Способ изготовления ультразвуковых технологических установок

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано при производстве оборудования для ультразвуковой очистки изделий в жидкой среде. При изготовлении осуществляют подключение пьезоэлектрических преобразователей, охваченных цепями автоподстройки по частоте через гальваническую развязку к индивидуальным генераторам, в свою очередь гальванически развязанным между собой и от питающей сети, для обеспечения автоматической подстройки частоты каждого преобразователя и всей системы в целом при изменении характеристик среды, таких как температура, плотность, уровень моющей жидкости, конфигурация и масса обрабатываемых изделий, расположение изделий относительно преобразователей. Установка преобразователей в отверстия в дне ванны и крепление ванны к несущему корпусу изнутри через переходные устройства, обеспечивающие акустическую изоляцию преобразователей от дна ванны и ванны от корпуса, исключают распространение поперечных ультразвуковых волн в материале ванны и корпуса. Изобретение обеспечивает повышение эффективности оборудования для ультразвуковой очистки изделий за счет обеспечения равномерности воздействия ультразвукового поля на обрабатываемые поверхности изделий при изменении характеристик среды, снижение потерь мощности и повышение безопасности обслуживающего персонала. 3 ил., 2 пр.

 

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано при производстве оборудования для ультразвуковой очистки изделий в жидкой среде.

Известна установка для ультразвуковой очистки, содержащая технологическую ванну и ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи, которые жестко закреплены на стальной пластине, являющейся частью дна ванны. Пластина вставлена в отверстие в дне ванны и жестко и герметично закреплена в нем таким образом, что преобразователи находятся снаружи. Питание преобразователей в установке осуществляется от одного генератора по параллельной схеме (Проспект фирмы Elma "Elma-Ultrasonik-Technology: Up to any task", 1998 г.).

Электрическая энергия генератора преобразуется ультразвуковыми пьезоэлектрическими преобразователями в механические ультразвуковые колебания, которые благодаря жесткому соединению плоскости излучения преобразователей с плоскостью наружной поверхности дна ванны передаются в очищающую среду через дно ванны. При этом в материале ванны возникают поперечные волны. В поперечной волне колебания происходят в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны. Как и в случае продольных волн, их амплитуды одинаковы, а фаза линейно изменяется (О.Д.Шебалин, "Физические основы механики и акустики", Москва, Высшая школа, 1981). Таким образом, дно и стенки ванны являются волноводом, по которому распространяются ультразвуковые волны. Часть энергии механических ультразвуковых колебаний преобразователей передается в окружающую среду через поверхности ванны, не скрытые очищающей средой, т.е. расходуется бесполезно, более того, нанося вред здоровью обслуживающего персонала, распространяясь в виде воздушного ультразвука. При этом велика вероятность вредного воздействия на обслуживающий персонал контактного ультразвука через открытые поверхности ванны и непосредственно прилегающей к ней крышки.

В названых выше установках уровень раствора всегда должен поддерживаться на заданном постоянном уровне. При параллельном питании преобразователей от одного генератора неверно установленные уровни раствора изменяют характеристики среды, могут воздействовать на частоту системы, снижать эффективность и, в принципе, повредить установку (http://www.ruta.rumain.php).

Параллельное питание от одного генератора ставит размещение преобразователей в зависимость от частоты преобразования и, кроме того, предъявляет повышенные требования к стабильности генерируемой частоты и к идентичности параметров преобразователей. Подбор преобразователей в условиях серийного производства по резонансной частоте и импедансу технологически сложен. Питание нескольких излучателей от одного генератора не обеспечивает равномерности загрузки излучателей по мощности. При такой структуре можно настроить на максимальную мощность только один из излучателей. Кроме того, при такой структуре не обеспечивается приемлемый уровень ремонтопригодности оборудования.

Известно выполнение ультразвуковой моечной установки, содержащей N ультразвуковых генераторов, в которой преобразователи, охваченные цепями автоподстройки по частоте, подключают к индивидуальным генераторам (патент РФ на полезную модель 79809). Однако в этом устройстве каждый генератор с самовозбуждением, работающий в режиме автоколебаний, питается непосредственно от промышленной сети переменного тока без гальванической развязки через двухполупериодный полупроводниковый выпрямитель, обеспечивающий прохождение тока питающей сети через первичную обмотку выходного трансформатора. Блок начального запуска устройства, выполненный в виде динисторно-резисторно-конденсаторной цепи, подключенный к той же промышленной сети без гальванической развязки, формирует во время каждого полупериода последовательность импульсов, подающихся на управляющий вход генератора. Блок автоподстройки частоты обеспечивает работу выходного повышающего трансформатора в режиме автотрансформатора. Через его первичную обмотку протекает часть токов контура компенсации и ультразвукового преобразователя, проходящих через его вторичную обмотку. Ультразвуковые преобразователи жестко закреплены в отверстия излучающей мембраны так, что их конструкционные выходы имеет электрическое соединение с излучающей мембраной посредством герметичной сварки или при помощи электропроводящего клея. Соединение излучающей мембраны с цепью заземления устройства обеспечивает надежную гальваническую связь всех ультразвуковых преобразователей. Токи ультразвуковой частоты от излучающей накладки каждого ультразвукового преобразователя проходят по излучающей мембране через блоки автоподстройки частоты и компенсирующие емкости по единой для всех ультразвуковых генераторов проводной связи.

Известно устройство транспортерного типа для очистки и обезжиривания объектов (заявка Великобритании GB 860583). Устройство представляет собой горизонтально вытянутый корпус, выполненный из листовой стали, разделенный внутри перегородками на три колодца, наполненные диэлектрическим моющим средством до определенного уровня. Корпус выполнен полностью закрытым с целью исключения попадания струй моющей жидкости в окружающую среду. С этой же целью загрузочное окно корпуса снабжено диафрагменным затвором. Очищаемые изделия перемещаются внутри корпуса из одного колодца в другой на цепном транспортере. Один из колодцев предназначен для ультразвуковой очистки. Ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи, жестко установленные на внутренней верхней поверхности корпуса, подключенные к внешнему генератору по параллельной схеме через электроизолирующие приспособления, не имеют прямого механического контакта только с очищаемыми изделиями. Верхняя половина корпуса охвачена снаружи водяной рубашкой, которая служит для охлаждения паров моющей жидкости кожухом, предназначенным для охлаждения жидкости внутри корпуса, частично препятствует распространению воздушного ультразвука от стенок корпуса в окружающую среду.

Реализация максимальной мощности преобразователей ввиду различных частот и сопротивлений может быть достигнута только в модульных системах, когда каждый излучатель питается от индивидуального генератора, гальванически развязанного от питающей сети, других генераторов и преобразователей, охваченного цепями автоподстройки по резонансной частоте с глубокой положительной обратной связью, обеспечивающими абсолютную устойчивость автоколебаний и малое время входа в резонанс.

Модульная организация ультразвуковых установок позволяет обеспечить адаптацию систем под произвольную конфигурацию и размеры обрабатываемых изделий и дает возможность обеспечения максимального эффекта очистки их узлов и деталей.

Технический результат, получаемый от изобретения, - повышение эффективности оборудования для ультразвуковой очистки деталей за счет обеспечения максимального воздействия ультразвукового поля на обрабатываемые поверхности при изменении конфигурации и массы обрабатываемых изделий, расположения изделий относительно преобразователей и изменении характеристик среды, снижение потерь мощности и повышение безопасности ультразвуковых технологических установок.

Для достижения технического результата в предлагаемом способе ванну размещают внутри несущего звукоизолирующего корпуса и прикрепляют к нему изнутри через переходные устройства, обеспечивающие акустическую изоляцию ванны от корпуса. Поперечные ультразвуковые волны, возникающие в материале ванны при распространении продольных волн в жидкой среде от ультразвуковых преобразователей на корпус установки не передаются.

Пьезоэлектрические преобразователи подключают через гальваническую развязку к индивидуальным генераторам, охваченным гальванически развязанными от преобразователей цепями автоподстройки по резонансной частоте, причем генераторы в свою очередь гальванически развязанным между собой и от питающей сети. Идентичные по своим параметрам преобразователи взаимодействуют между собой только акустически через жидкую моющую среду. Очищаемые изделия размещаются в ванне на подвесе. Подвес, опирающийся на несущий корпус и акустически изолированный от ванны, обеспечивает акустическую изоляцию обрабатываемого изделия от ванны и преобразователей помимо моющей жидкости.

При изменении конфигурации и массы обрабатываемых изделий, изменении расположения обрабатываемых изделий относительно преобразователей, изменении характеристик среды, таких как температура, плотность, уровень моющей жидкости, происходит автоматическая подстройка резонансной частоты каждого генератора.

Пример 1. Ультразвуковая установка для очистки горелок газотурбинных электростанций, работающих на попутном нефтяном газе (Фиг.1.)

Ванна выполнена форме цилиндра объемом 50 дм3. В дно ванны вмонтированы семь акустически изолированных ультразвуковых преобразователей. Каждый преобразователь подключен к индивидуальному генератору, гальванически изолированному от соседних генераторов и от питающей сети. Генераторы смонтированы в блоки и расположены в генераторной стойке. Ванна размещена внутри несущего звукоизолирующего корпуса и закреплена с помощью переходных устройств, обеспечивающих акустическую изоляцию ванны от корпуса. Корпус снабжен крышкой и блокировкой. Обрабатываемое изделие - горелка, состоящая из нескольких деталей сложной конфигурации, имеющих скрытые полости и каналы, помещается в ванну на подвесе. Подвес обеспечивает акустическую изоляцию обрабатываемой детали от ванны. Очистка производится без разборки узла в течение 4 часов в водном растворе моющего средства при температуре от 30 до 60°С (Фиг.2).

При очистке таких горелок в ультразвуковой установке типа «Сапфир» в том же моющем средстве и с той же температурой время очистки составляет 72 часа. Причем изделие предварительно разбирают на отдельные детали и после очистки производят сборку с заменой всех уплотнений.

Пример 2. Ультразвуковая установка для очистки деталей насосов, используемых при глубокой переработке нефти (Фиг.3).

Ванна выполнена в форме трех прямоугольных параллелепипедов, объединенных в общий объем 600 дм3. В дно ванны вмонтированы пятьдесят два акустически изолированных ультразвуковых преобразователя. Каждый преобразователь подключен к индивидуальному генератору, гальванически изолированному от других генераторов и от питающей сети. Генераторы смонтированы в блоки и расположены в генераторной стойке. Ванна размещена внутри несущего звукоизолирующего корпуса и закреплена с помощью переходных устройств, обеспечивающих акустическую изоляцию ванны от корпуса. Корпус снабжен крышками с блокировкой. Обрабатываемые изделия - валы и колеса насосов, имеющие прецизионные поверхности, подлежащие упрочнению методом ионного азотирования в вакууме. Диаметр колес от 150 до 600 мм, масса - от 10 до 180 кг. Валы диаметром от 50 до 200 мм, длиной от 1100 до 2950 мм, массой до 600 кг. Каждый тип деталей помещается в ванну на собственном подвесе. Подвес обеспечивает акустическую изоляцию обрабатываемой детали от ванны. Очистка производится в водном растворе технического моющего средства при температуре от 30 до 70°С в течение одного -двух часов в зависимости от объема одновременно обрабатываемых деталей. Очистка деталей другими способами необходимого качества не дает.

Предлагаемый способ обеспечивает повышение эффективности ультразвуковой очистки изделий за счет обеспечения максимального воздействия ультразвукового поля на обрабатываемые поверхности при изменении конфигурации и массы обрабатываемых изделий, расположения изделий относительно преобразователей и изменении характеристик среды, снижение потерь мощности и повышение безопасности ультразвуковых технологических установок.

Способ изготовления ультразвуковых технологических установок, заключающийся в том, что ванну прикрепляют к несущему корпусу изнутри через переходные устройства, обеспечивающие акустическую изоляцию ванны от корпуса; ультразвуковые преобразователи подключают через гальваническую развязку к индивидуальным генераторам, в свою очередь, гальванически развязанным от других генераторов и от питающей сети.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области устранения скоплений жидкости или газа из проблемных участков газонефтепроводов. .

Изобретение относится к области кавитационной обработки жидких сред, удельное содержание воды или иной жидкой фазы которых превышает 65-70% от общей массы, а также к обработке предметов, находящихся в этой среде.

Изобретение относится к установкам для очистки дисперсных материалов от загрязнений в потоке жидкой среды. .

Изобретение относится к ультразвуковой очистке деталей в водных растворах моющих средств, конкретно к очистке деталей и узлов оборудования для добычи, транспортировки и переработки нефти и газа от асфальто-смолисто-царафино-солевых отложений.

Изобретение относится к области эффективного удаления окалины, образующейся в процессе производства стального листа. .

Изобретение относится к способам очистки проволоки от технологических загрязнений смазочных материалов в водных растворах моющих средств и касается способа очистки проволоки и устройства для его осуществления.

Изобретение относится к способу очистки поверхностей в заданном диапазоне ультразвуковых колебаний путем распространения непрерывного вихревого потока очищающей жидкости, которым отрывают частицы загрязнений и обеспечивают повышение качества очищаемой поверхности.

Изобретение относится к устройствам для очистки деталей подшипников качения в водных моющих растворах посредством сонохимического и эрозионного действия ультразвуковой кавитации в упругих волнах, которые распространяются в растворе источниками колебаний, имеющими плоские излучающие поверхности, а также к способам переналадки этих устройств при замене типоразмера очищаемой детали.

Изобретение относится к системам очистки длинномерных изделий от поверхностных загрязнений, солевых отложений, в частности элементов тепловыделяющих систем атомных станций.

Изобретение относится к устройствам для ультразвуковой обработки изделий в жидкой среде и может быть использовано в атомной энергетике для очистки тепловыделяющих сборок атомных реакторов, а также в машиностроении, электронной, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности, связанных с очисткой изделий, травлением, экстракцией и другими видами ультразвукового технологического воздействия

Изобретение относится к устройствам для очистки дисперсных материалов от загрязнений в потоках жидкой среды, в том числе от радиоактивных загрязнений. Установка для ультразвуковой обработки дисперсного материала в жидкой среде содержит цилиндрический корпус, на внешней стороне которого расположены ультразвуковые излучатели, а в полости цилиндрического корпуса имеются насадки с перфорациями, каждая насадка выполнена в виде шнека, укрепленного на центральном стержне или к стенке корпуса. В корпусе расположены патрубки для ввода реагентов, секция с входным патрубком для подачи обрабатываемого материала и выходными патрубками для выхода шлама, а также коническая часть со сливным патрубком и патрубками для ввода реагентов. Стержень выполнен полым, и в полости стержня имеются ультразвуковые излучатели с волноводами радиального излучения. Насадки имеют определенные размеры перфораций. Нижние насадки имеют более крупные перфорации в сравнении с верхними насадками. Стержень одним из своих концов прикреплен к вибратору или приводу вращательного движения. Технический результат - повышение эффективности процесса очистки дисперсного материала. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам ультразвуковой очистки кристаллов и может быть использовано для очистки кристаллов сапфира от технологических загрязнений. Сущность: осколки кристаллов поочередно промывают в трех установках ультразвукового технологического комплекса. Причем в первой установке осколки кристаллов промывают в водном растворе моющего средства с наложением движущегося ультразвукового поля, после чего барботируют моющий раствор воздухом. Во второй установке промывку осуществляют в чистой воде с наложением движущегося ультразвукового поля. В третьей установке осколки кристаллов промывают в деионизированной воде с наложением движущегося ультразвукового поля. Технический результат: повышение эффективности и экологичности очистки искусственных кристаллов, снижение трудоемкости процесса очистки. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам удаления загрязнений с поверхностей и из полостей разнообразных изделий. Предложен способ очистки изделий легколетучими растворителями, проводимый в замкнутом объеме при рабочем давлении, включающий очистку и ультразвуковую обработку, причем ультразвуковую моечную ванну 1 с изделием 2 помещают в герметичную камеру 4, из которой удаляют атмосферный воздух. Ванну 1 заполняют растворителем, проводят очистку, после чего растворитель сливают, пары рекуперируют, напускают в камеру атмосферный воздух и извлекают изделие из ванны 1. Способ можно вести в условиях, при которых температуру растворителя поддерживают ниже температуры корпуса герметичной камеры, а рабочее давление создают подачей сухого очищенного газа в герметичную камеру 4. Интенсивность способа можно увеличить созданием движения жидкости прокачкой растворителя через ванну, а также покачиванием ванны в процессе удаления загрязнений. Способ позволяет снизить пожарную опасность в случае применения легковоспламеняющихся растворителей, повысить эффективности способа ультразвуковой очистки.4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Аппарат для чистки промышленных компонентов содержит контейнер для жидкости, которым ограничено огражденное пространство для содержания в нем чистящей жидкости, и ультразвуковые преобразователи, обладающие рабочей частотой и длиной волны в чистящей жидкости, прикрепленные, по меньшей мере, к части контейнера для жидкости на расстоянии друг от друга в диапазоне от 2 длин волн до 10 длин волн. Во время работы преобразователи генерируют большую плотность мощности в области размещения компонента в контейнере для жидкости, чем средняя плотность мощности контейнера для жидкости. Преобразователи работают таким образом, что частотой и фазой смежных преобразователей не управляют одновременно, чем предотвращают образование статических и вредоносных стоячих волн в чистящей жидкости. 2 н. и 39 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к способу ультразвуковой очистки средств индивидуальной защиты, спортивного снаряжения и инвентаря, в частности защитной хоккейной экипировки. Способ включает последовательную очистку элементов защитной экипировки в двух ультразвуковых установках. В первой установке очистку осуществляют в водном растворе экологически чистого моющего средства концентрацией 50-100 г/л, температурой 30-40°C с наложением движущегося ультразвукового поля интенсивностью 20-25 Вт/л в течение 30-60 минут с циклическим барботированием моющего раствора воздухом P=0,02-0,05 МПа. Во второй установке очистку проводят в чистой воде при температуре 30-40°C с наложением движущегося ультразвукового поля интенсивностью 20-25 Вт/л в течение 10-30 минут с циклическим барботированием воздухом P=0,02-0,05 МПа с последующей промывкой проточной водой с одновременным барботированием. Обеспечиваются очистка защитной экипировки без механического воздействия от грязи, пота, крови, спортивных напитков и уничтожение плесени, грибков, болезнетворных микроорганизмов и бактерий. 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к устройствам гидрокавитационного воздействия и может быть использовано для создания кавитации в струйных потоках, например, в судоремонтной, нефтегазовой промышленности и т.д. Кавитатор содержит корпус с внутренней сквозной полостью, включающей входное отверстие с цилиндрическим участком и конфузором с углом схождения α. Также кавитатор включает расширительную камеру, боковые отверстия и выходное отверстие, выполненное в виде диффузора с углом расхождения β. Внутренняя сквозная полость кавитатора содержит переходные участки, выполненные с ребристой внутренней боковой поверхностью, а цилиндрический участок входного отверстия расположен на входе кавитатора с переходом в упомянутый конфузор, выход которого связан через один из переходных участков со входом расширительной камеры, выполненной со ступенчатой формой внутренней боковой поверхности. Срединный участок расширительной камеры выполнен с максимальным диаметром по отношению к остальным ступенчатым участкам и связан с η боковыми отверстиями. При этом выход расширительной камеры связан через другой переходной участок со входом диффузора, выполненного со ступенчатой формой внутренней боковой поверхности. Кавитатор обеспечивает повышение эффективности воздействия на устойчивые и трудноудаляемые отложения. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх