Informații generale

Unitatea cu ultrasunete UZU-1,6-O este proiectată pentru a curăța elementele de filtrare a metalelor și filtrarea pachetelor de sisteme hidraulice de combustibil și ulei ale aeronavelor, motoarelor de aeronave și echipamentelor de bancă de impurități mecanice, substanțe rășinoase și produse de cocsificare a uleiului.
Unitatea poate curăța pungile filtrante din material X18 N15-PM în conformitate cu tehnologia producătorului pungilor filtrante.

Structura simbolului

UZU4-1,6-O:
UZU - instalare cu ultrasunete;
4 - executare;
1,6 - putere oscilatorie nominală, kW;
О - curățenie;
У, Т2 - categoria de modificare și amplasare climatică
conform GOST 15150-69, temperatura ambiantă
de la 5 la 50 ° C. ї Mediul nu este exploziv, nu conține praf conductiv, nu conține vapori agresivi, gaze care pot perturba funcționarea normală a instalației.
Instalarea respectă cerințele TU16-530.022-79.

Document normativ și tehnic

TU 16-530.022-79

Specificații

Tensiunea unei rețele de alimentare trifazate cu o frecvență de 50 Hz, V - 380/220 Consum de energie, kW, nu mai mult: fără iluminare și încălzitoare - 3,7 cu iluminare și încălzitoare - 12 Frecvența de funcționare a generatorului, kHz - 18 Generator putere de ieșire, kW - 1,6 Eficiența generatorului,%, nu mai puțin - 45 Tensiunea anodică a generatorului, V - 3000 Tensiunea de strălucire a lămpilor generatorului, V - 6,3 Tensiunea de ieșire a generatorului, V - 220 Curent magnetic, A - 18 Curent anod, A - 0,85 Curentul rețelei, A - 0,28 Număr de băi, bucăți - 2 Volumul unei băi, l, nu mai puțin - 20 Timp de încălzire a soluției de spălare în băi de la 5 la 65 ° C fără pornirea generatorului, min, nu mai mult: atunci când funcționează pe 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 forțată cu aer a elementelor de instalare. Timp curățarea cu ultrasunete a unui element de filtrare, min, nu mai mult - 10 Timp pentru a implementa instalația în poziția de funcționare, min, nu mai mult - 35 Timp pentru a vă deplasa la poziția de depozitare, min, nu mai mult - 15 Greutate, kg, nu mai mult - 510
Perioada de garanție este de 18 luni de la data punerii în funcțiune.

Proiectarea și principiul de funcționare

Proiectarea unității cu ultrasunete UZU4-1,6-O (a se vedea figura) este un container mobil, completat în blocuri.

Vedere generală și dimensiuni unitate cu ultrasunete UZU4-1,6-О
Planta are două băi tehnologice. Echipat cu un cărucior pentru rotirea filtrelor și transferul acestora dintr-o baie în alta. În fiecare baie este instalat un traductor magnetostrictiv de tipul PM1-1.6 / 18. Convertorul este răcit prin aer, generatorul este încorporat. Setul de livrare al unității UZU4-1,6-O include: o unitate cu ultrasunete UZU-1,6-O, ​​piese de schimb și accesorii, 1 set, un set de documentație operațională, 1 set.

Această metodă de prelucrare se bazează pe acțiunea mecanică asupra materialului. Se numește ultrasunete, deoarece frecvența impacturilor corespunde gamei de sunete inaudibile (f = 6-10 5 kHz).

Undele sonore sunt vibrații elastice mecanice care se pot propaga numai într-un mediu elastic.

Când o undă sonoră se propagă într-un mediu elastic, particulele de material efectuează vibrații elastice în jurul pozițiilor lor la o viteză numită oscilatorie.

Îngroșarea și subțierea mediului într-o undă longitudinală se caracterizează printr-un exces, așa-numita presiune acustică.

Viteza de propagare a unei unde sonore depinde de densitatea mediului în care se mișcă. Când se propagă într-un mediu material, o undă sonoră transportă energie care poate fi utilizată în procesele tehnologice.

Avantajele tratamentului cu ultrasunete:

Posibilitatea de a obține energie acustică prin diverse tehnici;

Gama largă de aplicații cu ultrasunete (de la dimensionare la sudare, lipire etc.);

Usurinta automatizarii si operarii;

Dezavantaje:

Cost crescut al energiei acustice în comparație cu alte tipuri de energie;

Nevoia de a produce generatoare de vibrații cu ultrasunete;

Nevoia de a fabrica scule speciale cu proprietăți și forme speciale.

Vibrațiile cu ultrasunete sunt însoțite de o serie de efecte care pot fi utilizate ca efecte de bază pentru dezvoltarea diferitelor procese:

Cavitație, adică formarea de bule în lichid și izbucnirea lor.

În acest caz, apar presiuni locale instantanee mari, ajungând la 10 8 N / m2;

Absorbția vibrațiilor ultrasonice de către o substanță, în care o parte din energie este transformată în căldură și o parte este cheltuită pentru schimbarea structurii substanței.

Aceste efecte sunt utilizate pentru:

Separarea moleculelor și a particulelor de diferite mase în suspensii neomogene;

Coagularea (mărirea) particulelor;

Dispersarea (zdrobirea) unei substanțe și amestecarea acesteia cu altele;

Degazarea lichidelor sau topiturilor datorită formării unor bule plutitoare mari.

1.1. Elemente ale instalațiilor cu ultrasunete

Orice instalație cu ultrasunete (USU) include trei elemente principale:

Sursa vibrațiilor cu ultrasunete;

Transformator acustic de viteză (butuc);

Detalii de fixare.

Sursele de vibrații cu ultrasunete (UZK) pot fi de două tipuri - mecanice și electrice.

Mecanica convertește energia mecanică, de exemplu, viteza de mișcare a unui lichid sau a unui gaz. Acestea includ sirenele sau fluierele cu ultrasunete.

Sursele electrice de testare cu ultrasunete convertesc energia electrică în vibrații elastice mecanice cu frecvența corespunzătoare. Există traductoare electrodinamice, magnetostrictive și piezoelectrice.

Cele mai utilizate sunt traductoarele magnetostrictive și piezoelectrice.

Principiul de funcționare a traductoarelor magnetostrictive se bazează pe efectul magnetostrictiv longitudinal, care se manifestă printr-o modificare a lungimii unui corp metalic realizat din materiale feromagnetice (fără a le modifica volumul) sub influența unui câmp magnetic.

Efectul magnetostrictiv al diverse materiale diferit. Nichelul și permendurul (un aliaj de fier cu cobalt) au o magnetostricție ridicată.

Pachetul unui traductor magnetostrictiv este un miez realizat din plăci subțiri, pe care este plasată o înfășurare pentru a excita un câmp electromagnetic alternativ de înaltă frecvență în el.

Principiul de funcționare al traductoarelor piezoelectrice se bazează pe capacitatea unor substanțe de a-și modifica dimensiunile geometrice (grosimea și volumul) într-un câmp electric. Efectul piezoelectric este reversibil. Dacă o placă din material piezoelectric este supusă la compresiune sau deformare a tensiunii, atunci vor apărea sarcini electrice pe marginile acesteia. Dacă elementul piezoelectric este plasat într-o variabilă câmp electric, atunci se va deforma, incitant in mediu inconjurator vibrații cu ultrasunete. O placă vibratoare din material piezoelectric este un traductor electromecanic.

Piezoelementele pe bază de titan de bariu și zirconat de plumb-titan sunt utilizate pe scară largă.

Transformatoarele de viteză acustice (concentratoare de vibrații elastice longitudinale) pot avea formă diferită(fig. 1.1).

Orez. 1.1. Forme de butuc

Acestea servesc pentru a se potrivi parametrii traductorului cu sarcina, pentru a atașa sistemul vibrator și pentru a introduce vibrații cu ultrasunete în zona materialului prelucrat. Aceste dispozitive sunt tije de diferite secțiuni, realizate din materiale cu rezistență la coroziune și cavitație, rezistență la căldură și rezistență la medii agresive.

1.2. Utilizare tehnologică vibrații cu ultrasunete

În industrie, ultrasunetele sunt utilizate în trei domenii principale: acțiune forțată pe material, intensificare și testarea cu ultrasunete proceselor.

Acțiune puternică asupra materialului

Se aplică pentru prelucrare mecanică aliaje dure și superdure, obținând emulsii stabile etc.

Cele mai frecvent utilizate sunt două tipuri de tratament cu ultrasunete la frecvențe caracteristice de 16-30 kHz:

Prelucrare dimensională pe mașini-unelte folosind unelte;

Curățarea în băi cu un mediu lichid.

Principalul mecanism de lucru al aparatului cu ultrasunete este unitatea acustică (Fig. 1.2). Este proiectat pentru a seta instrumentul de lucru în mișcare vibrațională. Unitatea acustică este alimentată de un oscilator electric (de obicei o lampă), la care este conectat înfășurarea 2.

Elementul principal al unității acustice este un convertor magnetostrictiv (sau piezoelectric) al energiei vibrațiilor electrice în energia vibrațiilor elastice mecanice - vibratorul 1.

Orez. 1.2. Unitate acustică de instalare cu ultrasunete

Vibrațiile vibratorului, care sunt prelungite și scurtate variabil cu o frecvență cu ultrasunete în direcția câmpului magnetic al înfășurării, sunt amplificate de un concentrator 4 atașat la capătul vibratorului.

O unealtă de oțel 5 este atașată la concentrator astfel încât să rămână un spațiu între capătul său și piesa de prelucrat 6.

Vibratorul este plasat într-o carcasă de ebonit 3, unde este furnizată apă de răcire curentă.

Unealta trebuie să aibă forma secțiunii de gaură specificate. Un lichid cu cele mai mici boabe de pulbere abrazivă este furnizat în spațiul dintre fața finală a sculei și suprafața piesei de prelucrat care este procesată din duza 7.

Din fața de capăt oscilantă a sculei, boabele abrazive dobândesc o viteză mare, lovesc suprafața piesei și scot cele mai mici așchii din aceasta.

Deși productivitatea fiecărei lovituri este neglijabilă, productivitatea instalației este relativ mare, ceea ce se datorează frecvenței ridicate de vibrații a sculei (16-30 kHz) și numărului mare de boabe abrazive care se deplasează simultan cu o accelerație mare.

Pe măsură ce straturile de material sunt îndepărtate, instrumentul este alimentat automat.

Lichidul abraziv este alimentat în zona de procesare sub presiune și curăță deșeurile de procesare.

Cu ajutorul tehnologiei cu ultrasunete, pot fi efectuate operații precum perforarea, cizelarea, găurirea, tăierea, șlefuirea și altele.

Băile cu ultrasunete (Fig. 1.3) sunt utilizate pentru curățarea suprafețelor Părți metalice din produse de coroziune, pelicule de oxid, uleiuri minerale etc.

Funcționarea unei băi cu ultrasunete se bazează pe utilizarea efectului șocurilor hidraulice locale care apar într-un lichid sub acțiunea ultrasunetelor.

Principiul de funcționare al unei astfel de băi este după cum urmează: piesa de prelucrat (1) este scufundată într-un rezervor (4) umplut cu un mediu detergent lichid (2). Emițătorul de vibrații cu ultrasunete este o diafragmă (5) conectată la un vibrator magnetostrictiv (6) folosind un adeziv (8). Baia este instalată pe o bază (7). Valurile vibrațiilor ultrasonice (3) se propagă în zonă de muncă unde are loc prelucrarea.

Orez. 1.3. Baie cu ultrasunete

Curățarea cu ultrasunete este cea mai eficientă atunci când îndepărtați contaminanții din cavități, depresiuni și canale mici greu accesibile. În plus, această metodă reușește să obțină emulsii stabile ale unor astfel de lichide nemiscibile prin metode convenționale precum apa și uleiul, mercurul și apa, benzenul și altele.

Echipamentele cu ultrasunete sunt relativ scumpe; prin urmare, este fezabil din punct de vedere economic să se utilizeze curățarea cu ultrasunete a pieselor de dimensiuni mici numai în condiții de producție în masă.

Intensificarea proceselor tehnologice

Vibrațiile cu ultrasunete schimbă semnificativ cursul unor procese chimice. De exemplu, polimerizarea la o anumită intensitate a sunetului este mai intensă. Cu o scădere a puterii sunetului, este posibil procesul invers - depolimerizarea. Prin urmare, această proprietate este utilizată pentru a controla reacția de polimerizare. Schimbând frecvența și intensitatea vibrațiilor cu ultrasunete, puteți furniza viteza de reacție necesară.

În metalurgie, introducerea oscilațiilor elastice de frecvență ultrasonică în topituri duce la o zdrobire semnificativă a cristalelor și la o accelerare a formării acumulărilor în timpul cristalizării, o scădere a porozității, o creștere a proprietăților mecanice ale topiturilor solidificate și o scădere în conținutul de gaze din metale.

Controlul proceselor cu ultrasunete

Cu ajutorul vibrațiilor cu ultrasunete, este posibil să monitorizați continuu progresul procesului tehnologic fără a efectua analize de laborator probe. În acest scop, dependența parametrilor undei sonore de proprietăți fizice mediu, apoi prin modificarea acestor parametri după acțiunea asupra mediului, cu suficientă precizie pentru a judeca starea acestuia. De regulă, se utilizează vibrații ultrasonice de intensitate redusă.

Prin schimbarea energiei undei sonore, este posibil să se controleze compoziția diferitelor amestecuri care nu sunt compuși chimici. Viteza sunetului în astfel de medii nu se modifică, iar prezența impurităților în materie suspendată afectează coeficientul de absorbție a energiei sonore. Acest lucru face posibilă determinarea procentului de impurități din materia primă.

Prin reflectarea undelor sonore la interfața dintre medii ("transiluminare" cu un fascicul cu ultrasunete), este posibil să se determine prezența impurităților în monolit și să se creeze dispozitive de diagnosticare cu ultrasunete.

Concluzii: ultrasunetele sunt unde elastice cu o frecvență de vibrații de la 20 kHz la 1 GHz, care nu se aud la urechea umană. Instalațiile cu ultrasunete sunt utilizate pe scară largă pentru prelucrarea materialelor datorate vibrațiilor acustice de înaltă frecvență.

Instalații cu ultrasunete concepute pentru prelucrarea diferitelor piese cu un câmp acustic ultrasonic puternic într-un mediu lichid. Unitățile UZU4-1.6 / 0 și UZU4M-1.6 / 0 permit rezolvarea problemelor de curățare fină a filtrelor de sisteme de combustibil și ulei hidraulic de depozite de carbon, substanțe rășinoase, produse de cocsificare a uleiului etc. Filtrele curățate dobândesc de fapt o a doua viață. Mai mult, pot fi supuse tratamentului cu ultrasunete de mai multe ori. Sunt disponibile și instalații putere redusă Seria UZSU pentru curățarea și tratarea cu ultrasunete a suprafeței diferitelor piese. Procesele de curățare cu ultrasunete sunt necesare în industria electronică, industria de fabricare a instrumentelor, aviația, racheta și tehnologia spațială și oriunde sunt necesare tehnologii de înaltă puritate tehnologică.

Instalații UZU 4-1,6-0 și UZU 4M-1,6-0

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

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

Cu ajutorul celei mai simple instalații cu ultrasunete, este posibil să se arate propagarea ultrasunetelor în diferite medii, reflectarea și refracția ultrasunetelor la interfața a două medii, absorbția ultrasunetelor în diferite substanțe. În plus, este posibil să se arate producția de emulsii de ulei, curățarea pieselor contaminate, sudarea cu ultrasunete, fântâna cu lichid cu ultrasunete, efectele biologice ale vibrațiilor cu ultrasunete.

Fabricarea unei astfel de instalații poate fi realizată în atelierele școlare prin eforturile elevilor seniori.

Setarea pentru demonstrarea experimentelor cu ultrasunete constă dintr-un generator electronic (Fig. 1), un traductor de cuarț al vibrațiilor electrice în ultrasunete și un vas pentru lentile (Fig. 2) pentru focalizarea ultrasunetelor. Sursa de alimentare include doar transformatorul de putere Tr1, deoarece circuitele anodice ale lămpilor generatorului sunt alimentate direct de curent alternativ (fără redresor). Această simplificare nu afectează în mod negativ funcționarea dispozitivului și, în același timp, simplifică semnificativ circuitul și proiectarea acestuia.

Generatorul electronic este realizat conform unui circuit push-pull pe două lămpi 6PZS, conectate conform unui circuit triodic (rețelele ecranului lămpilor sunt conectate la anodi). Circuitul L1C2 este inclus în circuitele anodice ale lămpilor, care determină frecvența oscilațiilor generate, iar bobina este inclusă în circuitele de rețea. părere L2. O mică rezistență R1 este inclusă în circuitele catodice, care determină în mare măsură modul lămpilor.

Fig. 1. Diagramă schematică generator

Semnalul de înaltă frecvență este alimentat către un rezonator de cuarț prin intermediul condensatoarelor de blocare C4 și C5. Cuarțul este plasat într-un suport de cuarț etanș (fig. 2) și conectat la generator cu fire de 1 m.

Orez. 2. Vas pentru lentile și suport de cuarț

În plus față de detaliile luate în considerare, există și condensatori C1 și C3 în circuit, precum și un sufocator Dr1 prin care tensiunea anodică este furnizată anodilor lămpilor. Acest sufocator previne scurtcircuitarea semnalului de înaltă frecvență prin condensatorul C1 și capacitatea interturnă a transformatorului de putere.

Principalele părți ale generatorului de casă sunt bobinele L1 și L2, realizate sub formă de spirale plate. Pentru a le face, trebuie să decupați un șablon din lemn. Două pătrate sunt tăiate dintr-o scândură de 25 cm lățime, care servesc drept obrajii șablonului. În centrul fiecărui obraz, trebuie făcute găuri pentru o tijă metalică cu un diametru de 10-15 mm, iar într-unul dintre obraji, tăiați o gaură sau canelură de 3 mm lățime pentru a atașa cablul bobinei. Un fir este tăiat pe o tijă metalică de la ambele capete și obrajii sunt așezați între două piulițe la o distanță egală cu diametrul firului înfășurat. În acest sens, fabricarea șablonului poate fi considerată completă și începe înfășurarea bobinelor.

Tija metalică este prinsă la un capăt într-un menghină, prima bobină de sârmă (interioară) este așezată între obraji, după care piulițele sunt strânse și înfășurarea continuă. 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 sunt așezate una peste alta pe o traversă din textolit sau plastic (Fig. 3). Pentru a oferi bobinelor mai multă rezistență, adânciturile sunt tăiate în traverse cu un ferăstrău sau un fișier. Pentru a fixa bobinele, una dintre ele trebuie apăsată de sus cu a doua cruce (fără indentări), iar a doua trebuie așezată direct pe placa din sticlă organică, getinax sau plastic, montat pe șasiul metalic al generatorului.

Orez. 3

Suportul de înaltă frecvență este înfășurat pe un cadru din ceramică sau plastic cu diametrul de 30 mm cu fir PELSHO-0,25 mm. Înfășurarea se efectuează în vrac în secțiuni de câte 100 de rotiri. În total, sufocatorul are 300-500 de rotații. În acest design, se folosește un transformator de putere de casă, realizat pe un miez din plăci Sh-33, grosimea setului fiind de 33 mm. Înfășurarea rețelei conține 544 spire de sârmă 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 spire de cablu PEL-0,35. Înfășurarea treptată are 2980 spire de sârmă PEL-0.14 și înfășurarea cu filament a lămpilor - 30 de spire de sârmă PEL-1.0. Un astfel de transformator poate fi înlocuit cu un transformator de putere al mărcii ELS-2, utilizând numai înfășurarea de rețea, înfășurarea cu filament a lămpilor și înfășurarea treptată sau orice transformator de putere cu o capacitate de cel puțin 70 VA și cu o înfășurare treptată, asigurând o sarcină de 470 V pe anodii lămpilor 6ПЗС.

Suportul de cuarț este realizat din bronz conform desenului din Fig. 4. O gaură în formă de L este forată în corp folosind un burghiu cu un diametru de 3 mm pentru a scoate firul l. Un inel de cauciuc e este introdus în corp, care servește la absorbția șocurilor și izolarea cuarțului. Inelul poate fi tăiat dintr-o radieră obișnuită. Inelul de alunecare b este tăiat din folie de alamă grosime 0,2 mm. Acest inel are un suport pentru lipirea firului. Ambele fire și și trebuie să aibă o izolație bună. Sârma este, de asemenea, lipită la flanșa suport O. Nu se recomandă răsucirea firelor împreună.

Fig. 4. Suport cuarț

Vasul obiectivului este format dintr-un cilindru e și un obiectiv ultrasonic b (Fig. 5). Cilindrul este îndoit de pe o placă de plexiglas cu grosimea de 3 mm pe un șablon rotund din lemn cu diametrul de 19 mm.

Fig. 5. Vas cu lentile

Placa este încălzită la flacără până se înmoaie, se îndoaie și se lipesc cu esență de oțet. Cilindrul lipit este legat cu fire și lăsat să se usuce timp de două ore. După aceea, capetele capătului cilindrului sunt nivelate cu hârtie smirghel și firele sunt îndepărtate. Pentru a face o lentilă cu ultrasunete b, trebuie să realizați 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 căldură roșie și răcind încet. După aceea, o gaură cu un diametru de 6 mm este găurită în bilă și un fir interior este tăiat. Pentru a fixa această bilă în mandrina mașinii de găurit, trebuie realizată dintr-o tijă o tijă cu un fir la un capăt.

Fig. 6. Adaptare

O tijă cu o bilă înșurubată este prinsă în mandrina mașinii, mașina este pornită cu viteză medie și, prin apăsarea mingii într-o placă de plexiglas cu grosimea de 10-12 mm, se obține adâncitura sferică necesară. Când mingea se adâncește cu o distanță egală cu raza sa, masina de gaurit opriți-vă și, fără a opri presiunea asupra mingii, răciți-o cu apă. Ca rezultat, se obține o depresiune sferică a lentilei cu ultrasunete în placa de sticlă organică. Un pătrat cu latura de 36 mm este decupat dintr-o placă cu o adâncitură cu ferăstrău, proeminența inelară formată în jurul adânciturii este nivelată cu hârtie smirghie cu granulație fină și placa este măcinată de jos, astfel încât un fund de 0,2 mm rămășițe groase în centrul adânciturii. Apoi, locurile zgâriată cu șmirghel sunt șlefuite până la transparență strung tăiați colțurile astfel încât locașul sferic să rămână în centrul plăcii. Pe partea inferioară a plăcii, este necesar să se realizeze o proeminență cu o înălțime de 3 mm și un diametru de 23,8 mm pentru a centra obiectivul pe suportul de cuarț.

După ce a umezit abundent unul dintre capetele capătului cilindrului cu esență de oțet 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 într-un vas lipit, sunt găurite trei găuri pentru șuruburile 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 din material izolator. După fabricarea acestor piese și instalarea generatorului, puteți începe configurarea dispozitivului, care de obicei se reduce la reglarea circuitului L1C2 pentru a rezona 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 până la strălucire. Puneți cu grijă o placă de cuarț deasupra inelului de alunecare și, aruncând câteva picături de ulei de transformator pe marginile plăcii, înșurubați capacul d astfel încât să apese placa de cuarț. Pentru a indica vibrațiile cu ultrasunete, adânciturile a și d de pe capac sunt umplute cu ulei de transformator sau kerosen. După ce ați pornit alimentarea și ați încălzit un minut, rotiți butonul de reglare și obțineți rezonanță între oscilațiile generatorului de plăci de cuarț. În momentul rezonanței, se observă umflarea maximă a lichidului turnat în adâncul de pe capac. După configurarea generatorului, puteți începe să demonstrați experimentele.

Proiectare generator.

Una dintre cele mai eficiente demonstrații este crearea unei fântâni de lichid sub influența vibrațiilor cu ultrasunete. Pentru a obține o fântână de lichid, este necesar să plasați vasul „lentilelor” peste suportul de cuarț, astfel încât să nu se formeze nicio acumulare de bule de aer între fundul vasului „lentilei” și placa de cuarț. Apoi ar trebui să turnați apă potabilă obișnuită în vasul obiectivului și la un minut după ce ați pornit generatorul, a fantana cu ultrasunete... Înălțimea fântânii poate fi modificată cu șuruburile de reglare, după ce ați reglat anterior generatorul folosind condensatorul C2. Cu setarea corectă a întregului sistem, puteți obține o fântână de apă 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 transformatorului este turnat în vasul „lentilelor” în loc de apă, atunci fântâna va crește în mod vizibil în înălțime. Observarea continuă a fântânii poate fi efectuată până când nivelul lichidului din vasul „lentilelor” scade la 20 mm. Pentru observarea pe termen lung a fântânii, aceasta trebuie protejată cu un tub de sticlă B, de-a lungul pereților interiori, din care lichidul care se scurge poate curge înapoi.

Atunci când vibrațiile cu ultrasunete sunt aplicate unui lichid, se formează bule microscopice în acesta (fenomen de cavitație), care este însoțit 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 așezați un pește mic sau dafnia "într-un vas" cu apă, atunci după 1-2 minute de iradiere cu ultrasunete vor muri. Proiecția vasului „lentilă” cu apă pe ecran face posibilă observarea tuturor proceselor acestei experiențe în ordine într-un public larg (Fig. 8).

Fig. 8. Acțiunea biologică a vibrațiilor ultrasonice.

Folosind dispozitivul descris, este posibil să se demonstreze utilizarea ultrasunetelor pentru curățarea pieselor mici de contaminare. Pentru a face acest lucru, o bază mică (o roată dințată, o bucată de metal etc.), unsă abundent cu grăsime, este plasată în baza fântânii de lichid. Fântâna va scădea semnificativ și se poate opri cu totul, dar partea contaminată este curățată treptat. Trebuie remarcat faptul că curățarea pieselor cu ultrasunete necesită utilizarea unor generatoare mai puternice, prin urmare, este imposibil să curățați întreaga parte contaminată într-o perioadă scurtă de timp și este necesar să vă limitați doar la curățarea câtorva dinți.

Folosind fenomenul de cavitație, se poate obține o emulsie de ulei. Pentru aceasta, apa este turnată în vasul "lentilelor" și se adaugă puțin ulei de transformator de sus. Pentru a evita stropirea emulsiei, acoperiți vasul lentilei cu conținutul cu sticlă. Când generatorul este pornit, se formează o fântână de apă și ulei. După 1-2 minute. iradiere, în vasul lentilei se formează o emulsie lăptoasă stabilă.

Se știe că propagarea vibrațiilor ultrasonice în apă poate fi făcută vizibilă și poate demonstra clar unele dintre proprietățile ultrasunetelor. Acest lucru necesită o cadă cu fundul transparent și plat și cât mai mare posibil, cu o înălțime laterală de cel puțin 5-6 cm. Cada este așezată deasupra deschiderii în masa demonstrativă, astfel încât întregul fund transparent să poată fi iluminat de jos . Pentru iluminat, este bine să folosiți un bec auto de șase volți ca sursă de lumină punctuală pentru a proiecta procesele studiate pe tavanul publicului (Fig. 9).

Fig. 9. Refracția și reflexia undelor ultrasonice.

Puteți utiliza, de asemenea, un bec obișnuit de iluminat de mică putere. Apa este turnată în baie, astfel încât placa de cuarț din suportul de cuarț, atunci când este așezată vertical, să fie complet scufundată în ea. După aceea, puteți porni generatorul și, deplasând suportul de cuarț dintr-o poziție verticală în una înclinată, puteți observa propagarea fasciculului ultrasonic în proiecția de pe tavanul auditoriului. În acest caz, suportul de cuarț poate fi ținut de firele l și c conectate la acesta sau poate fi fixat preliminar într-un suport special, cu ajutorul căruia puteți modifica ușor unghiurile de incidență ale fasciculului ultrasonic în verticală și orizontală. avioane, respectiv. Fasciculul ultrasonic este observat sub formă de pete de lumină situate de-a lungul propagării vibrațiilor ultrasonice în apă. Plasând un obstacol în calea de propagare a fasciculului ultrasonic, se poate observa reflexia și refracția fasciculului.

Instalația descrisă permite efectuarea altor experimente, a căror natură depinde de programul studiat și de echipamentul clasei. Sarcina generatorului poate include plăci 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. În prezența plăcilor pentru alte frecvențe, este necesar să se schimbe numărul de rotații în inductoare (crește pentru frecvențe sub 0,5 MHz și scade pentru frecvențe peste 4,5 MHz). Când convertiți circuitul oscilant și bobina de feedback la o frecvență de 15 kHz, în loc de cuarț, orice traductor magnetostrictiv cu o putere de cel mult 60 VA poate fi pornit

Titularii brevetului RU 2286216:

Invenția se referă la dispozitive pentru curățarea cu ultrasunete și prelucrarea suspensiilor în câmpuri acustice puternice, în special pentru dizolvare, emulsificare, dispersie, precum și dispozitive pentru recepția și transmiterea vibrațiilor mecanice folosind efectul magnetostricției. Instalația conține un traductor magnetostrictiv cu tijă cu ultrasunete, o cameră de lucru realizată sub formă de țeavă cilindrică metalică și un ghid de undă acustic, al cărui capăt emițător este conectat ermetic la fundul țevii cilindrice prin intermediul unui inel de etanșare elastic, iar capătul de recepție al acestui ghid de undă este conectat rigid acustic la suprafața emițătoare a traductorului cu tijă cu ultrasunete ... În instalație este introdus suplimentar un emițător magnetostrictiv inelar, al cărui circuit magnetic este presat rigid acustic pe tubul camerei de lucru. Instalare cu ultrasunete formează un câmp acustic cu două frecvențe în mediul lichid prelucrat, care asigură o creștere a intensificării procesului tehnologic fără a reduce calitatea produsului final. 3 C.p. f-ly, 1 dwg.

Invenția se referă la dispozitive pentru curățarea cu ultrasunete și prelucrarea suspensiilor în câmpuri acustice puternice, în special pentru dizolvare, emulsificare, dispersie, precum și dispozitive pentru recepția și transmiterea vibrațiilor mecanice folosind efectul magnetostricției.

Un dispozitiv este cunoscut pentru introducerea vibrațiilor ultrasonice într-un lichid (brevetul DE nr. 3815925, B 08 B 3/12, 1989) prin intermediul unui senzor cu ultrasunete, care este fixat cu un con care emite sunet utilizând o flanșă izolatoare ermetic în zona inferioară în interiorul băii lichide.

Cel mai apropiat soluție tehnică la propusă este o instalație cu ultrasunete de tipul UZVD-6 (A.V. Donskoy, OKKeller, G.S.Kratysh "Instalații electrotehnice cu ultrasunete", Leningrad: Energoizdat, 1982, p. 169), care conține un traductor cu ultrasunete cu tijă, o cameră de lucru realizată în formă de țeavă cilindrică metalică și un ghid de undă acustic, al cărui capăt emițător este conectat ermetic la partea inferioară a țevii cilindrice prin intermediul unui inel de etanșare elastic, iar capătul de recepție al acestui ghid de undă este conectat rigid acustic la emițător suprafața traductorului cu ultrasunete a tijei.

Dezavantajul instalațiilor ultrasunete cunoscute identificate este că camera de lucru are o singură sursă de vibrații ultrasonice, care sunt transmise către acesta din traductorul magnetostrictiv prin capătul ghidului de undă, ale cărui proprietăți mecanice și parametrii acustici determină radiația maximă admisibilă intensitate. Adesea, intensitatea radiației primite de vibrațiile cu ultrasunete nu poate satisface cerințele procesului tehnologic în raport cu calitatea produsului final, ceea ce face necesară prelungirea timpului de tratament cu ultrasunete al mediului lichid și duce la o scădere a intensitatea procesului tehnologic.

Astfel, dispozitivele cu ultrasunete, analogice și prototipul invenției revendicate identificate în cursul căutării brevetului, atunci când sunt implementate, nu asigură obținerea rezultatului tehnic, care constă în creșterea intensificării procesului tehnologic fără a reduce calitatea produsul final.

Invenția propusă rezolvă problema creării unei instalații cu ultrasunete, a cărei implementare asigură realizarea rezultatului tehnic, care constă în creșterea intensificării procesului tehnologic fără a reduce calitatea produsului final.

Esența invenției constă în faptul că într-o instalație cu ultrasunete care conține un traductor cu ultrasunete cu tijă, o cameră de lucru realizată sub formă de țeavă cilindrică metalică și un ghid de undă acustic, al cărui capăt emițător este conectat ermetic la fundul conducta cilindrică prin intermediul unui inel de etanșare elastic și capătul de recepție al acestui ghid de undă conectat rigid acustic la suprafața emițătoare a traductorului cu ultrasunete a tijei; în plus, este introdus un emițător magnetostrictiv inelar, al cărui circuit magnetic este acustic rigid presat pe tubul camerei de lucru. În plus, un inel de etanșare elastic este atașat la capătul radiant al ghidului de undă în zona ansamblului de deplasare. În acest caz, capătul inferior al circuitului magnetic al radiatorului inelar este situat în același plan cu capătul radiant al ghidului de undă acustic. Mai mult, suprafața capătului radiant al ghidului de undă acustic este făcută concavă, sferică, cu o rază a sferei egală cu jumătate din lungimea circuitului magnetic al emițătorului magnetostrictiv inelar.

Rezultatul tehnic se obține după cum urmează. Un traductor cu ultrasunete cu tijă este o sursă de vibrații cu ultrasunete care asigură parametrii necesari câmpul acustic din camera de lucru a instalației pentru efectuarea procesului tehnologic, care asigură intensificarea și calitatea produsului final. Un ghid de undă acustic, al cărui capăt emițător este conectat ermetic la partea inferioară a țevii cilindrice, iar capătul receptor al acestui ghid de undă este conectat rigid acustic la suprafața emițătoare a traductorului cu tijă cu ultrasunete, asigură transmiterea vibrațiilor ultrasonice în mediu lichid prelucrat al camerei de lucru. În acest caz, etanșeitatea și mobilitatea conexiunii sunt asigurate datorită faptului că capătul radiant al ghidului de undă este conectat la partea inferioară a tubului camerei de lucru prin intermediul unui inel elastic de etanșare. Mobilitatea conexiunii oferă posibilitatea transferării vibrațiilor mecanice din traductor prin ghidul de undă în camera de lucru, în mediul procesat lichid, posibilitatea efectuării procesului tehnologic și, în consecință, obținerea rezultatului tehnic necesar.

În plus, în instalația revendicată, inelul de etanșare elastic este fixat la capătul emițător al ghidului de undă în zona nodului de deplasare, spre deosebire de prototip, în care este instalat în zona antinodului de deplasare. Ca urmare, în instalația conform prototipului, inelul O amortizează vibrațiile și reduce factorul Q al sistemului vibrator și, în consecință, reduce intensitatea procesului tehnologic. În instalația declarată, inelul O este instalat în zona unității de deplasare, deci nu afectează sistemul vibrator. Acest lucru vă permite să treceți mai multă putere prin ghidul de undă în comparație cu prototipul și, prin urmare, să creșteți intensitatea radiației, prin urmare, să vă intensificați proces tehnologic fără a compromite calitatea produsului final. În plus, deoarece în instalația revendicată inelul O este instalat în zona ansamblului, adică în zona de deformări zero, nu se prăbușește din vibrații, păstrează mobilitatea conexiunii capătului radiant al ghidului de undă cu partea de jos conducte ale camerei de lucru, care vă permite să mențineți intensitatea radiației. În prototip, inelul de etanșare este instalat în zona de deformare maximă a ghidului de undă. Prin urmare, inelul se prăbușește treptat din vibrații, ceea ce reduce treptat intensitatea radiației, apoi rupe etanșeitatea conexiunii și perturbă funcționarea instalației.

Utilizarea unui emițător magnetostrictiv inelar permite realizarea unei puteri de conversie ridicate și a unei zone de radiație semnificative (A.V. Donskoy, OK Keller, G.S. intensificarea procesului tehnologic fără a reduce calitatea produsului final.

Deoarece conducta este cilindrică, iar emițătorul magnetostrictiv introdus în instalație este inelar, este posibil să apăsați circuitul magnetic pe suprafața exterioară a conductei. Când tensiunea de alimentare este aplicată înfășurării firului magnetic, are loc un efect magnetostrictiv în plăci, ceea ce duce la deformarea plăcilor inelare ale circuitului magnetic în direcția radială. În acest caz, datorită faptului că țeava este realizată din metal, iar circuitul magnetic este presat rigid acustic pe țeavă, deformarea plăcilor inelare ale circuitului magnetic este transformată în vibrații radiale ale peretelui conductei. Ca rezultat, vibrațiile electrice ale generatorului excitant al emițătorului magnetostrictiv inelar sunt transformate în vibrații mecanice radiale ale plăcilor magnetostrictive și datorită conexiunii rigide acustic a planului de radiație al circuitului magnetic cu suprafața țevii, vibrațiile mecanice sunt transmis prin pereții conductelor în mediul lichid prelucrat. În acest caz, sursa vibrațiilor acustice din mediul lichid prelucrat este peretele interior al tubului cilindric al camerei de lucru. Ca rezultat, un câmp acustic cu o a doua frecvență de rezonanță se formează în instalația revendicată în mediul lichid tratat. În acest caz, introducerea unui emițător magnetostrictiv inelar în instalația revendicată crește, în comparație cu prototipul, aria suprafeței emițătoare: suprafața emițătoare a ghidului de undă și o parte a peretelui interior al camerei de lucru, pe suprafața exterioară a căreia este presat un emițător magnetostrictiv inelar. O creștere a suprafeței radiante crește intensitatea câmpului acustic în camera de lucru și, prin urmare, face posibilă intensificarea procesului tehnologic fără a reduce calitatea produsului final.

Amplasarea capătului inferior al circuitului magnetic al radiatorului inelar în același plan cu capătul radiant al ghidului de undă acustic este cea mai bună opțiune Deoarece plasarea sa sub capătul radiant al ghidului de undă duce la formarea unei zone moarte (stagnante) pentru traductorul inelar (radiator inelar - țeavă). Plasarea capătului inferior al circuitului magnetic al radiatorului inelar deasupra capătului radiant al ghidului de undă reduce eficiența convertorului inelar. Ambele opțiuni conduc la o scădere a intensității efectului câmpului acustic total asupra mediului lichid procesat și, în consecință, la o scădere a intensificării procesului tehnologic.

Deoarece suprafața emitentă a emițătorului magnetostrictiv inelar este un perete cilindric, energia sonoră este focalizată, adică concentrația câmpului acustic este creată de-a lungul liniei axiale a țevii, pe care este apăsat nucleul magnetic al emițătorului. Deoarece suprafața emițătoare a traductorului cu ultrasunete este realizată sub forma unei sfere concavă, această suprafață emițătoare concentrează și energia sonoră, dar în apropierea unui punct care se află pe linia centrală a țevii. Astfel, la diferite distanțe focale, focarele ambelor suprafețe emitente coincid, concentrând energie acustică puternică într-un volum mic al camerei de lucru. Deoarece capătul inferior al circuitului magnetic al radiatorului inelar este situat în același plan cu capătul radiant al ghidului de undă acustic, în care sfera concavă este realizată cu o rază egală cu jumătate din lungimea circuitului magnetic al magnetostricției inelare. radiator, punctul de focalizare al energiei acustice se află în mijlocul liniei axiale a conductei, adică în centrul camerei de lucru a instalației, energia puternică acustică este concentrată într-un volum mic („Ultrasound. Little Encyclopedia”, redacția șefă a I.P. Golyanin, Moscova: Enciclopedia sovietică, 1979, pp. 367-370). În zona de focalizare a energiilor acustice ale ambelor suprafețe emitente, intensitatea efectului câmpului acustic asupra mediului lichid procesat este de sute de ori mai mare decât în ​​alte zone ale camerei. Se creează un volum local cu o intensitate puternică de expunere la câmp. Datorită intensității puternice locale a impactului, chiar și materialele dificil de prelucrat sunt distruse. În plus, în acest caz, ultrasunetele puternice sunt deviate de pe pereți, ceea ce protejează pereții camerei de distrugerea și contaminarea materialului prelucrat de produsul distrugerii pereților. Astfel, făcând suprafața capătului emițător al ghidului de undă acustic concav, sferic, cu o rază a sferei egală cu jumătate din lungimea circuitului magnetic al emițătorului magnetostrictiv inelar, crește intensitatea impactului câmpului acustic asupra mediului lichid procesat, și, prin urmare, oferă o intensificare a procesului tehnologic fără a reduce calitatea produsului final.

Așa cum se arată mai sus, în instalația revendicată, în mediul lichid tratat se formează un câmp acustic cu două frecvențe rezonante. Prima frecvență de rezonanță este determinată de frecvența de rezonanță a traductorului magnetostrictiv al tijei, a doua - de frecvența de rezonanță a emițătorului magnetostrictiv inelar apăsat pe tubul camerei de lucru. Frecvența de rezonanță a emițătorului magnetostrictiv inelar este determinată de expresia lcp = λ = c / fres, unde lcp este lungimea liniei centrale a circuitului magnetic al emițătorului, λ este lungimea de undă din materialul circuitului magnetic, c este viteza vibrațiilor elastice din materialul circuitului magnetic, fres este frecvența de rezonanță a emițătorului (A. Donskoy, OKKeller, G.S.Kratysh "Instalații electrotehnice cu ultrasunete", Leningrad: Energoizdat, 1982, p. 25). Cu alte cuvinte, a doua frecvență rezonantă a instalației este determinată de lungimea liniei centrale a circuitului magnetic inelar, care la rândul său este determinată de diametrul exterior al tubului camerei de lucru: cu cât linia centrală a circuitului magnetic este mai lungă. , cu atât a doua frecvență rezonantă a instalației este mai mică.

Prezența a două frecvențe rezonante în instalația declarată permite intensificarea procesului tehnologic fără a reduce calitatea produsului final. Acest lucru este explicat după cum urmează.

Sub influența unui câmp acustic în mediul lichid prelucrat, apar fluxuri acustice - fluxuri staționare de vortex ale unui lichid care apar într-un câmp sonor liber neomogen. În instalația declarată în mediul lichid procesat, se formează două tipuri de unde acustice, fiecare cu propria frecvență de rezonanță: o undă cilindrică se propagă radial din suprafața interioară conducte (camera de lucru), iar unda plană se propagă de-a lungul camerei de lucru de jos în sus. Prezența a două frecvențe de rezonanță îmbunătățește efectul fluxurilor acustice asupra mediului lichid procesat, deoarece la fiecare frecvență de rezonanță se formează propriile fluxuri acustice, care amestecă intens lichidul. Acest lucru duce, de asemenea, la o creștere a turbulenței fluxurilor acustice și la o amestecare și mai intensă a lichidului procesat, care crește intensitatea efectului câmpului acustic asupra mediului lichid procesat. Ca urmare, procesul tehnologic este intensificat fără a reduce calitatea produsului final.

În plus, sub influența câmpului acustic în mediul lichid procesat, apare cavitația - formarea rupturilor mediului lichid acolo unde există o scădere locală a presiunii. Ca rezultat al cavitației, se formează bule de cavitație vapori-gaze. Dacă câmpul acustic este slab, bulele rezonează, pulsează în câmp. Dacă câmpul acustic este puternic, bula se prăbușește după perioada undei sonore (caz ideal), deoarece se încadrează în regiunea de înaltă presiune creată de acest câmp. Când bulele se prăbușesc, generează perturbări hidrodinamice puternice în mediul lichid, radiații intense ale undelor acustice și provoacă distrugerea suprafețelor solidelor care se învecinează cu lichidul cavitat. În instalația revendicată, câmpul acustic este mai puternic decât câmpul acustic al instalației prototip, ceea ce se explică prin prezența a două frecvențe rezonante în acesta. Ca urmare, în instalația revendicată, probabilitatea de prăbușire a bulelor de cavitație este mai mare, ceea ce sporește efectele de cavitație și crește intensitatea impactului câmpului acustic asupra mediului lichid procesat și, prin urmare, oferă o intensificare a procesului tehnologic fără reducerea calității produsului final.

Cu cât frecvența de rezonanță a câmpului acustic este mai mică, cu atât bula este mai mare, deoarece perioada la frecvența joasă este mare, iar bulele au timp să crească. Viața unei bule în timpul cavitației este o perioadă de frecvență. Când bula se prăbușește, creează o presiune puternică. Cu cât bula este mai mare, cu atât mai mult presiune ridicata este creat atunci când este lovit. În instalația cu ultrasunete declarată, datorită sunetului cu două frecvențe al lichidului procesat, bulele de cavitație diferă ca dimensiune: cele mai mari sunt rezultatul expunerii la un mediu lichid de joasă frecvență, iar cele mici - de înaltă frecvență. Când curățați suprafețele sau prelucrați o suspensie, bule mici pătrund în fisuri și cavități de particule solide și, prăbușind, formează efecte de micro-șoc, slăbind integritatea unei particule solide din interior. Bulele mai mari, care se prăbușesc, provoacă formarea de microfisuri noi în particule solide, slăbind și mai mult legăturile mecanice din ele. Particulele solide sunt distruse.

Când se emulsionează, se dizolvă și se amestecă, bulele mari distrug legăturile intermoleculare din componentele amestecului viitor, scurtând lanțurile și formează condiții pentru bulele mici pentru distrugerea ulterioară a legăturilor intermoleculare. Drept urmare, intensificarea procesului tehnologic crește fără a reduce calitatea produsului final.

În plus, în instalația revendicată, ca urmare a interacțiunii undelor acustice cu frecvențe de rezonanță diferite în mediul lichid procesat, bătăile apar datorită suprapunerii a două frecvențe (principiul suprapunerii), care determină o creștere instantanee bruscă a amplitudinea presiunii acustice. În astfel de momente, puterea de impact a undei acustice poate fi de câteva ori mai mare decât puterea specifică a instalației, ceea ce intensifică procesul tehnologic și nu numai că nu reduce, ci îmbunătățește calitatea produsului final. În plus, o creștere bruscă a amplitudinii presiunii acustice facilitează furnizarea de nuclee de cavitație către zona de cavitație; cavitația crește. Bule de cavitație, formându-se în pori, nereguli, fisuri de suprafață solidîn suspensie formează curenți acustici locali care amestecă intens lichidul în toate microvolumele, ceea ce face posibilă și intensificarea procesului tehnologic fără a reduce calitatea produsului final.

Astfel, din cele de mai sus rezultă că instalația cu ultrasunete revendicată, datorită posibilității de a forma un câmp acustic cu două frecvențe în mediul lichid tratat, atunci când este implementată, asigură obținerea rezultatului tehnic, care constă în creșterea intensificării proces tehnologic fără reducerea calității produsului final: rezultatele curățării suprafețelor, dispersarea componentelor solide într-un lichid, procesul de emulsificare, amestecare și dizolvare a componentelor mediului lichid.

Desenul prezintă instalația cu ultrasunete declarată. Instalația cu ultrasunete conține un traductor magnetostrictiv cu tijă cu ultrasunete 1 cu o suprafață emitentă 2, un ghid de undă acustic 3, o cameră de lucru 4, un miez magnetic 5 al unui emițător magnetostrictiv inelar 6, un inel elastic de etanșare 7, un știft 8. Găurile 9 sunt prevăzut în miezul magnetic 5 pentru efectuarea unei înfășurări de excitație (nu este prezentat) ... Camera de lucru 4 este realizată sub formă de țeavă cilindrică, de exemplu, din oțel. Într-un exemplu de instalare, ghidul de undă 3 este realizat sub forma unui con trunchiat, în care capătul emițător 10 prin intermediul unui inel elastic de etanșare 7 este conectat ermetic la partea inferioară a tubului camerei de lucru 4, iar capătul de recepție 11 este conectat axial printr-un știft 8 la suprafața emițătoare 2 a convertorului 1. Nucleul magnetic 5 realizat sub forma unui pachet de plăci magnetostrictive sub formă de inele și presat acustic rigid pe conducta camera de lucru 4; în plus, circuitul magnetic 5 este prevăzut cu o înfășurare de excitație (neprezentată).

Un inel de etanșare elastic 7 este fixat pe capătul emițător 10 al ghidului de undă 3 în zona unității de deplasare. În acest caz, capătul inferior al circuitului magnetic 5 al radiatorului inelar 6 este situat în același plan cu capătul radiant 10 al ghidului de undă acustic 3. Mai mult, suprafața capătului radiant 10 al ghidului de undă acustic 3 este realizată concav, sferic, cu o rază a sferei egală cu jumătate din lungimea circuitului magnetic 5 al radiatorului magnetostrictiv inelar 6.

Ca traductor cu ultrasunete cu tijă, de exemplu, poate fi utilizat un traductor cu ultrasunete magnetostrictiv de tip PMS-15A-18 (BT3.836.001 TU) sau PMS-15-22 9SYUIT.671.119.003 TU). Dacă procesul tehnologic necesită frecvențe mai mari: 44 kHz, 66 kHz etc., atunci traductorul cu tijă se bazează pe piezoceramică.

Circuitul magnetic 5 poate fi realizat dintr-un material cu stricție negativă, de exemplu, din nichel.

Instalarea cu ultrasunete funcționează după cum urmează. Tensiunile de alimentare sunt aplicate înfășurărilor de excitație ale convertorului 1 și emițătorului magnetostrictiv inelar 6. Camera de lucru 4 este umplută cu mediul lichid 12 care trebuie tratat, de exemplu, pentru a efectua dizolvarea, emulsificarea, dispersia sau este umplută cu un mediu lichid în care sunt așezate piese pentru curățarea suprafețelor. După aplicarea tensiunii de alimentare în camera de lucru 4, în mediul lichid 12 se formează un câmp acustic cu două frecvențe de rezonanță.

Sub influența câmpului acustic generat cu două frecvențe în mediul tratat 12, apar fluxuri acustice și cavitație. În același timp, așa cum se arată mai sus, bulele de cavitație diferă ca mărime: cele mai mari sunt rezultatul expunerii la un mediu lichid de frecvență joasă, iar cele mici - de înaltă frecvență.

Într-un mediu lichid cavitativ, de exemplu, atunci când dispersează sau curăță suprafețe, bule mici pătrund în fisuri și cavități ale componentului solid al amestecului și, prăbușind, formează efecte de micro-șoc, slăbind integritatea particulelor solide din interior. Bulele de dimensiuni mai mari, care se prăbușesc, rup particula slăbită din interior în fracții mici.

În plus, ca urmare a interacțiunii undelor acustice cu diferite frecvențe de rezonanță, apar bătăi, ducând la o creștere bruscă instantanee a amplitudinii presiunii acustice (la șoc acustic), ceea ce duce la distrugerea și mai intensă a straturilor pe suprafață care trebuie curățată și la zdrobire și mai mare a fracțiilor solide în lichidul tratat.mediu la primirea unei suspensii. În același timp, prezența a două frecvențe rezonante mărește turbulența fluxurilor acustice, ceea ce contribuie la amestecarea mai intensă a mediului lichid procesat și la distrugerea mai intensă a particulelor solide atât pe suprafața piesei, cât și în suspensie.

În timpul emulsificării și dizolvării, bulele mari de cavitație distrug legăturile intermoleculare din componentele amestecului viitor, scurtând lanțurile și formează condiții pentru bulele mici de cavitație pentru distrugerea ulterioară a legăturilor intermoleculare. O undă de șoc acustică și turbulența crescută a fluxurilor acustice, care sunt rezultatul sondării cu două frecvențe a mediului lichid tratat, distrug, de asemenea, legăturile intermoleculare și intensifică procesul de amestecare a mediului.

Ca urmare a efectului combinat al factorilor de mai sus asupra mediului lichid prelucrat, procesul tehnologic efectuat este intensificat fără a reduce calitatea produsului final. După cum au arătat testele, în comparație cu prototipul, puterea specifică a convertorului revendicat este de două ori mai mare.

Pentru a spori efectul de cavitație în instalație, poate fi asigurată o presiune statică crescută, care poate fi implementată similar prototipului (A.V. Donskoy, OKKeller, G.S.Kratysh "Ultrasonic Electrotechnological Installations", Leningrad: Energoizdat, 1982, p. 169): un sistem de conducte conectat la volumul intern al camerei de lucru; cilindru de aer comprimat; supapă de siguranță și manometru. În acest caz, camera de lucru trebuie să fie echipată cu un capac etanș.

1. Instalație cu ultrasunete care conține un traductor cu ultrasunete cu tijă, o cameră de lucru realizată sub formă de tub cilindric metalic și un ghid de undă acustic, al cărui capăt emițător este conectat ermetic la fundul tubului cilindric prin intermediul unui inel de etanșare elastic. , iar capătul de recepție al acestui ghid de undă este conectat rigid acustic la traductorul cu ultrasunete al tijei de suprafață emițătoare, caracterizat prin aceea că în instalație este introdus suplimentar un emițător magnetostrictiv inelar, al cărui circuit magnetic este presat acustic rigid pe tubul camerei de lucru .

2. Instalație conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că inelul elastic de etanșare este fixat la capătul radiant al ghidului de undă în zona unității de deplasare.

3. Instalație conform revendicării 2, caracterizată prin aceea că capătul inferior al circuitului magnetic al radiatorului inelar este situat în același plan cu capătul radiant al ghidului de undă acustic.

4. Instalație conform revendicării 3, caracterizată prin aceea că suprafața capătului radiant al ghidului de undă acustic este concavă, sferică, cu o rază a sferei egală cu jumătate din lungimea circuitului magnetic al emițătorului magnetostrictiv inelar.