Ванна ультразвуковой очистки Советский патент 1991 года по МПК B08B3/12 B06B1/06 B06B3/02 

Фиг.1

Изобретение относится к ультразвуковой очистке изделий в жидкости и подобной ультразвуковой обработке, в которой используются технологические эффекты развитой кавитации.

Целью изобретения является повышение электроакустического КПД ванны и стабильности ее работы.

На фиг. 1 изображена схема преобразователя для ванны; на фиг. 2 - график зависимости акустической мощности от прилагаемого к преобразователю электрического напряжения.

Каждый преобразователь для групповой их работы в ванне от одного генератора имеет излучающую коническую накладку 1, выполненную расширяющейся от пьезопла- стин 2, пассивную накладку 3, элементы крепления и стягивания пьезоэлектрических пластин 2 в виде гайки 4 со шпилькой 5, ввернутой в излучающую накладку 1. Пьезоэлектрические пластины 2 имеют общий электрод 6, а вторым электродом у них являются накладки 1 и 3, соединенные электрически с корпусом ванны.

Смещение пьезоэлектрических пластин 2 от узловой линии на величину

1см 1,5 - 2 тД|- tg К И ,

1ч Кн

где 1см - величина смещения пьезоэлектрических пластин относительно узловой линии;

К - волновое число;

RH - акустическое сопротивление излучающей накладки;

ZB - волновое сопротивление жидкости в ванне;

И -длина излучающей накладки;

N - коэффициент трансформации излучающей накладки,

позволяет избавиться от скачкообразного изменения электрического импеданса преобразователя, которое влечет за собой и скачкообразное изменение излучаемой им мощности и перераспределение электрической энергии между преобразователями, и скачкообразное изменение режима работы генератора. Режим работы преобразователей иллюстрируется графиком (фиг. 2), где кривая I показывает зависимость изменения акустической мощности, излучаемой в жидкость, от изменения электрического напряжения питания преобразователя, выполненного со смещением пьезоэлектрических пластин относительно узловой линии по указанной зависимости, а на кривой II - та же зависимость для преобразователя, пьезоэлектрические пластины которого расположены симметрично узловой линии,

причем обратная ветвь этой зависимости показана пунктиром.

Пример. Необходимо рассчитать преобразователь для групповой работы в

ванне от одного генератора на частоту 22 кГц с пьезоэлектрическими пластинами из материала ЦТС24, толщиной б мм каждая, с наружным диаметром пластин DI 50 мм, материал накладок: пассивной - сталь 45,

излучающей - титан ВТ 3-1, максимальный диаметр конической части излучающей накладки D2 75 мм.

Акустические характеристики материалов сведены в таблицу.

Длина излучающей накладки:

tgKili (- -K2l2)1,96,

где Т - коэффициент, учитывающий шунтирующее действие стягивающего узла в виде шпильки и гайки;

2 - длина пьезоэлектрической пластины,

h мм, с учетом конуса Ипр 37 мм. Длина пассивной накладки:

TJ|tg(r-K2l2)1.1,

з 32 мм. с учетом выборки под крепление; объем выборки 11,3 см , объем пассивной накладки без выборки 62,8 см3, объем пассивной накладки с выборкой 51,5 см3, тогда уточненная длина пассивной накладки с выборкой 1зпр 39 мм.

Определяют величину смещения Смещ. Принимая для области с развитой кавитаZB

цией к--8 и определив коэффициент

Кн

трансформации излучающей накладки: .714 ,vW 0,84.

получают 1Смеи1 (7.6-10) мм.

При смещении, равном 8 мм, длина излучающей накладки равна 29 мм, а длина пассивной 47 мм.

5

Формула изобретения Ванна ультразвуковой очистки, включающая в себя камеру для моющей жидкости со встроенными в ее стенки составными 0 пьезокерамическими преобразователями, каждый из которых имеет пьезокерами- ческие пластины, излучающую накладку, выполненную расширяющейся от пьезоке- рамических пластин, пассивную накладку и

элементы крепления и стягивания пьезоке- рамических пластин между излучающей и пассивной накладками, а все вместе подключены параллельно к одному ультразвуковому генератору,отличающаяся тем,

что, с целью повышения электроакустического КПД ванны и стабильности ее в работе, пьезокерамические пластины размещают со смещением относительно узловой линии в сторону излучающей накладки на величину 1см, определяемую по формуле

см

1,5 tgKhVrT- 10

-2

где К - волновое число;

RM - акустическое сопротивление рабочей жидкости при кавитации;

ZM - волновое сопротивление излучающей накладки;

И - длина излучающей накладки;

N - коэффициент трансформации излучающей накладки.

Изобретение относится к ультразвуковой очистке изделий в жидкости и позволяет повысить электроакустический КПД ванны и стабильность ее работы. В ванне каждый ультразвуковой преобразователь имеет излучающую 1 и пассивную 3 прокладки, между которыми расположены пьезоэлементы 2, стянутые шпилькой 5 с гайкой. Для достижения поставленной цели пьезоэлементы 2 смещены от узловой линии, показанной пунктиром на чертеже на определяемую по формуле величину в сторону излучающей накладки. 2 ил. 1 табл.

т т

Фиг. 2

260