des ultrasons à l'interface de deux milieux, l'absorption des ultrasons dans diverses substances. De plus, il est possible de montrer la production d'émulsions d'huile, le nettoyage de pièces contaminées, le soudage par ultrasons, la fontaine de liquide à ultrasons, les effets biologiques des vibrations ultrasonores.

La fabrication d'une telle installation peut être réalisée dans les ateliers scolaires par les efforts des élèves de terminale.

L'installation pour démontrer des expériences avec des ultrasons se compose d'un générateur électronique (Fig. 1), d'un transducteur à quartz d'oscillations électriques en ultrasons et d'un récipient à lentille (Fig. 2) pour focaliser les ultrasons. L'alimentation ne comprend que le transformateur de puissance Tr1, car les circuits anodiques des lampes du générateur sont alimentés directement en courant alternatif (sans redresseur). Cette simplification ne nuit pas au fonctionnement du dispositif et, en même temps, simplifie considérablement son circuit et sa conception.

Le générateur électronique est réalisé selon un circuit push-pull sur deux lampes 6PZS, connectées selon un circuit triode (les grilles écrans des lampes sont connectées aux anodes). Le circuit L1C2 est inclus dans les circuits anodiques des lampes, qui détermine la fréquence des oscillations générées, et la bobine est incluse dans les circuits de grille. retour d'information L2. Une petite résistance R1 est incluse dans les circuits cathodiques, ce qui détermine en grande partie le mode des lampes.

Fig. 1. Diagramme schématique Générateur

Le signal haute fréquence est transmis à un résonateur à quartz via les condensateurs de blocage C4 et C5. Le quartz est placé dans un support de quartz scellé (Fig. 2) et connecté au générateur avec des fils de 1 m.

Riz. 2. Récipient d'objectif et support de quartz

En plus des détails considérés, il existe également des condensateurs C1 et C3 dans le circuit ainsi qu'une self Dr1 à travers laquelle une tension d'anode est fournie aux anodes des lampes. Cette self empêche le court-circuit du signal haute fréquence à travers le condensateur C1 et la capacité entre les spires du transformateur de puissance.

Les principales pièces artisanales du générateur sont les bobines L1 et L2, réalisées sous la forme de spirales plates. Pour les fabriquer, vous devez découper un gabarit en bois. Deux carrés sont découpés dans une planche de 25 cm de large, qui servent de joues au gabarit. Au centre de chaque joue, des trous doivent être percés pour une tige métallique d'un diamètre de 10 à 15 mm, et dans l'une des joues, découpez un trou ou une rainure de 3 mm de large pour fixer le fil de la bobine. Un fil est coupé sur une tige métallique aux deux extrémités et des joues sont placées entre deux écrous à une distance égale au diamètre du fil enroulé. Sur ce, la fabrication du gabarit peut être considérée comme terminée et commencer à enrouler les bobines.

La tige métallique est serrée à une extrémité dans un étau, la première bobine de fil (intérieure) est placée entre les joues, après quoi les écrous sont serrés et l'enroulement se poursuit. La bobine L1 a 16 tours et la bobine L2 a 12 tours de fil de cuivre d'un diamètre de 3 mm. Les bobines L1 et L2 sont réalisées séparément, puis elles sont placées l'une au-dessus de l'autre sur une traverse en textolite ou en plastique (Fig. 3). Afin de donner plus de solidité aux bobines, des évidements sont découpés dans les traverses avec une scie à métaux ou une lime. Pour fixer les bobines, l'une d'elles doit être enfoncée par le haut avec la deuxième croix (sans empreintes), et la seconde doit être placée directement sur la plaque de verre organique, getinax ou plastique, montés sur le châssis métallique du générateur.

Riz. 3

La self haute fréquence est enroulée sur un cadre en céramique ou en plastique d'un diamètre de 30 mm avec du fil PELSHO-0,25 mm. Le bobinage est réalisé en vrac par tronçons de 100 tours chacun. Au total, le starter a 300-500 tours. Dans cette conception, un transformateur de puissance fait maison est utilisé, fabriqué sur un noyau composé de plaques Sh-33, l'épaisseur de l'ensemble est de 33 mm. L'enroulement secteur contient 544 tours de fil PEL-0,45. L'enroulement secteur est conçu pour être connecté à un réseau avec une tension de 127 V. Dans le cas de l'utilisation d'un réseau avec une tension de 220 V, l'enroulement I doit contenir 944 tours de fil PEL-0,35. L'enroulement élévateur a 2980 tours de fil PEL-0.14 et l'enroulement filamentaire des lampes - 30 tours de fil PEL-1.0. Un tel transformateur peut être remplacé par un transformateur de puissance de la marque ELS-2, en utilisant uniquement l'enroulement secteur, l'enroulement filamentaire des lampes et l'enroulement élévateur complètement, ou tout transformateur de puissance d'une capacité d'au moins 70 VA et avec un enroulement élévateur, fournissant une charge de 470 V sur les anodes des lampes 6ПЗС.

Le support de quartz est en bronze selon le dessin de la Fig. 4. Un trou en forme de L est percé dans le corps à l'aide d'une perceuse d'un diamètre de 3 mm pour faire sortir le fil L. Un anneau en caoutchouc e est inséré dans le corps, qui sert à absorber les chocs et à isoler le quartz. La bague peut être découpée dans une gomme à crayon ordinaire. La bague collectrice b est découpée dans une feuille de laiton de 0,2 mm d'épaisseur. Cette bague a une cosse pour souder le fil. Les deux fils et et doivent avoir une bonne isolation. Le fil est également soudé à la bride support O. Il est déconseillé de torsader les fils entre eux.

Figure 4. Support à quartz

Le vaisseau cristallin se compose d'un cylindre e et d'une lentille ultrasonore b (Fig. 5). Le cylindre est plié à partir d'une plaque de plexiglas de 3 mm d'épaisseur sur un gabarit en bois rond de 19 mm de diamètre.

Figure 5. Navire d'objectif

La plaque est chauffée sur une flamme jusqu'à ce qu'elle soit ramollie, pliée selon un motif et collée avec de l'essence de vinaigre. Le cylindre collé est noué avec des fils et laissé à sécher pendant deux heures. Après cela, les extrémités du cylindre sont nivelées avec du papier émeri et les fils sont retirés. Pour fabriquer une lentille à ultrasons b, vous devez fabriquer un dispositif spécial (Fig. 6) à partir d'une bille d'acier d'un diamètre de 18 à 22 mm à partir d'un roulement à billes. La boule doit être recuite en la chauffant au rouge et en la refroidissant lentement. Après cela, un trou d'un diamètre de 6 mm est percé dans la boule et un filetage interne est coupé. Pour fixer cette bille dans le mandrin de la perceuse, une tige avec un filetage à une extrémité doit être constituée d'une tige.

Figure 6. Adaptation

Une tige avec une bille vissée est serrée dans le mandrin de la machine, la machine est allumée à vitesse moyenne et, en pressant la bille dans une plaque de plexiglas de 10-12 mm d'épaisseur, l'évidement sphérique requis est obtenu. Lorsque la balle s'approfondit d'une distance égale à son rayon, Perceuseéteignez et, sans arrêter la pression sur la balle, refroidissez-la avec de l'eau. En conséquence, une dépression sphérique de la lentille ultrasonore est obtenue dans la plaque de verre organique. Un carré de 36 mm de côté est découpé dans une plaque avec un évidement avec une scie à métaux, la saillie annulaire formée autour de l'évidement est nivelée avec du papier émeri à grain fin et la plaque est meulée par le bas de sorte qu'un fond de 0,2 mm épais reste au centre de l'évidement. Ensuite, les endroits grattés avec du papier de verre sont poncés à la transparence et sur tour couper les coins de manière à ce que l'évidement sphérique reste au centre de la plaque. Sur la face inférieure de la plaque, il est nécessaire de faire une saillie d'une hauteur de 3 mm et d'un diamètre de 23,8 mm pour centrer la lentille sur le support quartz.

Après avoir abondamment humidifié l'une des extrémités du cylindre avec de l'essence de vinaigre ou du dichloroéthane, collez-le sur la lentille à ultrasons de sorte que l'axe central du cylindre coïncide avec l'axe passant par le centre de la lentille. Après séchage dans un récipient collé, trois trous sont percés pour les vis de réglage. Il est préférable de faire tourner ces vis à l'aide d'un tournevis spécial en fil ordinaire de 10-12 cm de long et de 1,5-2 mm de diamètre et équipé d'un manche en matériau isolant. Après la fabrication de ces pièces et l'installation du générateur, vous pouvez commencer à configurer l'appareil, ce qui revient généralement à régler le circuit L1C2 en résonance avec la fréquence naturelle du quartz. La plaque de quartz de (Fig. 4) doit être lavée avec du savon à l'eau courante et séchée. La bague de contact b est nettoyée par le haut pour un brillant. Placez délicatement une plaque de quartz sur la bague collectrice et, en laissant tomber quelques gouttes d'huile de transformateur sur les bords de la plaque, vissez le couvercle d de manière à ce qu'il appuie sur la plaque de quartz. Pour indiquer les vibrations ultrasonores, les évidements a et d sur le couvercle sont remplis d'huile de transformateur ou de kérosène. Après la mise sous tension et une minute de préchauffage, tournez le bouton de réglage et obtenez une résonance entre les oscillations du générateur à plaque de quartz. Au moment de la résonance, on observe le gonflement maximal du liquide versé dans l'évidement du couvercle. Après avoir configuré le générateur, vous pouvez commencer à faire la démonstration des expériences.

Conception de générateur.

L'une des démonstrations les plus efficaces est la création d'une fontaine de liquide sous l'action de vibrations ultrasonores. Afin d'obtenir une fontaine de liquide, il est nécessaire de placer le récipient "lentille" sur le support de quartz afin qu'aucune accumulation de bulles d'air ne se forme entre le fond du récipient "lentille" et la plaque de quartz. Ensuite, vous devez verser de l'eau potable ordinaire dans le récipient de l'objectif et une minute après avoir allumé le générateur, un fontaine à ultrasons... La hauteur de la fontaine peut être modifiée avec les vis de réglage, après avoir préalablement réglé le générateur à l'aide du condensateur C2. Avec un réglage correct de l'ensemble du système, vous pouvez obtenir une fontaine à eau d'une hauteur de 30 à 40 cm (Fig. 7).

Fig. 7. Fontaine à ultrasons.

Simultanément à l'apparition de la fontaine, un brouillard d'eau se forme, résultat d'un processus de cavitation, accompagné d'un sifflement caractéristique. Si de l'huile de transformateur est versée dans le récipient "lentille" au lieu de l'eau, la hauteur de la fontaine augmentera sensiblement. L'observation continue de la fontaine peut être effectuée jusqu'à ce que le niveau de liquide dans le récipient "lentille" tombe à 20 mm. Pour une observation à long terme de la fontaine, celle-ci doit être protégée par un tube en verre B, le long des parois intérieures duquel le liquide jaillissant peut refluer.

Lorsque des vibrations ultrasonores sont appliquées à un liquide, des bulles microscopiques s'y forment (phénomène de cavitation), ce qui s'accompagne d'une augmentation significative de la pression au site de formation des bulles. Ce phénomène conduit à la destruction de particules de matière ou d'organismes vivants dans le liquide. Si vous placez un petit poisson ou une daphnie "dans une lentille" avec de l'eau, ils mourront après 1 à 2 minutes d'irradiation par ultrasons. La projection du vaisseau « lentille » avec de l'eau sur l'écran permet d'observer en séquence tous les processus de cette expérience devant un large public (Fig. 8).

Fig. 8. Action biologique des vibrations ultrasonores.

En utilisant le dispositif décrit, il est possible de démontrer l'utilisation des ultrasons pour nettoyer les petites pièces de la contamination. Pour ce faire, une petite pièce (un rouage d'horloge, une pièce de métal, etc.), abondamment graissée de graisse, est placée dans le fond de la fontaine de liquide. La fontaine va diminuer de manière significative et peut s'arrêter complètement, mais la partie contaminée est progressivement nettoyée. Il est à noter que le nettoyage de pièces aux ultrasons nécessite l'utilisation de générateurs plus puissants, par conséquent, il est impossible de nettoyer toute la pièce contaminée en peu de temps et il faut se limiter au nettoyage de quelques dents.

En utilisant le phénomène de cavitation, une émulsion d'huile peut être obtenue. Pour cela, de l'eau est versée dans le récipient "lentille" et un peu d'huile de transformateur est ajoutée par le haut. Pour éviter d'éclabousser l'émulsion, couvrez le récipient de la lentille avec le contenu avec du verre. Lorsque le générateur est allumé, une fontaine d'eau et d'huile se forme. Après 1-2 minutes. irradiation, une émulsion laiteuse stable se forme dans le récipient de la lentille.

On sait que la propagation des vibrations ultrasonores dans l'eau peut être rendue visible et démontrer clairement certaines des propriétés des ultrasons. Cela nécessite une baignoire avec un fond transparent et plat et aussi grande que possible, avec une hauteur latérale d'au moins 5-6 cm.La baignoire est placée au-dessus du trou de la table de démonstration afin que tout le fond transparent puisse être éclairé par le bas . Pour l'éclairage, il est bon d'utiliser une ampoule de voiture de six volts comme source lumineuse ponctuelle pour projeter les processus à l'étude sur le plafond du public (Fig. 9).

9. Réfraction et réflexion des ondes ultrasonores.

Vous pouvez également utiliser une ampoule d'éclairage ordinaire à faible puissance. De l'eau est versée dans le bain de sorte que la plaque de quartz dans le support de quartz, lorsqu'elle est placée verticalement, y soit complètement immergée. Après cela, vous pouvez allumer le générateur et, en déplaçant le support à quartz d'une position verticale à une position inclinée, observer la propagation du faisceau ultrasonore dans la projection au plafond de l'auditorium. Dans ce cas, le support à quartz peut être maintenu par les fils l et c qui y sont connectés, ou il peut être préalablement fixé dans un support spécial, avec lequel vous pouvez modifier en douceur les angles d'incidence du faisceau ultrasonore à la verticale et à l'horizontale avions, respectivement. Le faisceau ultrasonore est observé sous forme de taches lumineuses situées le long de la propagation des vibrations ultrasonores dans l'eau. En plaçant un obstacle sur le chemin de propagation du faisceau ultrasonore, on peut observer la réflexion et la réfraction du faisceau.

L'installation décrite permet de réaliser d'autres expérimentations dont la nature dépend du programme étudié et de l'équipement de la classe. La charge du générateur peut comprendre des plaques de titanate de baryum et, en général, toutes plaques ayant un effet piézoélectrique à des fréquences de 0,5 MHz à 4,5 MHz. En présence de plaques pour d'autres fréquences, il est nécessaire de modifier le nombre de spires dans les inductances (augmentation pour les fréquences inférieures à 0,5 MHz et diminution pour les fréquences supérieures à 4,5 MHz). Lors de la modification du circuit oscillant et de la bobine de retour à 15 kHz, vous pouvez activer n'importe quel transducteur magnétostrictif d'une puissance ne dépassant pas 60 VA au lieu du quartz.

informations générales

L'unité à ultrasons UZU-1,6-O est destinée au nettoyage des éléments filtrants métalliques et des ensembles filtrants des systèmes hydrauliques de carburant et d'huile d'avions, de moteurs d'avions et d'équipements de banc des impuretés mécaniques, des substances résineuses et des produits de cokéfaction du pétrole.
L'unité peut nettoyer les sacs filtrants en matériau X18 N15-PM selon la technologie du fabricant des sacs filtrants.

Structure du symbole

UZU4-1,6-O :
UZU - installation à ultrasons;
4 - exécution;
1,6 - puissance oscillatoire nominale, kW;
О - nettoyage;
У, Т2 - modification climatique et catégorie de placement
selon GOST 15150-69, température ambiante
de 5 à 50 °C. ї Environnement- non explosifs, ne contenant pas de poussières conductrices, ne contenant pas de vapeurs agressives, gaz pouvant perturber le fonctionnement normal de l'installation.
L'installation est conforme aux exigences du TU16-530.022-79.

Document normatif et technique

TU 16-530.022-79

Caractéristiques

Tension d'un réseau d'alimentation triphasé avec une fréquence de 50 Hz, V - 380/220 Puissance consommée, kW, pas plus : sans éclairage et chauffages - 3,7 avec éclairage et chauffages - 12 Fréquence de fonctionnement du générateur, kHz - 18 Générateur puissance de sortie, kW - 1,6 Efficacité du générateur,%, pas moins - 45 Tension d'anode du générateur, V - 3000 Tension d'incandescence des lampes du générateur, V - 6,3 Tension de sortie du générateur, V - 220 Courant de magnétisation, A - 18 Courant d'anode, A - 0,85 Courant de grille, A - 0,28 Nombre de bains, pcs - 2 Volume d'un bain, l, pas moins - 20 Temps de chauffe de la solution de lavage dans les bains de 5 à 65 ° sans allumer le générateur, min, pas plus : lors du fonctionnement à l'huile AMG 10 - 20 en fonctionnement sur solutions aqueuses d'hexamétaphosphate de sodium, phosphate trisodique et nitrate de sodium ou sinval - 35 Durée de fonctionnement continu de l'installation, h, pas plus - 12 Refroidissement par air forcé des éléments de l'installation. Temps nettoyage aux ultrasons d'un élément filtrant, min, pas plus - 10 Temps de déploiement de l'unité en position de fonctionnement, min, pas plus - 35 Temps d'enroulement jusqu'à la position de rangement, min, pas plus - 15 Poids, kg, pas plus - 510
La période de garantie est de 18 mois à compter de la date de mise en service.

Conception et principe de fonctionnement

La conception de l'unité à ultrasons UZU4-1,6-O (voir figure) est un conteneur mobile, complété en blocs.

Vue générale et dimensions unité à ultrasons UZU4-1,6-О
L'installation dispose de deux bains technologiques. Equipé d'un chariot pour faire tourner les filtres et les transférer d'un bain à l'autre. Un transducteur magnétostrictif de type PM1-1.6/18 est installé dans chaque bain. Le convertisseur est refroidi par air, le générateur est intégré. L'ensemble de livraison de l'unité UZU4-1,6-O comprend : une unité à ultrasons UZU-1,6-O, ​​des pièces de rechange et accessoires, 1 ensemble, un ensemble de documentation opérationnelle, 1 ensemble.