Articolul descrie designul celei mai simple configurații cu ultrasunete concepute pentru a demonstra experimentele cu ultrasunete. Instalația constă dintr-un generator de vibrații ultrasonice, un emițător, un dispozitiv de focalizare și mai multe dispozitive auxiliare, permițând demonstrarea diferitelor experimente care explică proprietățile și metodele de utilizare a vibrațiilor ultrasonice.

Folosind cea mai simplă configurație cu ultrasunete, se poate arăta propagarea ultrasunetelor în diverse medii, reflexia și refracția ultrasunetelor la limita a două medii și absorbția ultrasunetelor în diferite substanțe. În plus, este posibil să se arate producția de emulsii de ulei, curățarea pieselor contaminate, sudarea cu ultrasunete, fântâna lichidă cu ultrasunete, efectul biologic al vibrațiilor ultrasonice.

Fabricarea unei astfel de instalații poate fi realizată în atelierele școlare de către elevii de liceu.

Instalația pentru demonstrarea experimentelor cu ultrasunete constă dintr-un generator electronic (Fig. 1), un convertor de cuarț de oscilații electrice în cele ultrasonice și un vas cu lentilă (Fig. 2) pentru focalizarea ultrasunetelor. Doar transformatorul de putere Tr1 este inclus în sursa de alimentare, deoarece circuitele anodice ale lămpilor generatorului sunt alimentate direct cu curent alternativ (fără redresor). O astfel de simplificare nu afectează negativ funcționarea dispozitivului și, în același timp, simplifică semnificativ aspectul și designul acestuia.

Generatorul electronic este realizat după un circuit push-pull pe două lămpi 6PZS conectate după un circuit triodă (gritele de ecran ale lămpilor sunt conectate la anozi). Circuitul L1C2, care determină frecvența oscilațiilor generate, este inclus în circuitele anodice ale lămpilor, iar bobina de feedback L2 este inclusă în circuitele rețelei. O mică rezistență R1 este inclusă în circuitele catodice, ceea ce determină în mare măsură modul lămpilor.

Fig.1. schema circuitului generator

Semnalul de înaltă frecvență este alimentat rezonatorului de cuarț prin condensatoarele de cuplare C4 și C5. Cuarțul este plasat într-un suport ermetic de cuarț (Fig. 2) și conectat la generator cu fire de 1 m lungime.

Orez. 2. Vas pentru lentile și suport de cuarț

Pe lângă detaliile luate în considerare, în circuit există și condensatoare C1 și C3, precum și un inductor Dr1 prin care se aplică tensiunea anodică anozii lămpilor. Acest inductor previne scurtcircuitarea semnalului de înaltă frecvență prin condensatorul C1 și capacitatea inter-turn a transformatorului de putere.

Principalele părți de casă ale generatorului sunt bobinele L1 și L2, realizate sub formă de spirale plate. Pentru fabricarea lor, este necesar să tăiați un șablon din lemn. Două pătrate sunt decupate dintr-o placă de 25 cm lățime, care servesc drept obrajii șablonului. În centrul fiecărui obraz, trebuie făcute găuri pentru o tijă de metal cu un diametru de 10-15 mm, iar într-unul dintre obraji trebuie tăiată o gaură sau o canelură de 3 mm lățime pentru atașarea ieșirii bobinei. Un fir este tăiat pe o tijă de metal la ambele capete și obrajii sunt așezați între două nuci la o distanță egală cu diametrul firului înfășurat. Pe aceasta, fabricarea șablonului poate fi considerată completă și se poate continua la înfășurarea bobinelor.

Tija metalica este prinsa la un capat intr-o menghina, prima tura (interioara) a firului se pune intre obraji, dupa care se strang piulitele si infasurarea continua. Bobina L1 are 16 spire, iar bobina L2 are 12 spire de sârmă de cupru cu diametrul de 3 mm. Bobinele L1 și L2 sunt realizate separat, apoi așezate una deasupra celeilalte pe o traversă din textolit sau plastic (Fig. 3). Pentru a da bobinelor o rezistență mai mare, se decupează în cruci cu un ferăstrău sau pilă. Pentru a fixa bobinele, una dintre ele trebuie presată de sus cu a doua cruce (fără adâncituri), iar a doua trebuie așezată direct pe placa de sticla organica, getinax sau plastic, montat pe sasiul metalic al generatorului.

Orez. 3

Inductorul de înaltă frecvență este înfășurat pe un cadru din ceramică sau plastic cu diametrul de 30 mm cu un fir PELSHO-0,25 mm. Înfășurarea se efectuează în vrac în secțiuni a câte 100 de spire fiecare. În total, accelerația are 300-500 de rotații. În acest design, se folosește un transformator de putere autofabricat, realizat pe un miez de plăci Sh-33, grosimea setului este de 33 mm. Înfășurarea rețelei conține 544 de spire de fir PEL-0,45. Înfășurarea rețelei este concepută pentru a fi conectată la o rețea cu o tensiune de 127 V. În cazul utilizării unei rețele cu o tensiune de 220 V, înfășurarea I trebuie să conțină 944 de spire de fir PEL-0,35. Înfășurarea step-up are 2980 de spire de sârmă PEL-0.14, iar înfășurarea cu filament a lămpilor are 30 de spire de sârmă PEL-1.0. Un astfel de transformator poate fi înlocuit cu un transformator de putere de marca ELS-2, folosind doar înfășurarea rețelei, înfășurarea cu filament a lămpilor și înfășurarea de creștere completă, sau cu orice transformator de putere cu o putere de cel puțin 70 VA. și cu o înfășurare step-up, furnizând la o sarcină de 470 V la anozii lămpilor 6PZS.

Suportul de cuarț este realizat din bronz după desenul plasat în fig. 4. În carcasă, folosind un burghiu cu diametrul de 3 mm, se găsește un orificiu în formă de L pentru a scoate firul l. În carcasă se introduce un inel de cauciuc e, care servește la amortizarea și izolarea cuarțului. Inelul poate fi decupat dintr-o radieră obișnuită pentru creion. Inelul de contact b este tăiat dintr-o folie de alamă de 0,2 mm grosime. Acest inel are o clemă pentru lipirea firului. Ambele fire l și și trebuie să aibă o izolare bună. Firul și este lipit de flanșa de sprijin O. Nu este recomandat să răsuciți firele împreună.

Fig.4. suport de cuarț

Vasul lentilei este format dintr-un cilindru e și o lentilă ultrasonică b (Fig. 5). Cilindrul este îndoit dintr-o placă de plexiglas de 3 mm grosime pe un șablon rotund din lemn de 19 mm în diametru.

Fig.5. vas de lentilă

Farfuria se încălzește la flacără până se înmoaie, se îndoaie după un model și se lipește împreună cu esență de oțet. Cilindrul lipit se leagă cu fire și se lasă la uscat două ore. După aceea, capetele cilindrului sunt aliniate cu șmirghel și firele sunt îndepărtate. Pentru a fabrica o lentilă cu ultrasunete b, trebuie să faceți un dispozitiv special (Fig. 6) dintr-o bilă de oțel cu un diametru de 18-22 mm dintr-un rulment cu bile. Mingea ar trebui să fie recoaptă încălzind-o la o căldură roșie și răcind-o încet. După aceea, o gaură cu un diametru de 6 mm este găurită în bilă și se taie un filet interior. Pentru a fixa această bilă în mandrina unei mașini de găurit, este necesar să faceți o tijă cu un fir la un capăt dintr-o tijă.

Fig.6. fixare

O tijă cu o bilă înșurubată este prinsă în mandrina mașinii, mașina este pornită la viteză medie și, prin presarea bilei într-o placă de sticlă organică de 10-12 mm grosime, se obține adâncitura sferică necesară. Când mingea este adâncită cu o distanță egală cu raza ei, masina de gaurit stingeți și, fără a opri apăsarea mingii, răciți-o cu apă. Ca rezultat, se obține o adâncitură sferică a lentilei ultrasonice în placa de sticlă organică. Un pătrat cu o latură de 36 mm este tăiat cu un ferăstrău dintr-o placă cu o adâncime, proeminența inelară formată în jurul adânciturii este nivelată cu hârtie abrazivă cu granulație fină, iar placa este șlefuită de jos, astfel încât un fund de 0,2 mm grosime. rămâne în centrul adânciturii. Apoi locurile zgâriate cu șmirghel sunt lustruite până la transparență și mai departe strung tăiați colțurile astfel încât locașul sferic să rămână în centrul plăcii. Din partea inferioară a plăcii, este necesar să se facă o proeminență de 3 mm înălțime și 23,8 mm în diametru pentru a centra lentila pe suportul de cuarț.

După ce a umezit abundent unul dintre capetele cilindrului cu esență acetică sau dicloroetan, acesta este lipit de lentila cu ultrasunete, astfel încât axa centrală a cilindrului să coincidă cu axa care trece prin centrul lentilei. După uscare, trei găuri sunt găurite în vasul lipit pentru șuruburi de reglare. Cel mai bine este să rotiți aceste șuruburi cu o șurubelniță specială din sârmă obișnuită de 10-12 cm lungime și 1,5-2 mm în diametru și echipată cu un mâner de material izolator. După fabricarea acestor piese și instalarea generatorului, puteți începe configurarea dispozitivului, care de obicei se reduce la reglarea circuitului L1C2 la rezonanță cu frecvența naturală a cuarțului. Placa de cuarț din (Fig. 4) trebuie spălată cu săpun în apă curentă și uscată. Inelul de contact b este curățat de sus pentru a obține o strălucire. Așezați cu grijă o placă de cuarț deasupra inelului de contact și, după ce scăpați câteva picături de ulei de transformator pe marginile plăcii, înșurubați capacul d astfel încât să preseze placa de cuarț. Pentru a indica vibrațiile ultrasonice, adânciturile a și d de pe capac sunt umplute cu ulei de transformator sau kerosen. După pornirea alimentării și încălzirea timp de un minut, rotiți butonul de reglare și obțineți rezonanță între oscilațiile oscilatorului plăcii de cuarț. În momentul rezonanței se observă umflarea maximă a lichidului turnat în locașul de pe capac. După configurarea generatorului, puteți începe să demonstrați experimentele.

Design generator.

Una dintre cele mai eficiente demonstrații este producerea unei fântâni de lichid sub acțiunea vibrațiilor ultrasonice. Pentru a obține o fântână de lichid, trebuie să așezați vasul cu „lentila” deasupra suportului de cuarț, astfel încât să nu se formeze o acumulare de bule de aer între fundul vasului „lentila” și placa de cuarț. Apoi ar trebui turnat într-un vas cu lentilă cu apă potabilă obișnuită și la un minut după ce generatorul este pornit, un fântână cu ultrasunete. Înălțimea fântânii poate fi schimbată cu ajutorul șuruburilor de reglare, după reglarea generatorului cu ajutorul condensatorului C2. La setare corectăîntregul sistem, puteți obține o fântână cu o înălțime de 30-40 cm (Fig. 7).

Fig.7. fântână cu ultrasunete.

Concomitent cu apariția fântânii, apare o ceață de apă, care este rezultatul unui proces de cavitație, însoțit de un șuierat caracteristic. Dacă uleiul de transformator este turnat în vasul „lentila” în loc de apă, atunci fântâna crește considerabil în înălțime. Observarea continuă a fântânii poate fi efectuată până când nivelul lichidului din vasul „lentila” scade la 20 mm. Pentru observarea pe termen lung a fântânii, este necesar să o protejați cu un tub de sticlă B, de-a lungul pereților interiori ai căruia lichidul fântânii poate curge înapoi.

Când vibrațiile ultrasonice sunt aplicate unui lichid, în acesta se formează bule microscopice (fenomen de cavitație), care este însoțită de o creștere semnificativă a presiunii la locul formării bulelor. Acest fenomen duce la distrugerea particulelor de materie sau a organismelor vii din lichid. Dacă un pește mic sau o dafnie este plasată „într-un vas cu lentilă” cu apă, atunci după 1-2 minute de iradiere cu ultrasunete vor muri. Proiecția vasului „cu lentilă” cu apă pe ecran face posibilă observarea succesivă a tuturor proceselor acestui experiment într-o sală mare (Fig. 8).

Fig.8. Efectul biologic al vibrațiilor ultrasonice.

Folosind dispozitivul descris, este posibil să se demonstreze utilizarea ultrasunetelor pentru a curăța piesele mici de contaminare. Pentru a face acest lucru, la baza fântânii lichide este plasată o mică parte (o roată dințată dintr-un ceas, o bucată de metal etc.), bogat lubrifiată cu grăsime. Fântâna va scădea semnificativ și se poate opri cu totul, dar partea contaminată este curățată treptat. Trebuie menționat că curățarea cu ultrasunete a pieselor necesită utilizarea unor generatoare mai puternice, prin urmare, este imposibil să curățați întreaga piesă contaminată într-o perioadă scurtă de timp și trebuie să vă limitați la curățarea câțiva dinți.

Folosind fenomenul de cavitație se poate obține o emulsie uleioasă. Pentru a face acest lucru, se toarnă apă în vasul „lentila” și se adaugă puțin ulei de transformator deasupra. Pentru a evita stropirea emulsiei, este necesar să acoperiți vasul lentilei cu conținutul cu sticlă. Când generatorul este pornit, se formează o fântână cu apă și ulei. După 1-2 min. iradierea în vasul lentilei, se formează o emulsie lăptoasă stabilă.

Se știe că propagarea vibrațiilor ultrasonice în apă poate fi făcută vizibilă și unele dintre proprietățile ultrasunetelor pot fi clar demonstrate. Pentru aceasta este nevoie de o cadă cu fundul transparent și uniform și cât mai mare, cu o înălțime laterală de minim 5-6 cm.Cada se așează deasupra deschiderii din masa demonstrativă astfel încât întreg fundul transparent să poată fi iluminat de jos. . Pentru iluminat, este bine să folosiți un bec electric de șase volți pentru automobile ca sursă de lumină punctuală pentru proiectarea proceselor în studiu pe tavanul sălii (Fig. 9).

Fig.9. refractie si reflexie unde ultrasonice.

De asemenea, puteți folosi un bec obișnuit de putere mică. Se toarnă apă în baie, astfel încât placa de cuarț din suportul de cuarț, atunci când este plasată vertical, să fie complet scufundată în ea. După aceea, puteți porni generatorul și, prin deplasarea suportului de cuarț dintr-o poziție verticală într-una înclinată, observați propagarea unui fascicul ultrasonic într-o proiecție pe tavanul sălii. În acest caz, suportul de cuarț poate fi ținut de firele l și c conectate la acesta, sau poate fi prefixat într-un suport special, cu care puteți modifica fără probleme unghiurile de incidență ale fasciculului ultrasonic în verticală și planuri orizontale, respectiv. Fasciculul ultrasonic se observă sub formă de puncte de lumină situate de-a lungul propagării vibrațiilor ultrasonice în apă. Prin plasarea unui obstacol în calea de propagare a fasciculului ultrasonic, este posibil să se observe reflexia și refracția fasciculului.

Configurația descrisă permite alte experimente, a căror natură depinde de programul studiat și de echipamentul sălii de clasă. Plăcile de titanat de bariu și, în general, orice plăci care au un efect piezoelectric la frecvențe de la 0,5 MHz la 4,5 MHz pot fi incluse ca sarcină a generatorului. Dacă există plăci pentru alte frecvențe, este necesară modificarea numărului de spire în inductori (creștere pentru frecvențe sub 0,5 MHz și scădere pentru frecvențe peste 4,5 MHz). Când modificați circuitul oscilator și bobina de feedback la frecvențe de 15 kHz, puteți porni orice convertor magnetostrictiv cu o putere de cel mult 60 VA în loc de cuarț.

Configurația constă dintr-un suport de laborator, un generator de ultrasunete, un traductor magnetostrictiv de înaltă calitate și trei ghiduri de undă-emițătoare (concentratoare) către traductor. are ajustare în trepte a puterii de ieșire, 50%, 75%, 100% din puterea nominală de ieșire. Reglarea puterii și prezența a trei ghiduri de undă-emițătoare diferite în set (cu un câștig de 1:0,5, 1:1 și 1:2) vă permite să obțineți amplitudini diferite ale vibrațiilor ultrasonice în lichidele investigate și mediile elastice, aproximativ, de la 0 la 80 microni la o frecvență de 22 kHz.

Ani de experiență în producție și vânzări echipamente cu ultrasunete confirmă nevoia conștientă de a echipa toate tipurile de producție modernă high-tech cu facilități de laborator.

Obținerea de nanomateriale și nanostructuri, introducerea și dezvoltarea nanotehnologiilor este imposibilă fără utilizarea echipamentelor cu ultrasunete.

Cu ajutorul acestui echipament cu ultrasunete este posibil să:

• obţinerea de nano-pulberi de metale;
• utilizați atunci când lucrați cu fullerene;
• studiul cursului reacțiilor nucleare în condiții de câmpuri ultrasonice puternice (fuziune la rece);
• excitarea sonoluminiscenței în lichide, în scopuri industriale și de cercetare;
• crearea de emulsii directe și inverse normalizate fin dispersate;
• sonda de lemn;
• excitarea vibrațiilor ultrasonice în topituri de metal pentru degazare;
• si multi multi altii.

Dispersatoare ultrasunete moderne cu generatoare digitale seria I10-840

Unitatea cu ultrasunete (dispersor, omogenizator, emulgator) ​​I100-840 este concepută pentru studiile de laborator ale efectelor ultrasunetelor asupra mediilor lichide cu control digital, reglabil continuu, cu selecție digitală a frecvenței de operare, cu temporizator, cu capacitatea de a conectați sisteme oscilatoare de diferite frecvențe și puteri și înregistrați parametrii de procesare în memoria nevolatilă.

Unitatea poate fi echipată cu sisteme oscilatoare magnetostrictive sau piezocermice cu ultrasunete cu o frecvență de operare de 22 și 44 kHz.

Dacă este necesar, este posibil să se completeze dispersorul cu sisteme oscilatoare pentru 18, 30, 88 kHz.

cu ultrasunete facilitati de laborator(dispersanți) se folosesc:

• pentru studii de laborator ale efectului cavitației ultrasonice asupra diferitelor lichide și probe introduse într-un lichid;
• pentru dizolvarea substanțelor și lichidelor dificile sau ușor solubile în alte lichide;
• pentru testarea diferitelor lichide pentru rezistența la cavitație. De exemplu, pentru a determina stabilitatea vâscozității uleiurilor industriale (a se vedea GOST 6794-75 pentru uleiul AMG-10);
• să studieze schimbarea ratei de impregnare a materialelor fibroase sub influența ultrasunetelor și să îmbunătățească impregnarea materialelor fibroase cu diferite materiale de umplutură;
• pentru a exclude agregarea particulelor minerale în timpul hidrosortării (pulberi abrazive, geomodificatori, diamante naturale și artificiale etc.);
• pentru spălarea cu ultrasunete a produselor complexe ale echipamentelor de combustibil auto, injectoare și carburatoare;
• pentru studii privind rezistența la cavitație a pieselor și mecanismelor de mașini;
• iar în cel mai simplu caz – ca baie de curățare cu ultrasunete de mare intensitate. Precipitațiile și depunerile de pe sticlă și sticlă de laborator sunt îndepărtate sau dizolvate în câteva secunde.

Instalații cu ultrasunete concepute pentru prelucrarea diferitelor piese cu un câmp acustic puternic ultrasonic într-un mediu lichid. Unitățile UZU4-1.6/0 și UZU4M-1.6/0 permit rezolvarea problemelor de curățare fină a filtrelor sistemelor de combustibil și ulei hidraulic din depuneri de carbon, substanțe gudronizate, produse de cocsificare a uleiului etc. Filtrele curățate dobândesc de fapt o a doua viață. Mai mult, pot fi supuse tratamentului cu ultrasunete în mod repetat. Sunt disponibile și instalații putere redusă Seria UZSU pentru curățarea și tratarea suprafețelor cu ultrasunete a diferitelor piese. Procese curatare cu ultrasunete necesare în industria electronică, fabricarea de instrumente, aviație, rachete și tehnologie spațială și oriunde sunt necesare tehnologii curate din punct de vedere tehnologic înalt.

Unități UZU 4-1.6-0 și UZU 4M-1.6-0

Curățarea cu ultrasunete a diferitelor filtre de aeronave din substanțe rășinoase și produse de cocsificare.

Informatii generale

Unitatea cu ultrasunete UZU-1,6-O este concepută pentru a curăța elementele metalice de filtrare și pachetele de filtre ale sistemelor hidraulice de combustibil și ulei ale aeronavelor, motoarelor de aeronave și echipamentelor de banc de impurități mecanice, substanțe de gudron și produse de cocsificare cu ulei.
Este posibilă curățarea pachetelor de filtre din material Kh18 H15-PM la fabrică conform tehnologiei producătorului pachetului de filtre.

Structura simbolului

UZU4-1,6-O:
UZU - instalatie cu ultrasunete;
4 - executarea;
1,6 - putere nominală oscilante, kW;
O - curatare;
U, T2 - proiectare climatică și categoria de plasare
conform GOST 15150-69, temperatura mediului ambiant
de la 5 la 50°C. ї Mediu inconjurator- neexploziv, care nu contine praf conductiv, nu contine vapori agresivi, gaze care pot perturba functionarea normala a instalatiei.
Instalarea respectă cerințele TU16-530.022-79.

Document normativ si tehnic

TU 16-530.022-79

Specificații

Tensiunea rețelei de alimentare trifazate cu o frecvență de 50 Hz, V - 380/220 Putere consumată kW, nu mai mult: fără iluminat și încălzitoare - 3,7 cu iluminat și încălzire - 12 Frecvența de funcționare a generatorului, kHz - 18 Puterea de ieșire a generatorului, kW - 1,6 randamentul generatorului, %, nu mai puțin de - 45 Tensiune anod generator, V - 3000 Tensiune luminozitate lămpii generator, V - 6,3 Tensiune de ieșire generator, V - 220 Curent de magnetizare, A - 18 Curent anod, A - 0,85 Curent rețea, A - 0,28 Număr de băi, buc - 2 Volumul unei băi, l, nu mai puțin de - 20 Timp de încălzire a soluției de spălare în băi de la 5 la 65°C fără a porni generatorul, min, nu mai mult: la funcționarea cu ulei AMG 10 - 20 în timpul funcționării pe soluții apoase de hexametafosfat de sodiu, fosfat trisodic și azotat de sodiu sau sinval - 35 Durata funcționării continue a instalației, h, nu mai mult - 12 Răcirea elementelor instalației este forțată cu aer. Timp de curățare cu ultrasunete a unui element de filtru, min, nu mai mult de - 10 Timpul de desfășurare a unității în poziția de lucru, min, nu mai mult de - 35
Perioada de garantie - 18 luni de la data punerii in functiune.

Proiectare și principiu de funcționare

Designul unității cu ultrasunete UZU4-1,6-O (vezi figura) este un container mobil, completat în blocuri.

Vedere generală și dimensiuni unitate cu ultrasunete UZU4-1,6-O
Planta are două băi tehnologice. Echipat cu un carucior pentru rotirea filtrelor si transferul acestora dintr-o baie in alta. Fiecare baie este echipata cu un traductor magnetostrictiv tip PM1-1.6/18. Convertorul este răcit cu aer, generatorul este încorporat. Setul de livrare al unității UZU4-1.6-O include: unitate cu ultrasunete UZU-1.6-O, piese de schimb și accesorii, 1 set, un set de documentație operațională, 1 set.

Folosit pentru spălarea pieselor și ansamblurilor diverselor echipamente, sudare diverse materiale. Ultrasunetele sunt folosite pentru a produce suspensii, aerosoli lichizi și emulsii. Pentru a obține emulsii, de exemplu, sunt produse mixerul-emulgator UGS-10 și alte dispozitive. Metodele bazate pe reflectarea undelor ultrasonice de la interfața dintre două medii sunt utilizate în dispozitive pentru hidrolocalizare, detectarea defectelor, diagnosticare medicală etc.

Dintre celelalte posibilități ale ultrasunetelor, trebuie remarcată capacitatea sa de a procesa materiale fragile dure la o dimensiune dată. În special, tratamentul cu ultrasunete este foarte eficient în fabricarea de piese și găuri de formă complexă în produse precum sticlă, ceramică, diamant, germaniu, siliciu etc., a căror prelucrare este dificilă prin alte metode.

Utilizarea ultrasunetelor în restaurarea pieselor uzate reduce porozitatea metalului depus și crește rezistența acestuia. În plus, deformarea pieselor alungite sudate, cum ar fi arborii cotiți ai motorului, este redusă.

Curățarea pieselor cu ultrasunete

Curățarea cu ultrasunete a pieselor sau obiectelor se folosește înainte de reparații, asamblare, vopsire, cromare și alte operațiuni. Utilizarea sa este eficientă în special pentru curățarea pieselor care au o formă complexă și locuri greu accesibile sub formă de fante înguste, fante, găuri mici etc.

Lansări din industrie număr mare instalatii pentru curatare cu ultrasunete, diferite caracteristici de proiectare, capacitatea băilor și puterea, de exemplu, cele cu tranzistori: UZU-0.25 cu o putere de ieșire de 0.25 kW, UZG-10-1.6 cu o putere de 1.6 kW etc., tiristorul UZG-2-4 cu o putere de ieșire de 4 kW și UZG-1-10/22 cu o putere de 10 kW. Frecvența de funcționare a unităților este de 18 și 22 kHz.

Unitatea cu ultrasunete UZU-0.25 este concepută pentru curățarea pieselor mici. Este format dintr-un generator de ultrasunete și o baie cu ultrasunete.

Date tehnice ale unității cu ultrasunete UZU-0.25

Frecvența rețelei - 50 Hz

Puterea consumată din rețea - nu mai mult de 0,45 kVA

Frecvența de operare - 18 kHz

Putere de ieșire - 0,25 kW

Dimensiunile interioare ale băii de lucru - 200 x 168 mm cu o adâncime de 158 mm

Pe panoul frontal al generatorului cu ultrasunete există un comutator pentru pornirea generatorului și o lampă care indică prezența tensiunii de alimentare.

Pe peretele din spate al șasiului generatorului se află: un suport de siguranță și doi conectori, prin care generatorul este conectat la baia cu ultrasunete și la rețea, un terminal pentru împământarea generatorului.

Trei traductoare piezoelectrice de pachete sunt montate în partea de jos a băii cu ultrasunete. Pachetul unui traductor este format din două plăci piezoelectrice din material TsTS-19 (zirconat-titanat de plumb), două suprapuneri reducătoare de frecvență și o tijă centrală din oțel inoxidabil, al cărei cap este elementul radiant al traductorului.

Pe carcasa băii există: un fiting, un mâner de robinet cu inscripția „Drain”, un terminal pentru împământarea băii și un conector pentru conectarea la un generator.

Figura 1 prezintă principiul schema circuitului unitate cu ultrasunete UZU-0.25.

Orez. 1. Schema schematică a unității cu ultrasunete UZU-0.25

Prima etapă este una care funcționează pe un tranzistor VT1 conform unui circuit cu un inductiv părereși circuit oscilant.

Oscilațiile electrice cu frecvența ultrasonică de 18 kHz, care apar în oscilatorul principal, sunt alimentate la intrarea amplificatorului de putere preliminar.

Amplificatorul de putere preliminar este format din două etape, dintre care una este asamblată pe tranzistoarele VT2, VT3, a doua - pe tranzistoarele VT4, VT5. Ambele etape de preamplificare a puterii sunt asamblate conform unui circuit serie-push-pull care funcționează în modul de comutare. Modul cheie de funcționare al tranzistorilor face posibilă obținerea unei eficiențe ridicate la o putere suficient de mare.

Bazele circuitelor tranzistoarelor VT2, VT3. VT4, VT5 sunt conectate la înfășurări separate ale transformatoarelor TV1 și TV2 conectate în direcții opuse. Acest lucru asigură funcționarea push-pull a tranzistorilor, adică comutare alternativă.

Polarizarea automată a acestor tranzistoare este asigurată de rezistențele R3 - R6 și condensatoarele C6, C7 și C10, C11 incluse în circuitul de bază al fiecărui tranzistor.

Tensiunea de excitație alternativă este furnizată bazei prin condensatoarele C6, C7 și C10, C11, iar componenta constantă a curentului de bază, care trece prin rezistențele R3 - R6, creează o cădere de tensiune pe ele, ceea ce asigură închiderea și deschiderea fiabilă a tranzistoarele.

A patra etapă este amplificatorul de putere. Este format din trei celule push-pull pe tranzistoare VT6 - VT11 care funcționează în modul de comutare. Tensiunea de la amplificatorul de putere preliminar este furnizată fiecărui tranzistor dintr-o înfășurare separată a transformatorului TV3, iar în fiecare celulă aceste tensiuni sunt antifazate. Din celulele tranzistorului, tensiunea alternativă este furnizată celor trei înfășurări ale transformatorului TV4, unde se adaugă puterea.

De la transformatorul de ieșire, tensiunea este furnizată traductoarelor piezoelectrice AA1, AA2 și AAZ.

Deoarece tranzistoarele funcționează în modul de comutare, tensiunea de ieșire care conține armonici are o formă dreptunghiulară. Pentru a izola prima armonică a tensiunii pe convertoare, o bobină L este conectată în serie cu convertoarele la înfășurarea de ieșire a transformatorului TV4, a cărei inductanță este calculată în așa fel încât, cu propria capacitate a convertoarelor , formează un circuit oscilator acordat la prima armonică de tensiune. Acest lucru vă permite să obțineți o tensiune sinusoidală pe sarcină fără a schimba modul favorabil energetic al tranzistorilor.

Unitatea este alimentată de la rețeaua de curent alternativ cu o tensiune de 220 V cu o frecvență de 50 Hz folosind un transformator de putere TV5, care are o înfășurare primară și trei secundare, dintre care unul servește la alimentarea oscilatorului principal, iar celelalte două servesc la alimentarea etapelor rămase.

Oscilatorul principal este alimentat de un redresor asamblat conform (diodele VD1 și VD2).

Alimentarea treptelor preliminare de amplificare se realizează de la un redresor asamblat după un circuit în punte (diode VD3 - VD6). Al doilea circuit de punte pe diodele VD7 - VD10 alimentează amplificatorul de putere.

În funcție de natura contaminării și a materialelor, trebuie selectat mediul de curățare. În absența fosfatului trisodic, carbonul de sodiu poate fi folosit pentru curățarea pieselor din oțel.

Timpul de curățare într-o baie cu ultrasunete variază de la 0,5 la 3 minute. Temperatura maximă admisă a mediului de spălare este de 90 ° C.

Înainte de a schimba lichidul de spălare, generatorul trebuie oprit, împiedicând funcționarea traductoarelor fără lichid în baie.

Curățarea pieselor în baia cu ultrasunete se efectuează în următoarea secvență: comutatorul de alimentare este setat în poziția „Oprit”, supapa de scurgere a băii este în poziția „Închis”, mediul de spălare este turnat în baia cu ultrasunete. la un nivel de 120 - 130 mm, ștecherul cablului de alimentare este conectat la o rețea de priză electrică cu o tensiune de 220 V.

Instalarea este testată: porniți comutatorul basculant în poziția „Pornit”, în timp ce lampa de semnalizare ar trebui să se aprindă și ar trebui să apară sunetul de lucru al lichidului de cavitație. Apariția cavitației poate fi apreciată și prin formarea de bule mici în mișcare pe traductoarele băii.

După testarea instalației, aceasta trebuie deconectată de la rețea, încărcată în piesele contaminate din baie și începe procesarea.