Способ ультразвуковой очистки ленточных изделий и установка для его осуществления

Группа изобретений относится к области технологического использования ультразвука, а именно к очистке от жировых и механических загрязнений непрерывно движущейся ленты, и может найти применение в черной и цветной металлургии. В способе ленточное изделие перемещают относительно излучающей поверхности ультразвуковых преобразователей и на поверхность обрабатываемого изделия подают жидкость для промывки, причем волновое движение потока жидкости синфазно с частотой ультразвукового генератора обеспечивают через коллектор, выполненный в виде форсунки, центральная ось которой в рабочем состоянии направлена тангенциально к поверхности обрабатываемого изделия, вектор ультразвуковых колебаний преобразователей направлен под углом 90±45° к центральной оси форсунки, а расстояние от поверхности преобразователей до поверхности ленточного изделия кратно половине длины волны ультразвуковых колебаний в жидкости для промывки. Устройство для осуществления способа содержит ванну с жидкостью для промывки, ультразвуковые преобразователи, закрепленные на опорной раме, причем ультразвуковые преобразователи смонтированы в единый блок, содержащий как минимум два преобразователя, при этом опорная рама оснащена механизмом перемещения перпендикулярно поверхности ленточных изделий, а расстояние от поверхности преобразователей до поверхности ленточного изделия кратно половине длины волны ультразвуковых колебаний в жидкости для промывки. Жидкость подают через коллектор, выполненный в виде форсунки, центральная ось которой в рабочем состоянии направлена тангенциально к поверхности обрабатываемого изделия, вектор ультразвуковых колебаний преобразователей направлен под углом 90±45° к центральной оси форсунки. Группа изобретений обеспечивает уменьшение потребляемой мощности генератора при сохранении удельной мощности ультразвукового преобразователя, а также улучшение качества очистки. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области технологического использования ультразвука, а именно к устройствам для очистки от жировых и механических загрязнений непрерывно движущейся ленты, и может найти применение в черной и цветной металлургии.

Известен способ ультразвуковой очистки ленточных изделий, заключающийся в том, что с целью повышения эффективности очистки, в процессе очистки движущуюся ленту обрабатывают протиром (см. авт. свидетельство СССР №1123748, кл. В 08 В 3/12, от 1982).

Недостатком такого способа является то, что материал протира при прижиме его к обрабатываемой поверхности \засаливается\, что приводит к снижению эффективности от его использования и, как следствие, к ухудшению качества очистки при обработке быстродвижущейся ленты.

По технической сущности наиболее близким к предложенному способу является способ ультразвуковой очистки ленточных изделий, при котором изделия перемещают относительно излучающей поверхности ультразвукового преобразователя, а в процессе очистки протир прижимают к излучающей поверхности ультразвукового преобразователя (см. авт. свидетельство СССР №1348011, кл. В 08 В 3/12, от 17.07.84).

Недостатком известного способа является то, что протир прижимается к излучающей поверхности ультразвукового преобразователя, а известно (см. \Ультразвуковая технология\ под ред. Б.А.Аграната. М.: Металлургия, 1974), что волокнистые материалы (войлок, фетр и т.п.), даже пропитанные моющей жидкостью, не являются проводниками акустического воздействия ультразвуковых колебаний. Данное обстоятельство приводит к увеличению потребляемой мощности ультразвукового генератора и ухудшению качества очистки.

Известно устройство для ультразвуковой очистки ленточного материала, включающее ванну для рабочей жидкости с ультразвуковыми преобразователями, направляющими валками, рамой с направляющим роликом, размещенной в ванне с возможностью возвратно-поступательного движения в вертикальной плоскости. Трубопроводы с форсунками размещены относительно ленты по обе стороны, причем один трубопровод закреплен консольно с возможностью поворота в вертикальной плоскости (см. авт. свидетельство СССР №617087, кл. В 08 В 3/12, от 27.12.76).

Недостатком такого устройства является некачественная очистка трудноудаляемых загрязнений при обработке быстродвижущейся ленты.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является установка для ультразвуковой очистки изделий типа лент, содержащая ванну с рабочей жидкостью, оснащенную ультразвуковыми преобразователями, закрепленными на опорной раме, в которой перемещается лента, при этом каждый преобразователь смонтирован в индивидуальном корпусе, снабженном механизмом наклона относительно поверхности ленты. В другом варианте опорная рама оснащена механизмом перемещения перпендикулярно поверхности ленты (см. патент РФ №2191641, кл. В 08 В 3/12, от 04.07.01).

Однако известная установка не обладает высоким качеством очистки, так как в ней не предусмотрено механическое устройство дополнительной очистки (протир) и коллектор подачи моющей жидкости непосредственно в зону ультразвукового излучения для достижения необходимого качества очистки при высоких скоростях движения ленты.

Техническим результатом является уменьшение потребляемой мощности ультразвукового генератора при сохранении удельной мощности ультразвукового преобразователя, а также улучшение качества очистки обрабатываемой поверхности, выраженное в уменьшении количества остаточных загрязнений на обрабатываемой поверхности ленты.

Для решения данной задачи установка ультразвуковой очистки изделий типа лент, перемещаемых в ванне с жидкостью для промывки, оснащена ультразвуковыми преобразователями, закрепленными на опорной раме. Преобразователи смонтированы блоками, как минимум, по два преобразователя в каждом блоке, а опорная рама снабжена механизмом перемещения перпендикулярно поверхности ленты.

Новым в предлагаемом решении является то, что расстояние от поверхности ультразвукового преобразователя до поверхности обрабатываемой ленты кратно половине длины волны ультразвуковых колебаний в жидкости для промывки.

Согласно другому техническому решению жидкость для промывки подается через коллектор узла промывки, выполненный в виде форсунки, центральная ось которой в рабочем состоянии направлена тангенциально к поверхности ленточных изделий, а центральная ось ультразвукового преобразователя направлена под углом 90±45° к центральной оси форсунки, кроме того, преобразователь ультразвукового генератора выполнен в виде пьезокерамического излучателя, причем частота ультразвукового генератора равна 15÷50 кГц.

В способе ультразвуковой очистки ленточных изделий согласно третьему техническому решению на поверхность обрабатываемого ленточного изделия осуществляют подачу жидкости для промывки, волновое движение потока которой синфазно с частотой ультразвукового генератора обеспечивают через коллектор, выполненный в виде форсунки, центральная ось которой в рабочем состоянии направлена тангенциально к поверхности обрабатываемого изделия, а вектор ультразвуковых колебаний излучателя ультразвукового генератора направлен под углом 90±45° к центральной оси форсунки, кроме того, в качестве жидкости для промывки используют воду или водный раствор технического моющего средства.

Сущность изобретения заключается в том, что выполнение предлагаемой установки вышеописанным образом позволяет упростить конструкцию, уменьшить потребляемую мощность и обеспечить реализацию способа очистки с достижением высокого качества и повысить производительность установки в целом.

Сравнение заявленных изобретений с прототипами позволяет утверждать о соответствии критерию \новизна\, а отсутствие в известных аналогах отличительных признаков заявляемых изобретений говорит о соответствии критерию \изобретательский уровень\. Предварительные испытания позволяют судить о возможности промышленного использования.

На фиг.1 показан общий вид установки для ультразвуковой очистки ленточных изделий; на фиг.2 - то же, вид А-А; на фиг.3 - функциональная схема установки ультразвуковой очистки ленточных изделий.

Установка для ультразвуковой очистки ленточных изделий (фиг.1) содержит ванну 1, заполненную жидкостью для промывки 2, транспортирующие ролики 3. На опорной раме 4 находятся ультразвуковые преобразователи 5, смонтированные в едином блоке 6, содержащем как минимум два ультразвуковых преобразователя, с возможностью перемещения перпендикулярно поверхности обрабатываемой ленты по направляющим 7. Для обеспечения дополнительной очистки поверхности обрабатываемой ленты 8 и удаления остатков жидкости для промывки 2 в ванне 1 предусмотрено наличие двух протиров 11, выполненных из пористого материала и расположенных по обеим сторонам обрабатываемой ленты 2. С целью исключения возможности неравномерного перемещения ленты 8 относительно поверхности ультразвукового преобразователя 5 на расстоянии l, в ванне 1 смонтирован опорный ролик 9.

Ультразвуковые преобразователи 5 расположены по обе стороны обрабатываемой ленты 8. Количество ультразвуковых преобразователей 5 зависит от ширины ленты а (n˜а).

Для улучшения качества очистки ленточных изделий 8 в ванне 1 смонтированы два коллектора 10 подачи жидкости для промывки, выполненные в виде форсунок.

Центральная ось 12 форсунки 10 в рабочем состоянии направлена тангенциально к поверхности ленты 8, а центральная ось 13 ультразвукового преобразователя 5 направлена под углом α=90±45° к центральной оси 12 форсунки 10.

Поверхность ультразвукового преобразователя 5 расположена относительно поверхности обрабатываемой ленты на расстоянии l, кратном ¹/₂λ, где λ - длина волны ультразвуковых колебаний в жидкости для промывки.

Следует отметить, что коллектор узла промывки 10, выполненный в виде форсунки, установлен с возможностью обеспечения направление потока жидкости для промывки тангенциально к поверхности обрабатываемой ленты 8, а ультразвуковой преобразователь 5 установлен с возможностью обеспечения волнового движения потока жидкости синфазно с частотой ультразвукового генератора.

Ультразвуковой преобразователь 5 может быть выполнен в виде пьезокерамического излучателя, причем частота ультразвукового генератора должна быть в диапазоне 18÷50 кГц.

Коллектор 10 выполнен с возможностью обеспечения подачи воды или водного раствора, например водного раствора технического моющего средства.

Установка работает следующим образом.

Ванна 1 заполняется жидкостью для промывки (например, водным раствором технического моющего средства) таким образом, чтобы верхний уровень превышал поверхность обрабатываемой ленты на 0,2-0,6 м. Включается привод транспортирующих роликов 3 (не показан), и обрабатываемая лента 8 начинает перемещаться в жидкости для промывки 2. Предварительно подается питание с генератора к ультразвуковым преобразователям 5. При прохождении через зону ультразвукового излучения лента 8 может совершать колебания перпендикулярно движению, что отрицательно влияет на качество и равномерность очистки, так как нарушается оптимальное установленное расстояние l между поверхностью ультразвукового преобразователя 5 и поверхностью обрабатываемой ленты 8. С целью устранения данного недостатка производится регулировка расстояния l при помощи направляющих 7, и в ванне 1 установлен опорный ролик 9.

При прохождении обрабатываемой ленты 8 через зону ультразвукового излучения ультразвукового преобразователя 5 она подвергается воздействию потока моющей жидкости через коллектор 10, выполненный в виде форсунки. Причем коллектор подачи моющей жидкости 10 установлен с возможностью обеспечения направления потока жидкости для промывки тангенциально к поверхности обрабатываемой ленты 8, а ультразвуковой преобразователь 5 установлен с возможностью обеспечения волнового движения потока жидкости синфазно с частотой ультразвукового генератора.

Особенностью является то, что поверхность ультразвукового преобразователя 5 расположена относительно поверхности обрабатываемой ленты 8 на расстоянии l, кратном половине длины волны ультразвуковых колебаний.

Согласно изобретению способ ультразвуковой очистки ленточных изделий осуществляется при помощи установки для очистки следующим образом. На поверхность обрабатываемой ленты 8 осуществляют подачу жидкости для промывки, волновое движение потока которой синфазно с частотой ультразвукового генератора обеспечивают пропусканием через коллектор 10, выполненный в виде форсунки. Следует отметить, что центральная ось 12 форсунки 10 в рабочем состоянии направлена тангенциально к поверхности обрабатываемой ленты 8, а вектор ультразвуковых колебаний преобразователя 5 направлен под углом α=90±45° к центральной оси 12 форсунки 10.

В качестве жидкости для промывки обычно используют воду или водный раствор технического моющего средства.

Выбор угла α=90±45° определен экспериментально и обеспечивает наиболее развитую зону кавитации в прилегающей к поверхности обрабатываемой ленты 8 области.

Особенность работы установки ультразвуковой очистки определяется наличием ультразвукового преобразователя 5 и коллектора подачи жидкости для промывки 10, выполненного в виде форсунки. Причем центральная ось 12 форсунки 10 должна быть направлена тангенциально к поверхности обрабатываемой ленты 8, а центральная ось 13 ультразвукового преобразователя 5 направлена под углом α=90±45° к центральной оси 12 форсунки 10. Это обеспечивает высокое качество очистки поверхности обрабатываемой ленты 8.

Наиболее приемлемым вариантом является выполнение ультразвукового преобразователя 5 в виде пьезокерамического излучателя, а оптимальной частотой ультразвуковых колебаний выбрана частота в диапазоне 18÷50 кГц.

Таким образом, в предложенных технических решениях при относительном упрощении конструкции обеспечивается высокая производительность и улучшается качество очистки поверхности обрабатываемой ленты. Установка позволяет проводить ультразвуковую очистку не только сплошной широкой ленты, но и одновременную очистку нескольких узких лент.

1. Способ ультразвуковой очистки ленточных изделий, при котором изделия перемещают относительно излучающей поверхности ультразвуковых преобразователей, отличающийся тем, что на поверхность обрабатываемого изделия осуществляют подачу жидкости для промывки, волновое движение потока которой синфазно с частотой ультразвукового генератора обеспечивают через коллектор, выполненный в виде форсунки, центральная ось которой в рабочем состоянии направлена тангенциально к поверхности обрабатываемого изделия, а вектор ультразвуковых колебаний преобразователей направлен под углом 90±45° к центральной оси форсунки, при этом расстояние от поверхности преобразователей до поверхности ленточного изделия кратно половине длины волны ультразвуковых колебаний в жидкости для промывки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкости для промывки используют воду или водный раствор технического моющего средства.

3. Установка для ультразвуковой очистки ленточных изделий, перемещаемых в ванне с жидкостью для промывки, оснащенная ультразвуковыми преобразователями, закрепленными на опорной раме, отличающаяся тем, что ультразвуковые преобразователи смонтированы в единый блок, содержащий как минимум два преобразователя, опорная рама оснащена механизмом перемещения перпендикулярно поверхности ленточных изделий, а расстояние от поверхности преобразователей до поверхности ленточного изделия кратно половине длины волны ультразвуковых колебаний в жидкости для промывки, при этом жидкость для промывки подается через коллектор узла промывки, выполненный в виде форсунки, центральная ось которой в рабочем состоянии направлена тангенциально к поверхности ленточных изделий, а центральная ось преобразователей направлена под углом 90±45° к центральной оси форсунки.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что в ванне с жидкостью для промывки установлен опорный ролик и два протира, выполненные из пористого материала и расположенные по обеим сторонам обрабатываемой поверхности ленты.

5. Установка по п.3, отличающаяся тем, что ультразвуковые преобразователи выполнены в виде пьезокерамического излучателя.

6. Установка по п.3, отличающаяся тем, что частота ультразвукового генератора находится в диапазоне 18-50 кГц.