Спосіб ультразвукового кавітаційного очищення поверхонь

Реферат: Спосіб ультразвукового кавітаційного очищення поверхонь полягає в застосуванні очисної ванни, яку заповнюють рідиною, в рідину за допомогою ультразвукових випромінювачів вводять ультразвукову хвилю, інтенсивність якої перевищує поріг виникнення в рідині кавітації, застосовують ванну, площа поверхні рідини в якій значності менша за площу поверхні, що очищують, глибину ванни вибирають кратною ¼ довжини хвилі ультразвукових коливань, бокові стінки ванни виконують із пружно-пластичного матеріалу, наприклад гуми, донну поверхню ванни виконують у вигляді випромінюючої поверхні ультразвукового випромінювача, в ванну постійно підводять рідину, притискають її до поверхні, яку очищують, і переміщують по ній. UA 120452 U (12) UA 120452 U UA 120452 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технологічного використання ультразвукової енергії і може бути використаний в різних галузях промисловості та господарства, зокрема при кавітаційному очищенні від бруду та мастил великогабаритних деталей, вузлів, обладнання та пам'ятників. Багато уваги приділяється механізації та автоматизації трудомісткого процесу очищення поверхонь. Потреба в цьому виникає при виконанні ремонтних робіт великогабаритного обладнання та великих за розмірами вузлів машин. Періодичного очищення вимагають і міські металеві та бетонні пам'ятники, металеві споруди. Широко відомою та ефективною є технологія кавітаційного очищення поверхонь, яка застосовує ефекти, що виникають при схлопуванні кавітаційних бульбашок… Кавітаційні бульбашки можуть утворюватися як при гідродинамічній кавітації, так і при ультразвуковій. При схлопуванні кавітаційних бульбашок виникають інтенсивні радіальні ударні хвилі, потужні кумулятивні струмені та мікротечії, які руйнують затверділі забруднення та змивають мастильні плівки. Для реалізації даної технології відомі декілька способів. Відомий спосіб ультразвукового кавітаційного очищення поверхонь (Келлер O.K., Кратыш Г.С, Лубяницкий Г.Д. Ультразвуковая очистка. - Л.: Машиностроение, 1977. - 184 с., страница 87.), який полягає в застосуванні очисної ванни, яку заповнюють рідиною і в яку за допомогою ультразвукових випромінювачів, вмонтованих в донну, бокову поверхню або герметичних занурених у ванну, вводять ультразвукову хвилю, інтенсивність якої перевищує поріг виникнення кавітації, а в ванні розміщують виріб з поверхнею, яку очищують. При даному способі ультразвукову кавітацію збуджують за рахунок введення в очисну ванну ультразвукових коливань. Кавітаційні бульбашки утворюються в рідині в фазі розрідження ультразвукової хвилі і захлопуються в фазі стиснення. Даний спосіб дозволяє дуже ефективно і якісно очистити поверхню виробу від іржі, затверділих забруднень та мастильних плівок. Але в такій ванні можна розмістити виріб тільки незначного розміру. Максимальні за об'ємом очисні ультразвукові ванни досягають 40-50 літрів. Для збудження кавітації в такому об'ємі необхідно встановлювати на корпусі ванни багато ультразвукових випромінювачів, що значно ускладнює електронну систему їх збудження, оскільки усі випромінювачі трохи різняться між собою за характеристиками, що ускладнює їх одночасне збудження. Крім того, виріб з великою поверхнею відбиття хвиль суттєво руйнує ультразвукове поле, що знижує ефективність ультразвукової кавітації за рахунок появи зон з малою інтенсивністю кавітації. Великі вироби, наприклад, стаціонарні машини, крупні вузли машин або пам'ятники взагалі не можливо очистити вказаним способом. Відомий спосіб ультразвукового кавітаційного очищення поверхонь (Келлер O.K., Кратыш Г.С., Лубяницкий Г.Д. Ультразвуковая очистка. - Л.: Машиностроение ", 1977. - 184 с., страница 91.), який полягає в застосуванні очисної ванни, яку заповнюють рідиною і в яку занурюють герметичну пересувну панель (каретку) з ультразвуковими випромінювачами, в рідину вводять ультразвукову хвилю, інтенсивність якої перевищує поріг виникнення кавітації, а в ванні розміщують виріб з поверхнею, яку очищують. При даному способі в якості ванни фірма "Dawe" (Англія) застосувала звичайну металеву ванну ємністю 550 літрів. Об'єм ванни дозволяє розмістити виріб досить великого розміру. За рахунок пересування панелі (каретки) з випромінювачами створюють локальне ультразвукове поле, що дозволяє поступово очистити поверхню виробу. При такому способі вдається очистити тільки бокову поверхню відносно невеликих деталей. Якщо виріб або вузол машини не дозволяє занурювати його в рідину, то такий спосіб взагалі є неприпустимим. Найбільш близьким до запропонованого є спосіб ультразвукового кавітаційного очищення поверхонь (Патент SU 1033162 А, В01D 41/00, В08В 3/12, Опубл. Бюл. № 29, 07.08.83), який полягає в застосуванні очисної ванни з ультразвуковим випромінювачем, яку заповнюють рідиною і в яку вводять ультразвукову хвилю, інтенсивність якої перевищує поріг виникнення кавітації, а ванну та виріб взаємно переміщують. При даному способі вдається якісно і рівномірно очистити всю зовнішню поверхню виробу незважаючи на нерівномірність ультразвукового поля. Але цей спосіб також може бути застосованим тільки для малих за розмірами деталей. Крім того, деталь або вузол машини повинен дозволяти заливати його внутрішній простір миючою рідиною. В основу корисної моделі поставлено задачу розробки способу ультразвукового кавітаційного очищення поверхонь деталей, вузлів та виробів великих розмірів, що не допускають занурення в рідину. Для вирішення поставленої задачі в способі ультразвукового кавітаційного очищення поверхонь, який полягає в застосуванні очисної ванни, яку заповнюють рідиною, в рідину за допомогою ультразвукових випромінювачів вводять ультразвукову хвилю, інтенсивність якої 1 UA 120452 U 5 10 15 20 25 30 35 перевищує поріг виникнення в рідині кавітації, застосовують ванну, площа поверхні рідини в якій значно менша за площу поверхні, що очищують, глибину ванни вибирають кратною ¼ довжини хвилі ультразвукових коливань, ванну вибирають з боковими стінками з пружно-пластичного матеріалу, наприклад гуми, та донною поверхнею ванни у вигляді випромінюючої поверхні ультразвукового випромінювача, в ванну постійно підводять рідину, притискають її до поверхні, яку очищують, і переміщують по ній. При способі очищення, що пропонується, крупно габаритну деталь, поверхню якої необхідно очистити, не встановлюють статично у ванні і не переміщують у ванні, а маленьку ванну переміщують по поверхні деталі. Дном ванни є випромінююча поверхня ультразвукового випромінювача. Гумові бокові стінки камери дозволяють притиснути ванну до поверхні деталі і зменшити витоки рідини, яка постійно підводиться до ванни. Обумовлена відстань між випромінюючою поверхнею і поверхнею деталі дозволяє створити сприятливі умови для встановлення в ванні стоячої ультразвукової хвилі і забезпечити ефективне кавітаційне очищення поверхні деталі. Реалізація вказаного способу ультразвукового кавітаційного очищення поверхонь здійснюється у відповідності до схеми, яка представлена на кресл. До забрудненої поверхні виробу 1 притискають очисну ванну 2, стінки якої виконані із пластично-упругого матеріалу, наприклад, гуми. Дно ванни 2 виконують у вигляді випромінюючої поверхні 3 ультразвукового випромінювача. До ванни 2 безперервно підводять через патрубок 4 рідину. Глибина ванни становить резонансний розмір (кратний ¼ довжини ультразвукової хвилі). Ультразвуковий випромінювач може бути виконаний у вигляді складеного перетворювача Ланжевена у складі демпфуючої накладки 5, випромінюючої накладки 6 та п'єзоєлектричних елементів 7. Ультразвуковий випромінювач можна тримати за рукоятку 8 з копкою вмикання 9. Електрична схема блоку збудження ультразвукового випромінювача на Фіг. умовно не показана. Очищення поверхні виробу згідно запропонованого способу відбувається наступним чином. До забрудненої поверхні виробу 1 притискають гумову ванну 2. Всередину ванни через патрубок 4 подають миючу рідину. Кнопкою 9 подають високочастотну напругу на п'єзоелементи 7. У ультразвуковому випромінювачі збуджуються поздовжні пружні ультразвукові коливання. Оскільки глибина ванни має резонансний розмір, в ванні встановлюється ультразвукова хвиля деформації. Оскільки інтенсивність ультразвукових коливань перевищує поріг виникнення в рідині явища кавітації, то в об'ємі ванни утворюється велика кількість кавітаційних бульбашок, які виникають в фазі розрідження і захлопуються в фазі стиснення ультразвукової хвилі. При схлопуванні кавітаційні бульбашки утворюють ударні хвилі, потужні кумулятивні струмені та мікротечії, які руйнують затверділі забруднення та змивають мастильні плівки. Переміщення ванни по поверхні виробу дозволяє ефективно очистити всю зовнішню поверхню виробу. При застосуванні запропонованого способу ультразвукового кавітаційного очищення поверхонь вдається якісно очистити поверхні деталей, які не можливо занурити в очисну ванну внаслідок їх великих розмірів або стаціонарності. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Спосіб ультразвукового кавітаційного очищення поверхонь, який полягає в застосуванні очисної ванни, яку заповнюють рідиною, в рідину за допомогою ультразвукових випромінювачів вводять ультразвукову хвилю, інтенсивність якої перевищує поріг виникнення в рідині кавітації, який відрізняється тим, що застосовують ванну, площа поверхні рідини в якій значно менша за площу поверхні, що очищують, глибину ванни вибирають кратною ¼ довжини хвилі ультразвукових коливань, ванну вибирають з боковими стінками з пружно-пластичного матеріалу, наприклад гуми, та донною поверхнею ванни у вигляді випромінюючої поверхні ультразвукового випромінювача, в ванну постійно підводять рідину, притискають її до поверхні, яку очищують, і переміщують по ній. 2 UA 120452 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3