Rodzaje i konstrukcje oczyszczalni ultradźwiękowych. Sprzęt ultradźwiękowy Rysunek instalacji ultradźwiękowej

Instalacja ultradźwiękowa do drobnego mielenia materiałów w środowisku wodnym pod działaniem fali ultradźwiękowej w procesie kawitacji.

Jednostka ultradźwiękowa przeznaczona jest do dyspergowania materiałów o różnym stopniu twardości w ciekłym medium do skali nano, homogenizacji, pasteryzacji, emulgacji, intensyfikacji procesów elektrochemicznych, aktywacji itp.

Opis:

Jednostka ultradźwiękowa „Młot” przeznaczona jest do dyspergowania materiałów o różnym stopniu twardości w ciekłym medium do skali nano, homogenizacji, pasteryzacji, emulgacji, intensyfikacji procesów elektrochemicznych, aktywacji itp. Jednostka ultradźwiękowa stosowana jest jako: dyspergator (młynek), homogenizator, emulgator, pasteryzator itp.

Jest to kawitacja ultradźwiękowa ustawienie typ przepływowy. Główne części i wewnętrzna wyściółka reaktora wykonane są z materiału odpornego na kawitację.

Dzięki cechy konstrukcyjne i wyjątkowość generator wibracje ultradźwiękowe, zapewnione jest równoczesne uderzenie ultradźwiękowe w wewnętrzną strefę roboczą komory kawitacyjnej wszystkich elementów piezoelektrycznych. Jeśli te warunki są spełnione, siła uderzenia staje się wystarczająca do rozbicia nawet najtwardszych substancji mineralnych, takich jak piasek kwarcowy, baryt itp. do poziomu nanoskali. Dla bardziej miękkich substancji i materiały organiczne(takich jak ziemia okrzemkowa, trociny itp.) pojemność rośliny jest różna.

Możliwe jest indywidualne obliczenie i wykonanie jednostki ultradźwiękowej, w zależności od wymagań dotyczących końcowego wyniku. Dla każdej indywidualnej produkcji możliwa jest dodatkowa kalkulacja. cechy technologiczne integracja urządzenia z istniejącą linią produkcyjną.

Schemat prac instalacyjnych:

Zalety:

- nieobecność proces mechaniczny zespoły i części szlifierskie, ścierne,

– jednostka ultradźwiękowa jest łatwa w instalacji i obsłudze,

- jednostka ultradźwiękowa umożliwia rozdrabnianie materiałów w ciekłym medium do rozmiarów porównywalnych z cząsteczkami (~10 nm),

– umożliwia mielenie materiałów o wydajności do 3 m 3 drobno zdyspergowanej mieszanki na godzinę,

- obniżono koszty linii do produkcji materiałów budowlanych(wykluczone są koszty dostawy gazu, zmniejszają się koszty zużycia energii, zmniejszają się koszty napraw i konserwacji),

– zmniejszona długość linia produkcyjna i zajmowanej powierzchni,

- proces technologiczny ulega przyspieszeniu,

– wykluczone jest wypalenie części produktu,

- podwyższono poziom bezpieczeństwa przeciwpożarowego i przeciwwybuchowego obiektu,

– bezpieczeństwo (całkowity brak kurzu, szkodliwe substancje),

- zmniejszono liczbę personelu serwisowego,

– zwiększona niezawodność elementu szlifierskiego ze względu na brak ruchomych i ocierających się części i mechanizmów.

Podanie:

– mielenie materiałów do produkcji dyspergowalnych w wodzie farby i lakiery,

– przygotowanie zbóż, trocin w przemyśle alkoholowym,

– pasteryzacja mleka,

– ekstrakcja Zioła medyczne,

– wysokowydajna bezodpadowa produkcja soków, przecierów, dżemów,

– dezynfekcja i oczyszczanie ścieków,

– przetwarzanie odchodów drobiowych i obornika,

– produkcja płuczek barytowych,

– odbiór zaczynów cementowych,

– unieszkodliwianie odpadów radiacyjnych,

– wydobycie wanadu z ropy naftowej w południowej Rosji,

– przygotowanie gliny w produkcji ceramicznej,

– uzyskanie betonu z dodatkiem barytu,

– uzyskanie powłok ogniochronnych z dodatkiem barytu,

– produkcja szamponów samochodowych na bazie dwutlenku tytanu,

– produkcja spoiw ceramicznych do narzędzi ściernych,

– produkcja chłodziw do silników na bazie parafiny.

Dane techniczne:

Dane techniczne:	Oznaczający:
W pełni załadowana waga, kg	nie więcej niż 28
Pobór mocy instalacji wraz z generator o wydajności 1-2 m3/h gotowej zawiesiny, kW/h.	nie więcej niż 5,5
Procent suchej masy do cieczy przed obróbką ultradźwiękową	może osiągnąć 70:30

Główne cechy instalacji podczas przetwarzania materiałów (na przykład kalcyt z mikromarmuru):

Uwaga: opis technologii na przykładzie ultradźwiękowego urządzenia do szlifowania materiałów „Młot”.

zautomatyzowana instalacja ultradźwiękowa
bezodpadowa produkcja w rosji
bezodpadowa działalność produkcyjna
bezodpadowy cykl produkcyjny
rodzaje szlifowania materiału
rodzaje mielenia materiałów reologicznych
paliwo węglowo-wodne
materiały dyspergujące
dodatek barytu
ekstrakcja wanadu
kruszenie materiału
szlifowanie materiałów reologicznych
kruszenie materiałów sypkich
kruszenie materiałów stałych
jednostka kawitacji
sprzęt kawitacyjny
kup sprzęt kawitacyjny
metoda kawitacji
maszyna do rozdrabniania materiałów
metody szlifowania materiałów
metody mielenia materiałów stałych
metody pasteryzacji mleka
sprzęt do szlifowania materiałów
sprzęt do mielenia materiałów stałych,
sprzęt do przetwarzania obornika drobiowego,
czyszczenie podstawowe i dezynfekcja czyszczenie Ścieki
oczyszczanie i dezynfekcja ścieków
oczyszczanie oleju napędowego
pasteryzacja i standaryzacja mleka
przetwarzanie odchodów drobiowych i obornika
przygotowanie ziarna do przerobu
przygotowanie ziarna do przechowywania
zasada działania instalacji ultradźwiękowej
produkcja spoiw ceramicznych
procesy mielenia materiałów stałych,
zmniejszenie zużycia energii na rozdrabnianie materiału
nowoczesne technologie bezodpadowej produkcji
metody szlifowania materiałów
technologia produkcji przyjaznej dla środowiska i bezodpadowej
drobne szlifowanie materiałów
ultradźwiękowa jednostka kawitacji
ultradźwiękowa pasteryzacja mlekamłotek
ultradźwiękowa dyspersja materiałów proszkowych
urządzenia ultradźwiękowe i ich zastosowanieakcjazasada działania pola zastosowania
urządzenie ultradźwiękowe do drobne mielenie materiały do ​​sterylizacji wstępnej czyszczenie dysz narzędzi medycznych szczegóły przetwarzania przepływomierze vpu ccm sterylizacja wstępna kontrola spawania cena zakupu płukanie stomatologiczne ginekologiczne skaner obwód czujnik falowy uz myjka operator skaler

Współczynnik popytu 928

Sonda

Czy nasz kraj potrzebuje industrializacji?

• Tak, masz (90%, 2486 głosów)
• Nie, niepotrzebne (6%, 178 głosów)
• Nie wiem (4%, 77 głosów)

Szukaj technologii

W artykule opisano projekt najprostszej instalacji ultradźwiękowej przeznaczonej do demonstracji eksperymentów z ultradźwiękami. Instalacja składa się z generatora drgań ultradźwiękowych, emitera, urządzenia skupiającego i kilku urządzenia wspomagające, pozwalających zademonstrować różne eksperymenty wyjaśniające właściwości i metody zastosowania drgań ultradźwiękowych.

Za pomocą najprostszej instalacji ultradźwiękowej można pokazać propagację ultradźwięków w różnych mediach, odbicie i załamanie ultradźwięków na styku dwóch mediów, absorpcję ultradźwięków w różnych substancjach. Ponadto możliwe jest pokazanie produkcji emulsji olejowych, czyszczenia części zanieczyszczonych, zgrzewania ultradźwiękowego, ultradźwiękowej fontanny cieczy, biologicznych skutków drgań ultradźwiękowych.

Produkcja takiej instalacji może być przeprowadzona w warsztatach szkolnych dzięki staraniom starszych uczniów.

Stanowisko do demonstracji eksperymentów z ultradźwiękami składa się z generatora elektronicznego (ryc. 1), kwarcowego przetwornika drgań elektrycznych na ultradźwiękowe oraz naczynia soczewki (ryc. 2) do ogniskowania ultradźwięków. Zasilacz obejmuje tylko transformator mocy Tr1, ponieważ obwody anodowe lamp generatora są zasilane bezpośrednio prądem przemiennym (bez prostownika). To uproszczenie nie wpływa negatywnie na działanie urządzenia, a jednocześnie znacznie upraszcza jego obwód i konstrukcję.

Generator elektroniczny jest wykonany zgodnie z obwodem push-pull na dwóch lampach 6PZS, połączonych zgodnie z obwodem triodowym (siatki ekranowe lamp są połączone z anodami). Obwód L1C2 jest włączony w obwody anodowe lamp, co określa częstotliwość generowanych oscylacji, a cewka sprzężenia zwrotnego L2 jest włączona w obwody sieci. W obwodach katodowych zawarta jest niewielka rezystancja R1, która w dużej mierze determinuje tryb lamp.

Rys. 1. Schemat generator

Sygnał o wysokiej częstotliwości podawany jest do rezonatora kwarcowego poprzez kondensatory blokujące C4 i C5. Kwarc jest umieszczony w szczelnym uchwycie kwarcowym (ryc. 2) i jest podłączony do generatora przewodami o długości 1 m.

Ryż. 2. Pojemnik na soczewki i uchwyt kwarcowy

Oprócz rozważanych szczegółów w obwodzie znajdują się również kondensatory C1 i C3 oraz dławik Dr1, przez który napięcie anodowe jest podawane na anody lamp. Dławik ten zapobiega zwarciu sygnału wysokiej częstotliwości przez kondensator C1 i pojemności międzyzwojowej transformatora mocy.

Głównymi, domowymi częściami generatora są cewki L1 i L2, wykonane w formie płaskich spiral. Aby je wykonać, musisz wyciąć drewniany szablon. Z deski o szerokości 25 cm wycina się dwa kwadraty, które służą jako policzki szablonu. W środku każdego policzka należy wykonać otwory na metalowy pręt o średnicy 10-15 mm, aw jednym z policzków wyciąć otwór lub rowek o szerokości 3 mm do zamocowania przewodu cewki. Na metalowym pręcie z obu końców nacina się nić, a policzki umieszcza się między dwiema nakrętkami w odległości równej średnicy nawijanego drutu. Na tym etapie produkcję szablonu można uznać za kompletną i rozpocząć nawijanie cewek.

Metalowy pręt jest zaciśnięty na jednym końcu w imadle, pierwsza (wewnętrzna) cewka drutu jest układana między policzkami, po czym nakrętki są dokręcane, a uzwojenie trwa. Cewka L1 ma 16 zwojów, a cewka L2 ma 12 zwojów drutu miedzianego o średnicy 3 mm. Cewki L1 i L2 wykonuje się osobno, następnie umieszcza się je jedna nad drugą na poprzeczce wykonanej z tekstolitu lub tworzywa sztucznego (rys. 3). Aby nadać zwojom większą wytrzymałość, w poprzeczkach wycina się wgłębienia piłą do metalu lub pilnikiem. Aby zamocować cewki, jedną z nich należy docisnąć od góry drugim krzyżykiem (bez nacięć), a drugą umieścić bezpośrednio na płytce od szkło organiczne, getinax lub plastik, montowany na metalowej obudowie generatora.

Ryż. 3

Dławik wysokiej częstotliwości nawinięty jest na ceramiczną lub plastikową ramkę o średnicy 30 mm drutem PELSHO 0,25 mm. Nawijanie odbywa się luzem w odcinkach po 100 zwojów. W sumie ssanie ma 300-500 zwojów. W tej konstrukcji zastosowano transformator mocy domowej roboty, wykonany na rdzeniu wykonanym z płyt Sh-33, grubość zestawu to 33 mm. Uzwojenie sieciowe zawiera 544 zwoje drutu PEL-0,45. Uzwojenie sieciowe przeznaczone jest do podłączenia do sieci o napięciu 127 V. W przypadku korzystania z sieci o napięciu 220 V uzwojenie I musi zawierać 944 zwoje drutu PEL-0,35. Uzwojenie podwyższające ma 2980 zwojów drutu PEL-0,14, a uzwojenie żarowe lamp - 30 zwojów drutu PEL-1,0. Taki transformator można zastąpić transformatorem mocy marki ELS-2, wykorzystując tylko uzwojenie sieciowe, uzwojenie żarowe lamp i całkowicie uzwojenie podwyższające, lub dowolny transformator mocy o mocy co najmniej 70 VA i z uzwojeniem podwyższającym, zapewniającym obciążenie 470 V na anodach lamp 6ПЗС.

Oprawa kwarcowa wykonana jest z brązu zgodnie z rysunkiem na ryc. 4. W korpusie wierci się otwór w kształcie litery L za pomocą wiertła o średnicy 3 mm do wyprowadzenia drutu l. W korpus wkładany jest gumowy pierścień e, który służy do amortyzacji i izolowania kwarcu. Pierścień można wyciąć ze zwykłej gumki do ołówka. Pierścień ślizgowy b jest wycięty z folii mosiężnej o grubości 0,2 mm. Ten pierścień ma wypustkę do lutowania drutu. Oba przewody i muszą mieć dobrą izolację. Drut jest przylutowany do kołnierza nośnego O. Nie zaleca się skręcania przewodów razem.

Rys. 4. Uchwyt kwarcowy

Naczynie soczewki składa się z cylindra e i soczewki ultradźwiękowej b (ryc. 5). Cylinder jest wygięty z płyty ze szkła organicznego o grubości 3 mm na okrągłym drewnianym szablonie o średnicy 19 mm.

Rys. 5. Obiektyw naczynie

Talerz jest podgrzewany na płomieniu do zmiękczenia, wyginany według wzoru i sklejany esencją octową. Sklejony cylinder jest wiązany nićmi i pozostawiany do wyschnięcia na dwie godziny. Następnie końce cylindra wyrównuje się papierem ściernym i usuwa nitki. Aby wykonać soczewkę ultradźwiękową b, musisz wykonać specjalne urządzenie (ryc. 6) ze stalowej kulki o średnicy 18-22 mm z łożyska kulkowego. Kulę należy wyżarzać ogrzewając ją do czerwonego ciepła i powoli schładzając. Następnie w kulce wierci się otwór o średnicy 6 mm i nacina się gwint wewnętrzny. Aby zamocować tę kulkę w uchwycie wiertarki, pręt z gwintem na jednym końcu musi być wykonany z pręta.

Rys. 6. Dostosowanie

Pręt z wkręcaną kulką mocuje się w uchwycie maszyny, maszynę włącza się ze średnią prędkością i wciskając kulkę w płytkę z pleksiglasu o grubości 10-12 mm uzyskuje się niezbędne sferyczne wgłębienie. Gdy kula pogłębi się na odległość równą jej promieniowi, Wiertarka wyłącz i nie zatrzymując nacisku na piłkę, ochłodź ją wodą. W rezultacie w płytce ze szkła organicznego uzyskuje się sferyczne zagłębienie soczewki ultradźwiękowej. Z płyty z wgłębieniem wycina się piłą do metalu kwadrat o boku 36 mm, pierścieniowy występ utworzony wokół wnęki wyrównujemy drobnoziarnistym papierem ściernym, a płytkę od spodu oszlifujemy tak, aby dno z na środku wnęki pozostaje grubość 0,2 mm. Następnie miejsca zarysowane papierem ściernym szlifujemy do przezroczystości i dalej tokarka przyciąć rogi tak, aby kuliste wgłębienie pozostało na środku płyty. Na spodniej stronie płytki należy wykonać występ o wysokości 3 mm i średnicy 23,8 mm, aby wycentrować soczewkę na uchwycie kwarcowym.

Po obfitym zwilżeniu jednego z końców cylindra esencją octu lub dichloroetanem, przyklej go do soczewki ultradźwiękowej tak, aby oś środkowa cylindra pokrywała się z osią przechodzącą przez środek soczewki. Po wyschnięciu w klejonym naczyniu wierci się trzy otwory pod śruby regulacyjne. Śruby te najlepiej obracać za pomocą specjalnego śrubokręta wykonanego ze zwykłego drutu o długości 10-12 cm i średnicy 1,5-2 mm i wyposażonego w uchwyt wykonany z materiału izolacyjnego. Po wyprodukowaniu tych części i zainstalowaniu generatora można przystąpić do ustawiania urządzenia, które zwykle sprowadza się do dostrojenia obwodu L1C2 do rezonansu z częstotliwością własną kwarcu. Płytkę kwarcową w (rys. 4) należy umyć mydłem pod bieżącą wodą i wysuszyć. Pierścień kontaktowy b jest czyszczony od góry do połysku. Ostrożnie umieść płytkę kwarcową na górze pierścienia ślizgowego i upuszczając kilka kropli oleju transformatorowego na krawędzie płytki, przykręć pokrywę d tak, aby dociskała płytkę kwarcową. Aby wskazać wibracje ultradźwiękowe, wgłębienia a i d na pokrywie są wypełnione olejem transformatorowym lub naftą. Po włączeniu zasilania i minutowym rozgrzaniu obracamy pokrętłem strojenia i uzyskujemy rezonans pomiędzy oscylacjami generatora płyt kwarcowych. W momencie rezonansu obserwuje się maksymalne pęcznienie cieczy wlewanej do wgłębienia na wieczku. Po skonfigurowaniu generatora możesz zacząć demonstrować eksperymenty.

Projekt generatora.

Jednym z najskuteczniejszych pokazów jest tworzenie fontanny cieczy pod działaniem drgań ultradźwiękowych. W celu uzyskania fontanny cieczy konieczne jest umieszczenie naczynia „soczewkowego” nad uchwytem kwarcowym tak, aby między dnem naczynia „soczewkowego” a płytką kwarcową nie tworzyły się pęcherzyki powietrza. Następnie należy wlać zwykłą wodę pitną do naczynia soczewki i minutę po włączeniu generatora, a fontanna ultradźwiękowa... Wysokość fontanny można zmienić za pomocą śrub regulacyjnych, po uprzednim wyregulowaniu generatora kondensatorem C2. Przy prawidłowym ustawieniu całego systemu można uzyskać fontannę o wysokości 30-40 cm (rys. 7).

Rys. 7. Fontanna ultradźwiękowa.

Równolegle z pojawieniem się fontanny powstaje mgła wodna, która jest wynikiem procesu kawitacji, któremu towarzyszy charakterystyczny syk. Jeśli olej transformatorowy zostanie wlany do naczynia „soczewki” zamiast wody, wówczas wysokość fontanny zauważalnie wzrośnie. Ciągłą obserwację fontanny można prowadzić do momentu, gdy poziom cieczy w naczyniu „soczewkowym” spadnie do 20 mm. W celu długotrwałej obserwacji fontanny należy ją zabezpieczyć szklaną rurką B, wzdłuż której wewnętrznych ścianek może cofać się tryskająca ciecz.

Po przyłożeniu drgań ultradźwiękowych do cieczy powstają w niej mikroskopijne pęcherzyki (zjawisko kawitacji), czemu towarzyszy znaczny wzrost ciśnienia w miejscu powstawania pęcherzyków. Zjawisko to prowadzi do niszczenia cząstek materii lub organizmów żywych w cieczy. Jeśli umieścisz małą rybkę lub rozwielitki „w soczewce” z wodą, po 1-2 minutach naświetlania ultradźwiękami umrą. Projekcja „soczewkowego” naczynia z wodą na ekran umożliwia obserwowanie kolejno wszystkich procesów tego doświadczenia na dużej widowni (ryc. 8).

Rys. 8. Biologiczne działanie drgań ultradźwiękowych.

Za pomocą opisywanego urządzenia można zademonstrować zastosowanie ultradźwięków do czyszczenia małych części z zanieczyszczeń. W tym celu w podstawie fontanny płynu umieszcza się niewielką część (koło zębate zegara, kawałek metalu itp.), obficie nasmarowaną smarem. Fontanna znacznie się zmniejszy i może całkowicie się zatrzymać, ale skażona część jest stopniowo oczyszczana. Należy zauważyć, że czyszczenie części ultradźwiękami wymaga zastosowania mocniejszych generatorów, dlatego nie da się w krótkim czasie wyczyścić całej zanieczyszczonej części i należy ograniczyć się tylko do wyczyszczenia kilku zębów.

Wykorzystując zjawisko kawitacji można otrzymać emulsję olejową. W tym celu do naczynia „soczewki” wlewa się wodę i od góry dodaje się trochę oleju transformatorowego. Aby uniknąć rozpryskiwania emulsji, przykryj naczynie soczewki z zawartością szkłem. Po włączeniu generatora tworzy się fontanna wody i oleju. Po 1-2 minutach. napromieniowania, w naczyniu soczewki tworzy się trwała mleczna emulsja.

Wiadomo, że propagację drgań ultradźwiękowych w wodzie można uwidocznić i wyraźnie pokazać niektóre właściwości ultradźwięków. Wymaga to wanny z przezroczystym i płaskim dnem i jak największej, o wysokości boku co najmniej 5-6 cm Wanna jest umieszczona nad otworem w stole demonstracyjnym, aby można było podświetlić całe przezroczyste dno od dołu . Do oświetlenia dobrze jest zastosować 6-woltową żarówkę samochodową jako punktowe źródło światła do rzutowania badanych procesów na sufit widowni (rys. 9).

Rys. 9. Załamanie i odbicie fal ultradźwiękowych.

Możesz również użyć zwykłej żarówki o małej mocy. Do wanny wlewa się wodę tak, aby płytka kwarcowa w uchwycie kwarcowym, ustawiona pionowo, była w niej całkowicie zanurzona. Następnie możesz włączyć generator i przesuwając uchwyt kwarcowy z pozycji pionowej na pochyloną, obserwować propagację wiązki ultradźwiękowej w projekcji na suficie widowni. W tym przypadku uchwyt kwarcowy może być trzymany przez połączone z nim druty l i c lub może być wstępnie zamocowany w specjalnym uchwycie, za pomocą którego można płynnie zmieniać kąty padania wiązki ultradźwiękowej w pionie i poziomie samoloty, odpowiednio. Wiązka ultradźwiękowa obserwowana jest w postaci plamek świetlnych usytuowanych wzdłuż propagacji drgań ultradźwiękowych w wodzie. Umieszczając przeszkodę na drodze propagacji wiązki ultradźwiękowej, można zaobserwować odbicie i załamanie wiązki.

Opisana instalacja pozwala na przeprowadzenie innych eksperymentów, których charakter zależy od badanego programu i wyposażenia sali lekcyjnej. Obciążenie generatora może obejmować płytki tytanianu baru i ogólnie wszelkie płytki, które mają efekt piezoelektryczny przy częstotliwościach od 0,5 MHz do 4,5 MHz. W przypadku obecności płytek dla innych częstotliwości konieczna jest zmiana liczby zwojów cewek (zwiększenie dla częstotliwości poniżej 0,5 MHz i zmniejszenie dla częstotliwości powyżej 4,5 MHz). Modyfikując obwód oscylacyjny i cewkę sprzężenia zwrotnego do 15 kHz, zamiast kwarcu można włączyć dowolny przetwornik magnetostrykcyjny o mocy nie większej niż 60 VA.

Czyszczenie ultradźwiękowe wykonuje się na instalacjach ultradźwiękowych, które z reguły zawierają jedną lub więcej wanien i generator ultradźwięków. Ze względu na cel technologiczny istnieją instalacje uniwersalne i specjalnego przeznaczenia. Te pierwsze służą do czyszczenia szerokiej gamy części, głównie produkcji jednostkowej i seryjnej. W produkcji masowej wykorzystywane są instalacje specjalnego przeznaczenia, często zautomatyzowane jednostki i linie produkcyjne.

Rysunek 28 - Kąpiel dla czyszczenie ultradźwiękowe typ UZV-0,4

Moc wanien uniwersalnych waha się od 0,1 do 10 kW, a pojemność od 0,5 do 150 litrów. Wanny małej mocy mają wbudowane w dno przetworniki piezoceramiczne, a mocne kilka magnetostrykcyjnych.

Ultradźwiękowe wanny stołowe UZU-0.1 są tego samego typu; UZU-0,25 i UZU-0,4. Wanny te są coraz częściej stosowane w warunkach laboratoryjnych oraz w produkcji jednorazowej; zasilane są generatorami półprzewodnikowymi o mocy wyjściowej 100, 250 i 400 watów. Wanny mają prostokątny korpus i zdejmowaną pokrywę. W dno wanien wbudowane są przetworniki piezoceramiczne (typ PP1-0.1) w ilości od jednego do trzech w zależności od mocy wanny. Kosze siatkowe są dostępne do załadunku luzem. Wanny mają wbudowane we wspólny korpus komory do płukania części po czyszczeniu.

Na ryc. 28 przedstawia ultradźwiękową kąpiel do mycia blatów typu UZV-0.4, współpracującą z generatorem UZGZ-0.4. Ma metalowy, wygłuszony korpus 1 o kształcie cylindrycznym i pokrywę 3 połączoną z korpusem za pomocą zawiasu i mimośrodowego zacisku 2 z uchwytem. Do dna części roboczej wanny, którą jest membrana rezonansowa, przylutowany jest pakiet przetwornika magnetostrykcyjnego. Jego korpus posiada dwie rury doprowadzające i odprowadzające bieżącą wodę chłodzącą konwerter. Złączki tych rur wyprowadzone są do dolnej części korpusu w celu łatwego podłączenia do nich węży. Na korpusie znajduje się przełącznik dwustabilny do włączania i wyłączania wibracji ultradźwiękowych na generatorze, gdy jest on zainstalowany w pewnej odległości od wanny. Istnieje również uchwyt do otwierania odpływu płynu myjącego i odpowiednia złączka. Uzupełnieniem wanny jest kosz do załadunku czyszczonych części.

Rysunek 29 - Wanna do czyszczenia ultradźwiękowego typu UZV-18M

Z liczby uniwersalnych wanien czyszczących o większej mocy rozpowszechniły się wanny typu UZV. Wanny tego typu mają podobną konstrukcję. Na ryc. 29 przedstawia wannę typu UZV-18M. Spawana rama 1 wykonana jest w wykonaniu dźwiękoszczelnym. Zamyka ją pokrywa 5 z przeciwwagami 4. Pokrywa jest podnoszona i opuszczana ręcznie za pomocą uchwytów 6. Przetworniki magnetostrykcyjne 8 typu PMS-6-22 są wbudowane w dno 9 części roboczej wanny (od jednego do cztery, w zależności od mocy kąpieli). Do odsysania oparów płynu myjącego instalowane są kolektory pokładowe z rurą wylotową II, która jest podłączona do systemu wentylacji sklepu. W dolnej części sekcji roboczej zamontowany jest kran do spuszczania płynu myjącego; uchwyt dźwigu 19 jest wyprowadzony na przednią stronę. Odwodnienie rurami 14 i 16 może być wykonane do osadnika, kanalizacji lub do zbiornika 7 wbudowanego w wannę. Aby wyeliminować możliwość przepełnienia części roboczej cieczą, znajduje się rura spustowa.

Służy do mycia części i zespołów różnego sprzętu, spawania różne materiały... Ultradźwięki służą do wytwarzania zawiesin, ciekłych aerozoli i emulsji. Aby uzyskać emulsje, produkuje się na przykład mieszalnik-emulgator UGS-10 i inne urządzenia. W urządzeniach do hydrolokalizacji, defektoskopii, diagnostyki medycznej itp. stosowane są metody oparte na odbiciu fal ultradźwiękowych od powierzchni styku dwóch mediów.

Wśród innych możliwości ultradźwięków należy zwrócić uwagę na jego zdolność do przetwarzania twardych, kruchych materiałów do określonej wielkości. W szczególności obróbka ultradźwiękowa jest bardzo skuteczna przy wytwarzaniu części i otworów o skomplikowanych kształtach w takich przedmiotach jak szkło, ceramika, diament, german, krzem itp., których obróbka innymi metodami jest utrudniona.

Zastosowanie ultradźwięków w odbudowie zużytych części zmniejsza porowatość osadzanego metalu i zwiększa jego wytrzymałość. Ponadto zmniejsza się wypaczenie wydłużonych przyspawanych części, takich jak wały korbowe silnika.

Ultradźwiękowe czyszczenie części

Czyszczenie ultradźwiękowe części lub przedmiotów jest stosowane przed naprawą, montażem, malowaniem, chromowaniem i innymi operacjami. Jego zastosowanie jest szczególnie skuteczne przy czyszczeniu części o skomplikowanym kształcie i trudno dostępnych miejscach w postaci wąskich szczelin, szczelin, małych otworów itp.

Przemysł produkuje duża liczba instalacje do czyszczenia ultradźwiękowego, różne cechy konstrukcyjne, pojemności i mocy kąpieli, np. tranzystorowych: UZU-0,25 o mocy wyjściowej 0,25 kW, UZG-10-1,6 o mocy 1,6 kW itp., tyrystor UZG-2-4 o mocy wyjściowej 4 kW oraz UZG-1-10/22 o mocy 10 kW. Częstotliwość pracy instalacji wynosi 18 i 22 kHz.

Jednostka ultradźwiękowa UZU-0.25 przeznaczona jest do czyszczenia małych części. Składa się z generatora ultradźwiękowego i łaźni ultradźwiękowej.

Dane techniczne jednostki ultradźwiękowej UZU-0,25

Częstotliwość sieci - 50 Hz

Moc pobierana z sieci - nie więcej niż 0,45 kVA

Częstotliwość robocza - 18 kHz

Moc wyjściowa - 0,25 kW

Wymiary wewnętrzne wanny roboczej - 200 x 168 mm przy głębokości 158 mm

Na przednim panelu generatora ultradźwiękowego znajduje się przełącznik dwustabilny do włączania generatora oraz lampka sygnalizująca obecność napięcia zasilającego.

Na tylnej ścianie obudowy generatora znajdują się: uchwyt bezpiecznikowy oraz dwa złącza wtykowe, przez które generator jest podłączony do łaźni ultradźwiękowej i sieci, zacisk do uziemienia generatora.

W dnie wanny ultradźwiękowej zamontowane są trzy przetworniki piezoelektryczne w obudowie. Pakiet jednego przetwornika składa się z dwóch płytek piezoelektrycznych wykonanych z materiału TsTS-19 (cyrkonian-tytanian ołowiu), dwóch podkładek redukujących częstotliwość oraz środkowego pręta ze stali nierdzewnej, którego głowica jest elementem emitującym przetwornik.

Na obudowie wanny znajdują się: armatura, uchwyt baterii z napisem „Drain”, zacisk do uziemienia wanny oraz złącze wtykowe do podłączenia do generatora.

Rysunek 1 przedstawia główny obwód elektryczny instalacja ultradźwiękowa UZU-0,25.

Ryż. 1. Schemat ideowy zespołu ultradźwiękowego UZU-0,25

Pierwszym etapem jest działanie na tranzystorze VT1 zgodnie z obwodem z indukcyjnością sprzężenie zwrotne i obwód oscylacyjny.

Na wejście przedwzmacniacza mocy podawane są drgania elektryczne o częstotliwości ultradźwiękowej 18 kHz, powstające w oscylatorze głównym.

Wstępny wzmacniacz mocy składa się z dwóch stopni, z których jeden jest montowany na tranzystorach VT2, VT3, drugi - na tranzystorach VT4, VT5. Oba stopnie przedwzmacniacza mocy są zmontowane zgodnie z układem szeregowo-push-pull pracującym w trybie przełączania. Kluczowy tryb pracy tranzystorów pozwala na uzyskanie wysokiej sprawności przy odpowiednio dużej mocy.

Obwody bazowe tranzystorów VT2, VT3. VT4, VT5 są podłączone do oddzielnych, przeciwległych uzwojeń transformatorów TV1 i TV2. Zapewnia to działanie push-pull tranzystorów, czyli naprzemienne załączanie.

Automatyczne polaryzację tych tranzystorów zapewniają rezystory R3 - R6 oraz kondensatory C6, C7 i C10, C11, zawarte w obwodzie bazowym każdego tranzystora.

Przemienne napięcie wzbudzenia jest podawane do bazy przez kondensatory C6, C7 i C10, C11, a składowa stała prądu bazy, przechodząca przez rezystory R3 - R6, powoduje na nich spadek napięcia, co zapewnia niezawodne zamykanie i otwieranie tranzystorów.

Czwarty etap to wzmacniacz mocy. Składa się z trzech ogniw push-pull na tranzystorach VT6 - VT11, pracujących w trybie przełączania. Napięcie z przedwzmacniacza jest dostarczane do każdego tranzystora z oddzielnego uzwojenia transformatora TV З, a w każdym ogniwie napięcia te są w przeciwfazie. Z ogniw tranzystorowych napięcie przemienne jest podawane na trzy uzwojenia transformatora TV4, gdzie dodawana jest moc.

Z transformatora wyjściowego napięcie podawane jest na przetworniki piezoelektryczne AA1, AA2 i AAAZ.

Ponieważ tranzystory pracują w trybie przełączania, napięcie wyjściowe zawierające harmoniczne jest prostokątne. Aby odizolować pierwszą harmoniczną napięcia na przetwornicach, cewka L jest połączona szeregowo z przetwornicami z uzwojeniem wyjściowym transformatora TV4, którego indukcyjność jest obliczana w taki sposób, że przy wewnętrznej pojemności przetwornic jest tworzy obwód oscylacyjny dostrojony do pierwszej harmonicznej napięcia. Umożliwia to uzyskanie sinusoidalnego napięcia na obciążeniu bez zmiany korzystnego energetycznie trybu tranzystorów.

Instalacja zasilana jest prądem przemiennym o napięciu 220 V i częstotliwości 50 Hz za pomocą transformatora mocy TV5, który ma uzwojenie pierwotne i trzy uzwojenia wtórne, z których jedno służy do zasilania generatora nadrzędnego, a pozostałe dwa służą do zasilania pozostałych etapów.

Generator nadrzędny zasilany jest prostownikiem złożonym z (diody VD1 i VD2).

Moc wstępnych stopni wzmocnienia realizowana jest z prostownika zmontowanego w obwodzie mostkowym (diody VD3 - VD6). Drugi obwód mostkowy na diodach VD7 - VD10 zasila wzmacniacz mocy.

Środek czyszczący należy dobierać w zależności od rodzaju zabrudzenia i materiałów. Jeśli fosforan trójsodowy nie jest dostępny, do czyszczenia części stalowych można użyć sody kalcynowanej.

Czas czyszczenia w kąpieli ultradźwiękowej wynosi od 0,5 do 3 minut. Maksymalna dopuszczalna temperatura medium myjącego to 90 o C.

Przed wymianą płynu myjącego należy wyłączyć generator, nie dopuszczając do pracy konwertorów bez płynu w kąpieli.

Czyszczenie części w kąpieli ultradźwiękowej odbywa się w następującej kolejności: wyłącznik zasilania jest ustawiony w pozycji „Off”, zawór spustowy kąpieli jest ustawiony w pozycji „Zamknięty”, środek myjący wlewa się do ultradźwięków wanna do poziomu 120 - 130 mm, wtyczka kabla zasilającego jest podłączona do gniazdka elektrycznego napięcie sieciowe 220 V.

Testowanie instalacji: ustawić przełącznik w pozycji „On”, lampka sygnalizacyjna powinna się zaświecić i powinien pojawić się dźwięk roboczy cieczy kawitującej. Pojawienie się kawitacji można również ocenić na podstawie powstawania najmniejszych ruchomych pęcherzyków na przetwornikach kąpieli.

Po przetestowaniu instalacji odłącz ją od sieci, załaduj zanieczyszczone części do wanny i rozpocznij przetwarzanie.

Wszelkie ultradźwięki jednostka technologiczna, w tym skład urządzeń wielofunkcyjnych obejmuje źródło energii (generator) i ultradźwiękowy system wibracyjny.

Ultradźwiękowy system wibracyjny do celów technologicznych składa się z przetwornika, elementu dopasowującego oraz narzędzia roboczego (emiter).

W przetworniku (element aktywny) układu wibracyjnego energia drgań elektrycznych zamieniana jest na energię drgań sprężystych o częstotliwości ultradźwiękowej i powstaje przemienna siła mechaniczna.

Element dopasowujący systemu (koncentrator pasywny) przekształca prędkości i zapewnia dopasowanie obciążenia zewnętrznego i wewnętrznego elementu aktywnego.

Narzędzie robocze wytwarza pole ultradźwiękowe w obrabianym przedmiocie lub bezpośrednio na niego oddziałuje.

Najważniejszą cechą ultradźwiękowych systemów oscylacyjnych jest częstotliwość rezonansowa. Wynika to z faktu, że o wydajności procesów technologicznych decyduje amplituda drgań (wartości przemieszczeń oscylacyjnych), a maksymalne wartości amplitud osiągane są przy wzbudzeniu ultradźwiękowego układu oscylacyjnego z częstotliwością rezonansową . Wartości częstotliwości rezonansowej ultradźwiękowych systemów wibracyjnych muszą mieścić się w dozwolonych zakresach (dla wielofunkcyjnych urządzeń ultradźwiękowych jest to częstotliwość 22 ± 1,65 kHz).

Stosunek energii zakumulowanej w ultradźwiękowym układzie oscylacyjnym do energii zużytej na uderzenie technologiczne dla każdego okresu oscylacji nazywany jest współczynnikiem jakości układu oscylacyjnego. Współczynnik jakości określa maksymalną amplitudę drgań przy częstotliwości rezonansowej oraz charakter zależności amplitudy drgań od częstotliwości (tj. szerokość zakresu częstotliwości).

Wygląd zewnętrzny Typowy ultradźwiękowy system wibracyjny pokazano na rysunku 2. Składa się z przetwornika – 1, transformatora (koncentratora) – 2, narzędzia roboczego – 3, wspornika – 4 i obudowy – 5.

Rysunek 2 - Dwupołówkowy układ oscylacyjny i rozkład amplitud oscylacji A i działających naprężeń mechanicznych F

Rozkład amplitudy oscylacji A i sił (naprężeń mechanicznych) F w układzie oscylacyjnym ma postać fal stojących (pod warunkiem pominięcia strat i promieniowania).

Jak widać na rysunku 2, istnieją płaszczyzny, w których przemieszczenia i naprężenia mechaniczne są zawsze zerowe. Te płaszczyzny nazywane są węzłowymi. Płaszczyzny, w których przemieszczenia i naprężenia są minimalne, nazywane są antywęzłami. Maksymalne wartości przemieszczeń (amplitudy) zawsze odpowiadają minimalnym wartościom naprężeń mechanicznych i odwrotnie. Odległości między dwiema sąsiednimi płaszczyznami węzłowymi lub antywęzłami są zawsze równe połowie długości fali.

W systemie oscylacyjnym zawsze znajdują się połączenia, które zapewniają akustyczne i mechaniczne połączenie jego elementów. Połączenia mogą być jednoczęściowe, jednak w przypadku konieczności zmiany narzędzia roboczego połączenia są gwintowane.

Ultradźwiękowy system oscylacyjny wraz z obudową, urządzeniami zasilającymi i otworami wentylacyjnymi wykonywany jest zwykle jako oddzielna jednostka. W przyszłości, używając terminu amerykański system oscylacyjny, będziemy mówić o całej jednostce jako całości.

Układ oscylacyjny stosowany w wielofunkcyjnych urządzeniach ultradźwiękowych do celów technologicznych musi spełniać szereg ogólnych wymagań.

1) Praca w zadanym zakresie częstotliwości;

2) Praca przy wszystkich możliwych zmianach obciążenia podczas procesu technologicznego;

3) Podaj wymagane natężenie promieniowania lub amplitudę drgań;

4) Mieć najwyższą możliwą wydajność;

5) Części ultradźwiękowego układu wibracyjnego mające kontakt z przetwarzanymi substancjami muszą wykazywać odporność na kawitację i chemikalia;

6) Mieć sztywne mocowanie w etui;

7) Musi mieć minimalne wymiary i wagę;

8) Muszą być spełnione wymagania bezpieczeństwa.

Ultradźwiękowy układ oscylacyjny pokazany na rysunku 2 jest układem oscylacyjnym z dwoma półfalami. W nim przetwornik ma wielkość rezonansową równą połowie długości fali drgań ultradźwiękowych w materiale przetwornika. W celu zwiększenia amplitudy drgań i dopasowania przetwornika do przetwarzanego medium stosuje się koncentrator, którego wielkość rezonansowa odpowiada połowie długości fali drgań ultradźwiękowych w materiale koncentratora.

Jeżeli układ oscylacyjny pokazany na rysunku 2 jest wykonany ze stali (prędkość propagacji drgań ultradźwiękowych w stali jest większa niż 5000 m / s), to jego całkowity rozmiar wzdłużny odpowiada L = С2p / w ~ 23 cm.

Aby spełnić wymagania wysokiej zwartości i lekkości, stosuje się półfalowe układy oscylacyjne, składające się z przetwornika ćwierćfalowego i koncentratora. Taki układ oscylacyjny pokazano schematycznie na rysunku 3. Oznaczenia elementów układu oscylacyjnego odpowiadają oznaczeniom na rysunku 3.

Rysunek 3 - Układ oscylacyjny o dwóch ćwiartkach fali

W takim przypadku możliwe jest zapewnienie minimalnego wymiaru wzdłużnego i masy ultradźwiękowego systemu wibracyjnego, a także zmniejszenie liczby połączeń mechanicznych.

Wadą takiego układu oscylacyjnego jest połączenie konwertera z koncentratorem w płaszczyźnie największych naprężeń mechanicznych. Wadę tę można jednak częściowo wyeliminować poprzez przesunięcie aktywnego elementu konwertera z punktu maksymalnych naprężeń roboczych.

Zastosowanie urządzeń ultradźwiękowych

Silne ultradźwięki to wyjątkowy, przyjazny dla środowiska sposób stymulacji procesów fizycznych i chemicznych. Wibracje ultradźwiękowe o częstotliwości 20 000 - 60 000 Hz i natężeniu powyżej 0,1 W/cm2. może spowodować nieodwracalne zmiany w środowisku dystrybucji. To z góry określa możliwości praktyczne użycie potężne ultradźwięki w następujących obszarach.

Procesy technologiczne: przetwarzanie surowców mineralnych, wzbogacanie i procesy hydrometalurgii rud metali itp.

Olej i przemysł gazowniczy: rekonwalescencja szyby naftowe, wydobycie lepkiego oleju, procesy separacji w układzie piasek – olej ciężki, zwiększenie płynności produktów naftowych ciężkich itp.

Metalurgia i inżynieria mechaniczna: uszlachetnianie wytopów metali, szlifowanie struktury wlewka/odlewu, obróbka powierzchni metalowej w celu jej wzmocnienia i złagodzenia naprężeń wewnętrznych, czyszczenie powierzchni zewnętrznych i wewnętrznych wnęk części maszyn itp.

Technologie chemiczne i biochemiczne: procesy ekstrakcji, sorpcji, filtracji, suszenia, emulgowania, otrzymywania zawiesin, mieszania, dyspergowania, rozpuszczania, flotacji, odgazowywania, odparowywania, koagulacji, koalescencji, polimeryzacji i depolimeryzacji, otrzymywania nanomateriałów itp.

Energia: spalanie cieczy i paliwo stałe, przygotowanie emulsji paliwowych, produkcja biopaliw itp.

Rolnictwo, przemysł spożywczy i lekki: procesy kiełkowania nasion i wzrostu roślin, przygotowanie dodatków do żywności, technologia cukiernicza, przygotowanie napojów alkoholowych i bezalkoholowych itp.

Usługi komunalne: odzyskiwanie studni wodnych, przygotowanie wody pitnej, usuwanie osadów ze ścian wewnętrznych wymienniki ciepła itp.

Ochrona środowisko: oczyszczanie ścieków zanieczyszczonych produktami naftowymi, metalami ciężkimi, trwałymi związkami organicznymi, oczyszczanie zanieczyszczonych gleb, oczyszczanie strumieni gazów przemysłowych itp.

Recykling surowców wtórnych: dewulkanizacja gumy, oczyszczanie zgorzeliny metalurgicznej z zanieczyszczeń olejowych itp.