СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2011 года по МПК B08B3/12 

Описание патента на изобретение RU2427433C1

Предлагаемый способ относится к области ультразвуковой технологии очистки изделий и может быть использован в авторемонтных заводах для поверхностной очистки металлических изделий различных поверхностей.

Известен способ [1] ультразвуковой очистки поверхности, заключающийся в размещении изделия в жидкой среде и возбуждении в ней ультразвуковых колебаний.

Недостатком данного способа является низкая эффективность очистки, падение амплитуды колебаний при ведении процесса в моющей жидкости и необходимость помещения изделия в специальную емкость.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ [2] очистки поверхностей, заключающийся в том, что поверхность подложек сканируют струей озвученной моющей жидкости по радиусу поверхности ее от центра к периферии и обратно. Подложку вращают относительно струи в плоскости, перпендикулярной направлению ее подачи. С обратной стороны подложки по всей траектории создают второй поток жидкости, омывающий поверхность подложки с обратной стороны, озвучивают его через толщину подложки и затем воздействуют озвученной жидкостью на обратную сторону подложки.

Недостатком этого способа является то, что вихревой поток не обеспечивает полный отрыв частиц грязи от поверхности с различными конфигурациями изделий, процесс очистки связан с созданием двух струй и сканированием струи озвученной моющей жидкости по всей траектории.

Предлагаемое изобретение решает задачу создания способа очистки поверхности в заданном диапазоне ультразвуковых колебаний путем распространения непрерывного вихревого потока очищающей жидкости, который отрывают частицы загрязнений и обеспечивает повышение очищаемой поверхности.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение эффективности очистки поверхностей.

Суть указанного технического результата заключается в том, что очищаемую поверхность сканируют непрерывной струей очищающей жидкости, в которой генерируют (инжектируют) ультразвуковые колебания, струю жидкости закручивают вокруг своей оси в форме вихревого потока, возникающие силы инерции при этом создают гидродинамический абразивный эффект.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется схемой, реализующей ультразвуковой гидродинамический способ очистки поверхностей, где на фиг.1, а представлена кинематическая схема с действующими силами, на фиг.1, б - направление сил инерции.

Особенностью ультразвукового гидродинамического способа очистки поверхностей является то, что использованы силы инерции, действующие на поверхности изделий со стороны циркулирующей жидкости.

На фиг.1 показаны планы скоростей и инерционных сил в точке А между стенкой камеры 1 и поверхностью изделия 2 на установившемся режиме. В этой точке очищающая жидкость имеет абсолютную скорость с, которая слагается из геометрической суммы переносной (окружной) u и относительной w скоростей:

c=u+w.

Векторы скоростей u и w направлены по касательным в точке А: u - к окружности радиусом ОА в сторону вращения вихря; w - к линиям точки 2, А, 3 очищающей жидкости во внешнюю сторону.

На каждую частицу очищающей жидкости, приходящую через точку А, действуют следующие элементарные силы инерции dFc, dFo, dFw и dFk. Сила dFc является центробежной. Она возникает вследствие переносного движения, и ее модуль может быть найден из уравнения

dFc=dmrcω2,

где dm - масса элементарной частицы очищающей жидкости, находящейся в точке А; rc - расстояние от точки А до центра ультразвуковой камеры; ω - угловая скорость переносного движения.

Сила dFo1 представляет собой первую составляющую центробежной силы инерции dFo относительного движения. Его появление обусловлено криволинейностью поверхности камеры 1. Уравнение для определения модуля этого вектора имеет вид

dFo1=dmw2/r1,

где r1 -радиус кривизны в точке А развертки линии вихревого потока на плоскость, перпендикулярную оси установки изделия.

Вектор dFo2 направлен по нормали к проекции линии тока на меридиональную плоскость в сторону внешнего тора. Результирующая сила dFо равна геометрической сумме:

dFo=dFo1+dFo2.

Возникновение силы dFw вызвано неравномерностью относительной скорости w. План инерционных сил соответствует случаю ускоренного движения очищающей жидкости вдоль линии тока.

Для установления связи силы Fw с вариацией относительной скорости w может быть использовано уравнение

dFw=dmdw/dt.

Вектор dFk представляет собой силу Кориолиса, появляющуюся в результате наложения относительного и переносного (вращательного) движения. Ее модуль определяется из уравнения

dFk=2dmw ω sin(w, ω).

Направление сил инерции показано на чертеже (вид б). Вектор dFc направлен по линии ОА. Линиями действия векторов dFo и dFw служат соответственно нормаль и касательная к линии тока в точке А. Вектор dFo направлен по нормали от центра кривизны вихревой струи 3. Направления векторов dFw и w совпадают при замедлении и противоположны при ускорении относительного движения очищающей жидкости. Для определения направления силы dFk необходимо спроектировать вектор w на плоскость, перпендикулярную главной оси гидродинамического вихря 3, затем повернуть полученную проекцию на угол 90° против направления переносного вращения. Градиент давлений вдоль линии тока, обусловленный действием указанных сил инерции, вызывает вихревую циркуляцию очищающей поверхности 2.

Способ осуществляют следующим образом струей жидкости в рабочей полости ультразвуковой камеры.

Очищаемую поверхность 2 сканируют непрерывной струей 3 очищающей озвученной ультразвуковыми колебаниями жидкости и закрученной до достижения вихревого эффекта. За счет того, что колебания, распространяясь в непрерывной струе очищающей жидкости, обладающей силами инерции dFc, dFo, dFw и dFk, достигают изделия 4, ударяясь об очищаемую поверхность 2, происходит отделение частиц грязи, а вихревой поток 3 способствует более эффективному очищению загрязненных поверхностей с различными углублениями. Оторвавшиеся частички грязи, увлекаемые вихревой струей 3 и вращающиеся под ее воздействием как внутри вихря, так и на его периферии, будут способствовать более эффективному очищению поверхности, используя абразивный эффект.

Процесс удаления загрязнений происходит намного легче и эффективнее, так как вихревая струя 3 удаляет частицы грязи при меньшей мощности ультразвуковых колебаний, если при обычном воздействии ультразвука некоторые частицы грязи не смогут полностью оторваться от очищаемой поверхности, то под дополнительным воздействием вихревой струи 3', обладающей силами инерции dFc и dFk, будут оторваны от поверхности 2 и удалены с нее. Это достигается за счет того, что энергия вихревой струи 3 многократно превосходит энергию обычной струи.

ЛИТЕРАТУРА

1. Новое в ультразвуковой технике и технологии. Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического совещания. Воронеж, 17-19 сент. 1974, М.: Машпром, с.56-77.

2. Патент РФ №2243038, МПК В08В 33/12. Опубл. 27.12.2004.

Похожие патенты RU2427433C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕГАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ ПОДЛОЖЕК 2002
  • Комаров В.Н.
  • Комаров Р.В.
RU2243038C2
СПОСОБ СТИРКИ И/ИЛИ ЧИСТКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1997
  • Иванов А.В.
  • Антошкин В.И.
  • Афиногенов Д.А.
  • Гриднев С.В.
  • Майорова А.И.
RU2118673C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЫЛЕГАЗОЗОЛОУЛАВЛИВАНИЯ ИЗ ДЫМОВЫХ И АГРЕССИВНЫХ ГАЗОВ 2008
  • Мусаев Абдрахман Мусаевич
  • Сафиуллин Ринат Габдуллович
  • Зиганшин Малик Гарифович
RU2372972C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТИРКИ, И/ИЛИ ЧИСТКИ, И/ИЛИ ДЕЗИНФЕКЦИИ 1997
  • Иванов А.В.
  • Антошкин В.И.
  • Афиногенов Д.А.
  • Гриднев С.В.
RU2118417C1
Устройство для очистки полых изделий 1986
  • Соркин Юрий Исаакович
SU1366241A1
Устройство для биологической очистки сточных вод 1986
  • Гвоздяк Петр Ильич
  • Фесенко Николай Николаевич
  • Коваленко Виктор Иванович
  • Дорош Михаил Михайлович
  • Могилевич Наталья Федосеевна
  • Грищенко Надежда Ивановна
SU1404467A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ 1999
  • Шишкин А.П.
  • Кияшко В.П.
  • Гурьянов В.В.
  • Демьянов В.В.
  • Рыбальченко Г.А.
RU2162754C1
Устройство для струйной обработки длинномерных цилиндрических изделий 1990
  • Александров Валентин Николаевич
  • Цветов Владимир Леонидович
  • Пудов Евгений Андреевич
SU1781322A1
СПОСОБ СОЗДАНИЯ КАВИТИРУЮЩИХ СТРУЙ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОГРУЖЕННЫХ В ЖИДКОСТЬ ПОВЕРХНОСТЕЙ 2003
  • Харламов Анатолий Иванович
  • Мустафин Валерий Борисович
  • Виджаяратхна Бандула
RU2271300C2
Стиральная машина 1991
  • Годовский Вячеслав Маркович
  • Найдовский Валентин Игоревич
SU1831535A3

Иллюстрации к изобретению RU 2 427 433 C1

Реферат патента 2011 года СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИЗДЕЛИЙ

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. Способ заключается в том, что очищаемую поверхность сканируют непрерывной струей очищающей жидкости, в которой генерируют (инжектируют) ультразвуковые колебания. Струю жидкости закручивают вокруг своей оси в форме вихревого потока. Возникающие силы инерции при этом создают гидродинамический абразивный эффект. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 427 433 C1

Способ ультразвуковой очистки поверхностей, заключающийся в том, что очищаемую поверхность сканируют непрерывной струей очищающей жидкости, в которой генерируют ультразвуковые колебания, отличающийся тем, что струю очищающей жидкости закручивают вокруг своей оси в форме вихревого потока, возникающие силы инерции при этом создают гидродинамический абразивный эффект.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2427433C1

Установка для промывки каналов и полостей 1991
  • Александров Станислав Леонидович
  • Борисов Анатолий Иванович
SU1819693A1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕГАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ ПОДЛОЖЕК 2002
  • Комаров В.Н.
  • Комаров Р.В.
RU2243038C2
СПОСОБ ОЧИСТКИ ТРУБОПРОВОДОВ ОТ ОТЛОЖЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2000
  • Балтаханов А.М.
  • Шишкин В.В.
  • Балтаханов Р.Х.
  • Лиф Л.А.
RU2182047C1
Гидродинамический излучатель для промывки цилиндрических поверхностей изделий 1989
  • Черневский Леонид Викторович
  • Степанов Александр Иванович
  • Харитонов Юрий Семенович
  • Гулгазарян Армо Андроникович
  • Елисеев Виктор Иванович
SU1674990A1
Установка для ультразвуковой очистки труб 1979
  • Бронин Фридрих Александрович
  • Чернов Анатолий Петрович
  • Кузьмин Александр Андреевич
  • Федотов Сергей Георгиевич
  • Варавин Илья Иванович
SU867440A1
US 2004129293 A1, 08.07.2004
US 20020179111 A1, 05.12.2002.

RU 2 427 433 C1

Авторы

Дьяков Иван Федорович

Моисеев Юрий Васильевич

Даты

2011-08-27Публикация

2010-03-16Подача