Ultrahangos beépítési rajz. Ultrahangos telepítés - anyagok csiszolására szolgáló berendezés. A technológiai folyamatok intenzívebbé tétele
Általános információ
Az UZU-1,6-O ultrahangos egység a repülőgépek hidraulikus üzemanyag- és olajrendszereinek, repülőgép-hajtóműveinek és munkapadi berendezéseinek fémszűrőelemeinek és szűrőcsomagjainak a mechanikai szennyeződésektől, kátrányos anyagoktól és olajkokszos termékektől való tisztítására szolgál.
A Kh18 H15-PM anyagból készült szűrőcsomagok tisztítására az üzemben van lehetőség a szűrőcsomag gyártó technológiája szerint.
Szimbólum szerkezet
UZU4-1,6-O:
UZU - ultrahangos telepítés;
4 - végrehajtás;
1,6 - névleges rezgőteljesítmény, kW;
O - tisztítás;
U, T2 - klimatikus tervezés és elhelyezés kategória
a GOST 15150-69 szerint, környezeti hőmérséklet
5-50 °C. ї Környezet - nem robbanásveszélyes, nem tartalmaz vezetőképes port, nem tartalmaz agresszív gőzöket, gázokat, amelyek megzavarhatják a berendezés normál működését.
A telepítés megfelel a TU16-530.022-79 követelményeinek.
Normatív és műszaki dokumentum
TU 16-530.022-79
Műszaki adatok
A háromfázisú táphálózat feszültsége 50 Hz frekvenciával, V - 380/220 Felhasznált kW teljesítmény, nem több: világítás és fűtés nélkül - 3,7 világítással és fűtőberendezéssel - 12 Generátor működési frekvencia, kHz - 18 Generátor kimeneti teljesítmény, kW - 1,6 generátor hatékonysága, %, legalább - 45 Generátor anód feszültség, V - 3000 Generátor lámpa izzó feszültség, V - 6,3 Generátor kimeneti feszültség, V - 220 Mágnesező áram, A - 18 Anód áram, A - 0,85 Hálóáram, A - 0,28 fürdők, db - 2 Egy fürdő térfogata, l, nem kevesebb, mint - 20 A mosóoldat melegítési ideje a fürdőkben 5-65°C-ra generátor bekapcsolása nélkül, min, nem több: AMG olajjal üzemelve 10 - 20 üzem közben nátrium-hexametafoszfát, trinátrium-foszfát és nátrium-nitrát vagy sinval vizes oldatán - 35 A berendezés folyamatos működésének időtartama, óra, nem tovább - 12 A berendezés elemeinek hűtése kényszerlevegő. Egy szűrőelem ultrahangos tisztításának ideje, min, legfeljebb - 10 Az egység kioldásának ideje munkahelyzetben, min, legfeljebb - 35 Becsukás ideje, min, nem több - 15 Súly, kg , nem több - 510
Jótállási idő - az üzembe helyezéstől számított 18 hónap.
Kialakítás és működési elv
Az UZU4-1,6-O ultrahangos egység kialakítása (lásd az ábrát) egy mobil konténer, blokkokban kiegészítve.
Általános nézet és méretek ultrahangos egység UZU4-1,6-O
Az üzemben két technológiai fürdő található. Szállítókocsival felszerelve a szűrők forgatásához és egyik fürdőből a másikba való átviteléhez. Minden fürdő PM1-1,6/18 típusú magnetostrikciós jelátalakítóval van felszerelve. A konverter hűtése levegővel történik, a generátor beépített. Az UZU4-1.6-O egység szállítási készlete a következőket tartalmazza: UZU-1.6-O ultrahangos egység, alkatrészek és tartozékok, 1 szett, működési dokumentáció készlet, 1 szett.
A legegyszerűbb ultrahangos beállítással bemutatható az ultrahang terjedése különböző közegekben, az ultrahang visszaverődése és fénytörése két közeg határán, valamint az ultrahang abszorpciója különböző anyagokban. Ezen kívül be lehet mutatni az olajemulziók előállítását, a szennyezett részek tisztítását, az ultrahangos hegesztést, az ultrahangos folyadékszökőkút, az ultrahangos rezgések biológiai hatását.
Egy ilyen telepítést középiskolás diákok iskolai műhelyekben készíthetnek.
Az ultrahangos kísérletek bemutatására szolgáló berendezés egy elektronikus generátorból (1. ábra), az elektromos rezgések ultrahangossá történő kvarcátalakítójából és az ultrahang fókuszálására szolgáló lencsetartályból (2. ábra) áll. Csak a Tr1 transzformátort tartalmazza a tápegység, mivel a generátorlámpák anódáramkörei közvetlenül váltakozó árammal (egyenirányító nélkül) kapnak táplálást. Az ilyen egyszerűsítés nem befolyásolja hátrányosan az eszköz működését, ugyanakkor jelentősen leegyszerűsíti annak elrendezését és kialakítását.
Az elektronikus generátor push-pull áramkör szerint készül két 6PZS lámpán, amelyek triódáramkör szerint vannak összekötve (a lámpák képernyőrácsai az anódokra vannak kötve). A lámpák anódáramköreibe egy L1C2 áramkör került, amely meghatározza a generált rezgések frekvenciáját, a rácsáramkörökben pedig egy tekercs Visszacsatolás L2. A katódáramkörökben egy kis R1 ellenállás található, amely nagymértékben meghatározza a lámpák üzemmódját.
1. ábra. kördiagramm generátor
A nagyfrekvenciás jel a C4 és C5 csatolókondenzátorokon keresztül jut a kvarcrezonátorba. A kvarcot hermetikus kvarctartóba helyezzük (2. ábra), és 1 m hosszú vezetékekkel csatlakoztatjuk a generátorhoz.
Rizs. 2. Lencsetartó és kvarctartó
A figyelembe vett részleteken kívül az áramkörben található még C1 és C3 kondenzátor, valamint egy Dr1 induktor, amelyen keresztül az anódfeszültség a lámpák anódjaira kerül. Ez az induktor megakadályozza a nagyfrekvenciás jel rövidre zárását a C1 kondenzátoron és a teljesítménytranszformátor fordulatközi kapacitásán keresztül.
A generátor fő házi készítésű részei az L1 és L2 tekercsek, lapos spirálok formájában. Gyártásukhoz fából készült sablont kell kivágni. Egy 25 cm széles deszkából két négyzetet vágunk ki, amelyek a sablon orcájaként szolgálnak. Mindegyik pofa közepén lyukakat kell készíteni egy 10-15 mm átmérőjű fémrúdhoz, az egyik pofába pedig egy 3 mm széles lyukat vagy hornyot kell vágni a tekercs kimenet rögzítéséhez. A fémrúd mindkét végén egy szálat vágnak, és a pofákat két anya közé helyezik a feltekert huzal átmérőjével megegyező távolságra. Ennek alapján a sablon gyártása befejezettnek tekinthető, és folytathatja a tekercsek tekercselését.
A fémrudat az egyik végén egy satuba szorítjuk, a huzal első (belső) menetét a pofák közé helyezzük, majd az anyákat meghúzzuk és a tekercselés folytatódik. Az L1 tekercs 16 menetes, az L2 tekercs pedig 12 menetes 3 mm átmérőjű rézhuzalból áll. Az L1 és L2 tekercseket külön készítjük, majd egymás fölé helyezzük textolitból vagy műanyagból készült keresztdarabra (3. ábra). A tekercsek nagyobb szilárdsága érdekében fémfűrésszel vagy reszelővel mélyedéseket vágnak a keresztekbe. A tekercsek rögzítéséhez az egyiket felülről kell megnyomni a második kereszttel (mélyedések nélkül), a másodikat pedig közvetlenül a tekercs lemezére kell helyezni. szerves üveg, getinax vagy műanyag, a generátor fém vázára szerelve.
Rizs. 3
A nagyfrekvenciás induktor 30 mm átmérőjű kerámia vagy műanyag keretre van feltekerve PELSHO-0,25 mm vezetékkel. A tekercselés ömlesztve, egyenként 100 fordulatnyi szakaszokban történik. Összesen a fojtószelep 300-500 fordulattal rendelkezik. Ebben a kialakításban egy saját készítésű teljesítménytranszformátort használnak, amely Sh-33 lemezekből készült, a készlet vastagsága 33 mm. A hálózati tekercs 544 menetes PEL-0,45 vezetéket tartalmaz. A hálózati tekercs 127 V feszültségű hálózathoz való csatlakoztatásra készült. 220 V feszültségű hálózat használata esetén az I tekercsnek 944 menet PEL-0,35 vezetéket kell tartalmaznia. A lépcsős tekercselés 2980 menetes PEL-0,14-es, a lámpák izzószálas tekercsében 30 menetes PEL-1,0-s huzal. Az ilyen transzformátor helyettesíthető ELS-2 márkájú transzformátorral, amely csak a hálózati tekercset, a lámpák izzószálas tekercsét és a fokozatos tekercset teljesen, vagy bármilyen legalább 70 VA teljesítményű transzformátorral helyettesítheti. és egy lépcsős tekercselés, amely 470 V terhelés mellett biztosítja a 6PZS lámpák anódjait.
ábrán elhelyezett rajz szerint a kvarc tartó bronzból készült. 4. A tokban 3 mm átmérőjű fúróval egy L alakú lyukat fúrunk a huzal kivezetésére l. A tokba egy gumigyűrűt e helyezünk, amely a kvarc párnázására és szigetelésére szolgál. A gyűrűt ki lehet vágni egy normál ceruza radírból. A b érintkezőgyűrű 0,2 mm vastag sárgaréz fóliából van kivágva. Ezen a gyűrűn van egy fül a huzal forrasztásához. Mindkét l és és vezetéknek jó szigeteléssel kell rendelkeznie. A vezetéket és az O tartókarimához kell forrasztani. Nem ajánlott a vezetékeket összecsavarni.
4. ábra. kvarc tartó
A lencsetartály egy e hengerből és egy b ultrahangos lencséből áll (5. ábra). A henger egy 3 mm vastag plexi lemezből van hajlítva egy 19 mm átmérőjű kerek fa sablonra.
5. ábra. lencse ér
A tányért lángon megpuhulásig melegítjük, minta szerint meghajlítjuk és ecetesszenciával összeragasztjuk. A ragasztott hengert szálakkal átkötjük és két órán át száradni hagyjuk. Ezt követően a henger végét csiszolópapírral igazítják, és eltávolítják a szálakat. A b ultrahangos lencse gyártásához speciális eszközt (6. ábra) kell készíteni 18-22 mm átmérőjű acélgolyóból, golyóscsapágyból. A labdát úgy kell izzítani, hogy vörösre melegítjük és lassan hűtjük le. Ezt követően a golyóba 6 mm átmérőjű lyukat fúrunk, és egy belső menetet vágunk. Ahhoz, hogy ezt a golyót egy fúrógép tokmányába rögzítsük, egy rúdból olyan rudat kell készíteni, amelynek egyik végén egy menet van.
6. ábra. szerelvény
A felcsavarozott labdával ellátott rudat a gép tokmányába szorítjuk, a gépet közepes sebességgel bekapcsoljuk és a golyót 10-12 mm vastag szerves üveglapba préselve megkapjuk a szükséges gömb alakú mélyedést. Amikor a golyót a sugarával megegyező távolságra mélyítjük, fúrógép kapcsolja ki, és anélkül, hogy megnyomná a labdát, hűtse le vízzel. Ennek eredményeként az ultrahangos lencse gömb alakú bemélyedése keletkezik a szerves üveglapon. A mélyedéses lemezből fémfűrésszel kivágunk egy 36 mm-es oldalú négyzetet, a bemélyedés körül kialakult gyűrű alakú kiemelkedést finomszemcsés csiszolópapírral kiegyenlítjük, és a lemezt alulról úgy csiszoljuk, hogy az alja 0,2 mm vastag legyen. a mélyedés közepén marad. Ezután a csiszolópapírral karcos helyeket átlátszóvá polírozzuk és tovább esztergapad vágja le a sarkokat úgy, hogy a gömb alakú mélyedés a lemez közepén maradjon. A lemez alsó oldaláról egy 3 mm magas és 23,8 mm átmérőjű kiemelkedést kell készíteni, hogy a lencsét a kvarctartón középpontba helyezzük.
Miután a henger egyik végét ecetsav-esszenciával vagy diklór-etánnal bőségesen megnedvesítette, az ultrahangos lencsére ragasztják úgy, hogy a henger központi tengelye egybeessen a lencse közepén áthaladó tengellyel. Száradás után a ragasztott edénybe három lyukat fúrunk a csavarok hangolásához. A legjobb, ha ezeket a csavarokat egy speciális, 10-12 cm hosszú és 1,5-2 mm átmérőjű közönséges huzalból készült csavarhúzóval forgatja, amely szigetelőanyag-fogantyúval van ellátva. Ezeknek az alkatrészeknek a gyártása és a generátor beszerelése után megkezdheti az eszköz beállítását, amely általában az L1C2 áramkör hangolását jelenti a kvarc természetes frekvenciájával való rezonanciára. A kvarclemezt (4. ábra) folyó vízben szappannal le kell mosni és szárítani. A b érintkezőgyűrűt felülről fényesre tisztítják. Óvatosan helyezzen egy kvarclemezt az érintkezőgyűrű tetejére, és néhány csepp transzformátorolaj csepegtetése után csavarja be a d fedelet úgy, hogy az megnyomja a kvarclemezt. Az ultrahangos rezgések jelzésére a burkolat a és d mélyedései transzformátorolajjal vagy kerozinnal vannak feltöltve. A tápfeszültség bekapcsolása és egy perces bemelegítés után forgassa el a hangológombot, és érjen el rezonanciát a kvarclemez oszcillátor rezgései között. A rezonancia pillanatában megfigyelhető a fedél mélyedésébe öntött folyadék maximális duzzanata. A generátor beállítása után megkezdheti a kísérletek bemutatását.
Generátor tervezés.
Az egyik leghatékonyabb bemutató egy folyadékszökőkút készítése ultrahangos rezgések hatására. A folyadékszökőkút eléréséhez a "lencse" edényt a kvarctartó tetejére kell helyezni, hogy ne halmozódjanak fel légbuborékok a "lencse" edény alja és a kvarclemez között. Ezután egy lencsetartályba kell önteni közönséges ivóvízzel, és egy perccel a generátor bekapcsolása után egy ultrahangos szökőkút. A szökőkút magassága az állítócsavarokkal változtatható, miután korábban beállította a generátort a C2 kondenzátorral. Nál nél helyes beállítás Az egész rendszerben 30-40 cm magas szökőkutat kaphat (7. ábra).
7. ábra. ultrahangos szökőkút.
A szökőkút megjelenésével egyidejűleg vízköd jelenik meg, mely kavitációs folyamat eredménye, jellegzetes sziszegéssel kísérve. Ha víz helyett transzformátorolajat öntünk a „lencse” edénybe, akkor a szökőkút magassága észrevehetően megnő. A szökőkút folyamatos megfigyelése addig végezhető, amíg a folyadékszint a "lencse" edényben 20 mm-re nem csökken. A szökőkút hosszú távú megfigyeléséhez B üvegcsővel szükséges védeni, melynek belső falai mentén a szökőkút folyadék visszafolyhat.
Ultrahangos rezgések hatására egy folyadékban mikroszkopikus buborékok képződnek (kavitációs jelenség), ami a buborékképződés helyén jelentős nyomásnövekedéssel jár együtt. Ez a jelenség anyagrészecskék vagy élő szervezetek pusztulásához vezet a folyadékban. Ha egy kis halat vagy daphniát "lencse" edénybe helyeznek vízzel, akkor 1-2 perc ultrahangos besugárzás után elpusztulnak. A "lencsés" edény vízzel való vetítése a képernyőn lehetővé teszi a kísérlet összes folyamatának egymás utáni megfigyelését egy nagy nézőtéren (8. ábra).
8. ábra. Az ultrahangos rezgések biológiai hatása.
A leírt készülék segítségével bemutatható az ultrahang használata a kis részek szennyeződésektől való megtisztítására. Ehhez egy kis alkatrészt (óra fogaskereke, fémdarab stb.) zsírral gazdagon megkenve helyeznek a folyékony szökőkút aljára. A szökőkút jelentősen csökken, és teljesen leállhat, de a szennyezett részt fokozatosan megtisztítják. Meg kell jegyezni, hogy az alkatrészek ultrahangos tisztításához erősebb generátorok használata szükséges, ezért lehetetlen rövid időn belül megtisztítani a teljes szennyezett részt, és néhány fog tisztítására kell korlátozódnia.
A kavitációs jelenség segítségével olajemulziót kaphatunk. Ehhez vizet öntünk a "lencse" edénybe, és egy kis transzformátorolajat adnak a tetejére. Az emulzió kifröccsenésének elkerülése érdekében a lencsetartályt a tartalommal le kell fedni üveggel. A generátor bekapcsolásakor víz- és olajszökőkút képződik. 1-2 perc után. besugárzás hatására a lencse edényében stabil tejszerű emulzió képződik.
Ismeretes, hogy az ultrahang rezgések vízben történő terjedése láthatóvá tehető, és az ultrahang egyes tulajdonságai egyértelműen kimutathatók. Ehhez egy átlátszó és egyenletes fenekű, lehetőleg nagyobb, legalább 5-6 cm oldalmagasságú fürdőkád szükséges.A fürdőkádat a bemutatóasztalon a nyílás felett helyezzük el, hogy alulról a teljes átlátszó fenekét meg lehessen világítani. . A világításhoz célszerű hat voltos autó villanykörtét használni pontfényforrásként, a vizsgált folyamatok a nézőtér mennyezetére vetítésére (9. ábra).
9. ábra. Ultrahanghullámok törése és visszaverődése.
Használhat normál, alacsony teljesítményű izzót is. A fürdőbe vizet öntünk úgy, hogy a kvarctartóban lévő kvarclemez függőlegesen elhelyezve teljesen elmerüljön benne. Ezt követően bekapcsolhatja a generátort, és a kvarctartót függőleges helyzetből ferde helyzetbe mozgatva a nézőtér mennyezetére vetítve megfigyelheti az ultrahangsugár terjedését. Ebben az esetben a kvarc tartó a hozzá kapcsolódó l és c vezetékekkel tartható, vagy előre rögzíthető egy speciális tartóba, amellyel simán változtatható az ultrahangsugár beesési szöge a függőleges ill. vízszintes síkok, ill. Az ultrahangsugarat fényfoltok formájában figyeljük meg, amelyek az ultrahangos rezgések vízben terjedése mentén helyezkednek el. Bármilyen akadályt elhelyezve az ultrahangsugár terjedési útjában, megfigyelhető a sugár visszaverődése és törése.
A leírt elrendezés más kísérleteket tesz lehetővé, amelyek jellege a vizsgált programtól és a tanterem felszereltségétől függ. Bárium-titanát lemezek és általában minden olyan lemez, amely 0,5 MHz és 4,5 MHz közötti frekvencián piezoelektromos hatást fejt ki, beépíthető generátorterhelésként. Ha vannak lemezek más frekvenciákhoz, akkor módosítani kell az induktorok fordulatszámát (0,5 MHz alatti frekvenciák esetén növelni, 4,5 MHz feletti frekvenciák esetén csökkenteni). Amikor az oszcillációs áramkört és a visszacsatoló tekercset 15 kHz-es frekvenciára módosítja, a kvarc helyett bármilyen, legfeljebb 60 VA teljesítményű magnetostrikciós átalakítót bekapcsolhat
A berendezés egy laboratóriumi állványból, egy ultrahangos generátorból, egy rendkívül hatékony, kiváló minőségű magnetostrikciós jelátalakítóból és három hullámvezetőből-emitterből (koncentrátorból) áll a jelátalakítóhoz. a kimenő teljesítmény fokozatos beállításával rendelkezik, a névleges kimeneti teljesítmény 50%, 75%, 100%-a. A teljesítménybeállítás és a három különböző hullámvezető-emitter jelenléte a készletben (1:0,5, 1:1 és 1:2 erősítéssel) lehetővé teszi, hogy a vizsgált folyadékokban és rugalmas közegekben különböző amplitúdójú ultrahangrezgéseket érjünk el, kb. 0 és 80 mikron között 22 kHz-es frekvencián.
Több éves gyártási és értékesítési tapasztalat ultrahangos berendezés megerősíti azt a tudatos igényt, hogy minden típusú modern high-tech termelést laboratóriumi felszerelésekkel kell felszerelni.
A nanoanyagok és nanoszerkezetek beszerzése, nanotechnológiák bevezetése és fejlesztése lehetetlen ultrahangos berendezések alkalmazása nélkül.
Ennek az ultrahangos berendezésnek a segítségével lehetséges:
- fém nanoporok előállítása;
- használja fullerénekkel végzett munka során;
- a magreakciók lefolyásának vizsgálata erős ultrahangos mezők körülményei között (hidegfúzió);
- Szonolumineszcencia gerjesztése folyadékokban kutatási és ipari célokra;
- finoman diszpergált normalizált közvetlen és fordított emulziók létrehozása;
- faszondázás;
- ultrahangos rezgések gerjesztése fémolvadékokban gáztalanítás céljából;
- és még sokan mások.
Modern ultrahangos diszpergátorok digitális generátorokkal I10-840 sorozat
Ultrahangos egység (diszpergáló, homogenizátor, emulgeátor) Az I100-840 az ultrahang folyékony közegekre gyakorolt hatásának laboratóriumi vizsgálatára szolgál digitális vezérléssel, folyamatosan állítható, a működési frekvencia digitális kiválasztásával, időzítővel, azzal a lehetőséggel, különböző frekvenciájú és teljesítményű oszcillációs rendszereket, valamint rögzíti a feldolgozási paramétereket a nem felejtő memóriához.
Az egység felszerelhető ultrahangos magnetostrikciós vagy piezokermikus oszcillációs rendszerekkel, amelyek működési frekvenciája 22 és 44 kHz.
Szükség esetén lehetőség van a diszpergáló oszcillációs rendszerekkel történő kiegészítésére 18, 30, 88 kHz-re.
Ultrahangos laboratóriumi létesítmények(diszpergálószereket) használnak:
- laboratóriumi hatástanulmányokhoz ultrahangos kavitáció különféle folyadékokon és folyadékba helyezett mintákon;
- nehezen vagy gyengén oldódó anyagok és folyadékok más folyadékokban való feloldására;
- különböző folyadékok kavitációs szilárdságának vizsgálatára. Például az ipari olajok viszkozitásának stabilitásának meghatározásához (lásd: GOST 6794-75 az AMG-10 olajhoz);
- szálas anyagok impregnálási sebességének ultrahang hatására történő változásának vizsgálata és a rostos anyagok impregnálásának javítása különféle töltőanyagokkal;
- az ásványi részecskék aggregációjának kizárása a hidroszortírozás során (csiszolóporok, geomodifikátorok, természetes és mesterséges gyémántok stb.);
- autóipari üzemanyag-berendezések, befecskendezők és karburátorok összetett termékeinek ultrahangos mosásához;
- gépalkatrészek és mechanizmusok kavitációs szilárdságának vizsgálatához;
- legegyszerűbb esetben pedig - nagy intenzitású ultrahangos tisztítófürdőként. A csapadékot és a lerakódásokat a laboratóriumi üvegedényeken és az üvegeken másodpercek alatt eltávolítják vagy feloldják.
Az ultrahangos tisztítást ultrahangos egységeken végzik, amelyek általában egy vagy több fürdőt és ultrahangos generátort tartalmaznak. A technológiai cél szerint megkülönböztetik az univerzális és speciális célú berendezéseket. Az előbbieket a legkülönfélébb alkatrészek tisztítására használják, főleg egy darabos és tömeggyártásban. A tömeggyártásban speciális célú berendezéseket, gyakran automatizált egységeket és gyártósorokat használnak.
28. ábra - UZV-0.4 típusú ultrahangos tisztítófürdő
Az univerzális fürdőkádak teljesítménye 0,1-10 kW, a kapacitása pedig 0,5-150 liter. A kis teljesítményű fürdők aljába piezokerámia jelátalakító van beépítve, a nagy teljesítményűeknél pedig több magnetostrikciós.
Az UZU-0.1 ultrahangos asztali fürdők azonos típusúak; UZU-0,25 és UZU-0,4. Ezeket a fürdőket gyakrabban használják laboratóriumi körülmények között és egyedi gyártásban; 100, 250 és 400 watt kimenő teljesítményű félvezető generátorok táplálják őket. A fürdőkádak téglalap alakú testtel és levehető huzattal rendelkeznek. A fürdők aljába piezokerámia jelátalakítók (PP1-0.1 típus) vannak beépítve, a fürdő teljesítményétől függően egytől háromig. Hálós kosarak állnak rendelkezésre az alkatrészek ömlesztett betöltésére. A fürdőkádak közös testébe beépített rekeszek vannak a tisztítás utáni alkatrészek öblítéséhez.
ábrán A 28. ábrán egy UZV-0.4 típusú ultrahangos asztali tisztítófürdő látható, amely UZGZ-0.4 generátorral működik. Fém hangszigetelő 1 hengeres testtel és 3 fedéllel rendelkezik, amely csuklópánttal és egy fogantyús excenteres bilinccsel 2 kapcsolódik a testhez. A fürdő munkarészének aljára, amely egy rezonáns membrán, egy magnetostrikciós jelátalakító csomagot forrasztanak. Testében két cső van a folyóvíz betáplálására és elvezetésére, amely hűti a konvertert. Ezeknek a csöveknek a szerelvényeit a test aljára helyezik, hogy megkönnyítsék a tömlők csatlakoztatását. A házon van egy kapcsoló az ultrahangos rezgések be- és kikapcsolására a generátoron, ha az a fürdőtől távol van felszerelve. Van még egy fogantyú a mosófolyadék lefolyójának kinyitásához és a hozzá tartozó szerelvény. A fürdőkádat egy kosár egészíti ki a megtisztított részletek betöltésére.
29. ábra - UZV-18M típusú ultrahangos tisztítófürdő
A nagyobb teljesítményű univerzális tisztítófürdők közül a RAS típusú fürdőket széles körben használják. Az ilyen típusú fürdők hasonló kialakításúak. ábrán A 29. ábrán egy UZV-18M típusú fürdőkád látható. A hegesztett keret 1 hangszigetelt változatban készül. Fedővel záródik 5 ellensúllyal 4. A fedél kézzel emelhető és süllyeszthető fogantyúkkal 6. PMS-6-22 típusú magnetostrikciós jelátalakítók 8 vannak beépítve a fürdő munkarészének 9 aljába (egytől négy, a fürdő teljesítményétől függően). A mosófolyadék gőzeinek elszívására fedélzeti kollektorokat szerelnek fel egy II-es kimeneti csővel, amely az üzlet szellőzőrendszerére csatlakozik. A munkarész aljára egy csap van felszerelve a mosófolyadék leeresztésére; a daru 19 fogantyúja az elülső oldalon látható. A 14-es és 16-os csövön keresztül történő vízelvezetés ülepítő tartályba, csatornarendszerbe vagy a fürdőbe épített 7-es tartályba történhet. A munkarész folyadékkal való túlfolyásának kizárása érdekében van egy vízelvezető cső.
Ennek a feldolgozási módszernek az alapja az anyagra gyakorolt mechanikai hatás. Ultrahangnak nevezik, mert az ütemfrekvencia megfelel a nem hallható hangok tartományának (f = 6-10 5 kHz).
A hanghullámok olyan mechanikai rugalmas rezgések, amelyek csak rugalmas közegben terjedhetnek.
Amikor egy hanghullám elasztikus közegben terjed, az anyagrészecskék rezgésnek nevezett sebességgel rugalmas oszcillációkat hajtanak végre helyzetük körül.
A hosszanti hullámban a közeg kondenzációját és ritkítását a többlet, az ún. hangnyomás jellemzi.
A hanghullám terjedési sebessége annak a közegnek a sűrűségétől függ, amelyben mozog. Anyagi közegben terjedve a hanghullám technológiai folyamatokban hasznosítható energiát hordoz.
Előnyök ultrahangos kezelés:
Az akusztikus energia különböző műszaki módszerekkel történő megszerzésének lehetősége;
Az ultrahang széleskörű felhasználási lehetőségei (a méretfeldolgozástól a hegesztésig, forrasztásig stb.);
Könnyű automatizálás és kezelés;
Hátrányok:
Az akusztikus energia megnövekedett költsége más energiaformákhoz képest;
Ultrahangos rezgésgenerátorok gyártásának szükségessége;
Különleges tulajdonságokkal és formájú speciális szerszámok gyártásának szükségessége.
Az ultrahangos rezgéseket számos olyan hatás kíséri, amelyek alapként használhatók különféle folyamatok fejlesztéséhez:
Kavitáció, azaz buborékok képződése a folyadékban és azok felrobbanása.
Ebben az esetben nagy helyi pillanatnyi nyomások keletkeznek, amelyek elérik a 10 8 N/m2-t;
Ultrahangos rezgések elnyelése egy anyag által, melynek során az energia egy része hővé alakul, egy részét pedig az anyag szerkezetének megváltoztatására fordítják.
Ezeket a hatásokat a következőkre használják:
Különböző tömegű molekulák és részecskék szétválasztása inhomogén szuszpenziókban;
A részecskék koagulációja (megnagyobbodása);
Egy anyag diszpergálása (zúzása) és másokkal való összekeverése;
Folyadékok vagy olvadékok gáztalanítása nagy felugró buborékok képződése miatt.
1.1. Ultrahangos berendezések elemei
Minden ultrahangos telepítés (USA) három fő elemet tartalmaz:
Ultrahangos rezgések forrása;
Akusztikus sebességváltó (agy);
Melléklet részletei.
Az ultrahangos rezgések (US) forrásai kétféleek lehetnek - mechanikus és elektromos.
A mechanikai energia mechanikus átalakítása, például egy folyadék vagy gáz sebessége. Ide tartoznak az ultrahangos szirénák vagy sípok.
Az ultrahangos vizsgálat elektromos forrásai az elektromos energiát megfelelő frekvenciájú mechanikai rugalmas rezgésekké alakítják. Az átalakítók elektrodinamikusak, magnetostrikciósak és piezoelektromosak.
A legelterjedtebbek a magnetostrikciós és piezoelektromos átalakítók.
A magnetostrikciós jelátalakítók működési elve a longitudinális magnetostrikciós hatáson alapul, amely a ferromágneses anyagokból készült fémtest hosszának (térfogatának változtatása nélkül) változásában nyilvánul meg mágneses tér hatására.
Magnetostrikciós hatás különféle anyagok különböző. A nikkel és a permendur (vas-kobalt ötvözet) nagy magnetostrikcióval rendelkeznek.
A magnetostrikciós jelátalakító csomag egy vékony lemezekből álló mag, amelyen egy tekercs van elhelyezve, amely váltakozó nagyfrekvenciás elektromágneses teret gerjeszt benne.
A piezoelektromos átalakítók működési elve azon alapul, hogy bizonyos anyagok képesek megváltoztatni geometriai méreteiket (vastagságukat és térfogatukat) elektromos térben. A piezoelektromos hatás reverzibilis. Ha egy piezoelektromos lemez nyomó vagy húzó deformációnak van kitéve, akkor elektromos töltések jelennek meg a felületén. Ha a piezoelektromos elemet változóba helyezzük elektromos mező, akkor deformálódik, izgalmas be környezet ultrahangos rezgések. A piezoelektromos anyagból készült oszcilláló lemez egy elektromechanikus átalakító.
A bárium-titán, ólom-cirkonát-titán alapú piezoelemeket széles körben használják.
Az akusztikus sebességváltók (hosszirányú rugalmas rezgések koncentrálói) rendelkezhetnek különböző alakú(1.1. ábra).
Rizs. 1.1. Hub formák
Arra szolgálnak, hogy a jelátalakító paramétereit a terheléshez igazítsák, rögzítsék az oszcillációs rendszert és ultrahangos rezgéseket vezessenek be a feldolgozott anyag zónájába. Ezek az eszközök különféle profilú rudak, amelyek korrózió- és kavitációs ellenállással, hőállósággal és agresszív környezettel szemben ellenálló anyagokból készülnek.
1.2. Technológiai felhasználás ultrahangos rezgések
Az iparban az ultrahangot három fő területen használják: erőhatás anyagon, intenzifikáción és ultrahangos vezérlés folyamatokat.
erőt az anyagra
Jelentkezik megmunkálás kemény és szuperkemény ötvözetek, stabil emulziók előállítása stb.
A leggyakrabban kétféle ultrahangos kezelést alkalmaznak 16-30 kHz-es jellemző frekvencián:
Méretezési feldolgozás gépeken szerszámok segítségével;
Tisztítás folyékony fürdőben.
Az ultrahangos gép fő működési mechanizmusa az akusztikus egység (1.2. ábra). Úgy tervezték, hogy a munkaeszközt oszcilláló mozgásba hozza. Az akusztikus csomópontot elektromos oszcillációs generátor (általában csőgenerátor) táplálja, amelyhez a 2. tekercs van csatlakoztatva.
Az akusztikus egység fő eleme az elektromos rezgések energiájának magnetostrikciós (vagy piezoelektromos) átalakítója mechanikai rugalmas rezgések energiájává - vibrátor 1.
Rizs. 1.2. Ultrahangos telepítés akusztikus egysége
A tekercs mágneses tere irányában ultrahangfrekvenciával változtathatóan megnyújtott és rövidített vibrátor rezgéseit a vibrátor végére erősített 4 koncentrátor erősíti.
Az agyhoz egy acélszerszám 5 van rögzítve úgy, hogy a vége és a 6 munkadarab között rés legyen.
A vibrátort egy ebonit burkolatba 3 helyezik, ahová folyó hűtővíz kerül.
A szerszámnak olyan alakúnak kell lennie, mint a furat adott szakasza. A szerszám homlokfelülete és a kezelendő munkadarab felülete közötti térben a legkisebb csiszolóporszemcsés folyadékot juttatjuk a 7 fúvókából.
A szerszám oszcilláló végétől a csiszolószemcsék nagyobb sebességre tesznek szert, ráütnek az alkatrész felületére és kiütik belőle a legkisebb forgácsokat.
Bár az egyes ütközések termelékenysége elhanyagolható, a gép teljesítménye viszonylag magas, ami a szerszám magas frekvenciájának (16-30 kHz) és a nagy gyorsulással egyidejűleg mozgó nagyszámú csiszolószemcsének köszönhető.
Az anyagrétegek eltávolításakor a szerszám automatikusan adagolásra kerül.
A csiszolófolyadék nyomás alatt kerül a feldolgozó zónába, és kimossa a feldolgozási hulladékot.
Az ultrahangos technológia segítségével olyan műveleteket végezhet, mint a szúrás, vésés, fúrás, vágás, köszörülés és egyéb.
A felületek tisztítására ultrahangos fürdőket (1.3. ábra) használnak fém alkatrészek korróziós termékektől, oxidfilmektől, ásványi olajoktól stb.
Az ultrahangos fürdő működése az ultrahang hatására folyadékban fellépő helyi hidraulikus sokkok hatásának felhasználásán alapul.
Az ilyen fürdő működési elve a következő: a munkadarabot (1) folyékony mosóközeggel (2) töltött tartályba (4) merítjük. Az ultrahangos rezgések kibocsátója egy membrán (5), amely ragasztóval (8) egy magnetostrikciós vibrátorhoz (6) kapcsolódik. A fürdő állványra (7) van felszerelve. Az ultrahang rezgések hullámai (3) terjednek be munkaterület ahol a feldolgozás történik.
Rizs. 1.3. ultrahangos fürdő
Az ultrahangos tisztítás a leghatékonyabban távolítja el a szennyeződéseket a nehezen elérhető üregekből, mélyedésekből és kis csatornákból. Ezenkívül ez a módszer lehetővé teszi olyan folyadékok stabil emulzióinak előállítását, amelyek a szokásos módon nem elegyednek, mint például víz és olaj, higany és víz, benzol és mások.
Az ultrahangos berendezések viszonylag drágák, ezért gazdaságosan csak a tömeggyártásban célszerű az apró alkatrészek ultrahangos tisztítását alkalmazni.
Intenzifikáció technológiai folyamatok
Az ultrahangos rezgések jelentősen megváltoztatják egyes kémiai folyamatok lefolyását. Például a polimerizáció egy bizonyos hangintenzitás mellett intenzívebb. A hangintenzitás csökkenésével fordított folyamat lehetséges - depolimerizáció. Ezért ezt a tulajdonságot a polimerizációs reakció szabályozására használják. Az ultrahang rezgések frekvenciájának és intenzitásának változtatásával biztosítható a szükséges reakciósebesség.
A kohászatban az ultrahangfrekvenciás rugalmas rezgések olvadékokba való bejuttatása a kristályok jelentős őrlődését és a kristályosodás során felhalmozódások felgyorsulását, a porozitás csökkenését, a megszilárdult olvadék mechanikai tulajdonságainak növekedését, ill. a fémek gáztartalmának csökkenése.
Ultrahangos folyamatvezérlés
Az ultrahangos rezgések segítségével folyamatosan nyomon lehet követni a technológiai folyamat előrehaladását anélkül, laboratóriumi tesztek minták Ebből a célból a hanghullám paramétereinek függőségét a fizikai tulajdonságok környezetre, majd ezen paraméterek megváltoztatásával a környezetre gyakorolt hatás után kellő pontossággal megítéljük annak állapotát. Általában alacsony intenzitású ultrahangos rezgéseket használnak.
A hanghullám energiájának megváltoztatásával szabályozható a különféle keverékek összetétele, amelyek nem kémiai vegyületek. Az ilyen közegekben a hangsebesség nem változik, és a lebegőanyag-szennyeződések jelenléte befolyásolja a hangenergia abszorpciós együtthatóját. Ez lehetővé teszi a szennyeződések százalékos arányának meghatározását az eredeti anyagban.
A hanghullámok visszaverődése révén a közegek határfelületén (ultrahangos sugárral történő „átvitel”) lehetővé teszi a szennyeződések jelenlétének meghatározását a monolitban és ultrahangos diagnosztikai eszközök létrehozását.
Következtetések: ultrahang - rugalmas hullámok 20 kHz és 1 GHz közötti rezgési frekvenciával, nem hallható emberi fül. Az ultrahangos berendezéseket széles körben használják anyagok feldolgozására a nagyfrekvenciás akusztikus rezgések miatt.
