Способ очистки металлических изделий от неметаллических загрязнений и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК B08B7/02 

Изобретение относится к технике очистки металлических поверхностей от неметаллических загрязнений и отложений, также может быть использовано для снятия остаточных напряжений в металлических изделиях.

Цель изобретения - повышение качества и производительности очистки путем создания волн упругой деформации в участках поверхности очищаемого изделия.

Способ очистки металлических изделий от загрязнений, заключающийся в возбуждении в изделии волн упругой деформации посредством воздействия на поверхность изделия в смежных участках электромагнитными импульсами основного и дополнительного индукторов; волны упругой деформации в изделии возбуждают, формируя импульсы тока треугольной формы с крутым передним фронтом и пологим задним фронтом основного индуктора и пологим передним и крутым задним фронтами дополнительного индуктора при отношении длительности переднего фронта импульса тока дополнительного индуктора к его заднему фронту не менее 10 и при длительности заднего фронта не более четверти периода собственных колебаний участка очищаемого изделия.

На фиг.1 приведено устройство для обработки изделий; на фиг,2, 3 - варианты взаимного расположения основного и дополнительного индукторов; на фиг.4 - формы импульсов тока в основном и дополнительном индукторах.

4 00 О О ±

К корпусу 1 индукторов, выполненному разъемным из.диэлектрического материала, через шаровой шарнир 2 крепится полая штанга 3. В корпусе 1 расположены основной индуктор 4 и дополнительный индуктор или индукторы 5. Индукторы 4 и 5 выполнены в виде плоской спирали из электропроводного материала, например медной шины или трубки. Спирали индукторов запрессованы в материал корпуса или вставлены в пазы в корпусе достаточно плотно. Электрические выводы от индукторов проходят внутри полой, штанги 3. Основной индуктор 4 присоединен к генератору 6 импульсов тока, а дополнительный индуктор 5 - к генератору 7 импульсов тока, оба генератора подключены к программному коммутатору 8. Генераторы 6,7 и коммутатор 8 могут быть выполнены в виде отдельного переносного блока или установлены на передвигающемся шасси. Кнопка запуска 9 расположена на штанге 3.

Дополнительный индуктор 5 может быть выполнен как один индуктор, витки которого охватывают основной индуктор 4 (фиг.2) или в виде нескольких локальных индукторов, расположенных вокруг основного по окружности (фиг.З).

Импульсы 10, 11 (фиг.4) поступают на индукторы так, что их вершины во времени совпадают, К форме импульса 10тока основного индуктора особых требований не предъявляется, необходимо только, чтобы передний фронт был достаточно крутой, порядка миллисекунд. Импульс 11, поступающий на дополнительный индуктор 5, должен иметь определенную форму, а именно пологий передний фронт и крутой задний; соотношение длительности фронтов не менее 10, и длительность заднего фронта не более четверти периода собственных колебаний обрабатываемого участка поверхности.

Способ осуществляется при работе устройства следующим образом.

При нажатии кнопки 9 на штанге корпуса, который прижимают к обрабатываемой поверхности, коммутатор 8 запускает генераторы 6 и 7 импульсов, каждый из которых вырабатывает свой импульс тока. Импульс с крутым передним фронтом от генератора б поступает на основной индуктор 4. При пропускании импульса тока через индуктор, находящийся около проводящего изделия, между индуктором и изделием возникает взаимное отталкивание, вызванное взаимодействием двух импульсных магнитных полей, магнитного поля индуктора и магнитного поля вихревых токов, индуцированных по закону электромагнитной индукции в проводящем изделии, причем на

индуктор и на обрабатываемое изделие действуют одинаковые, но противоположно на- правленные силы. Если индуктор закреплен, что имеет место во всех известных технических применениях электромагнитного (магнитно-импульсного) удара, то возникающее усилие перемещает или деформирует изделие. Если бы предлагаемое устройство имело только основной индук0 тор 4, то при пропускании через индуктор импульса тока с крутым передним фронтом корпус индуктора и обрабатываемое изделие оттолкнулись бы друг от друга под действием электромагнитного удара. Однако

5 эффект взаимодействия двух импульсных магнитных полей, поля индуктора и магнитного поля вихревых токов может проявляться не только через отталкивание, но и через взаимное притяжение индуктора и изделия.

0 Направление взаимодействия (отталкивание или притяжение) зависит от направления изменения напряженности магнитного поля индуктора - напряженность возрастает от нуля до максимума или уменьшается от

5 максимума до нуля. Известно по закону электромагнитной индукции, что ЭДС, наведенная в контуре изменяющимся магнитным потоком, всегда стремится вызвать ток (магнитный поток), направленный так, что0 бы воспрепятствовать изменению внешнего возбуждающего магнитного потока. При резком уменьшении напряженности внешнего магнитного поля дополнительного индуктора при пропускании через него

5 импульса 11 тока с крутым задним фронтом, от максимума до нуля, действует эффект исчезающего магнитного поля. При исчезновении основного магнитного поля поле вихревых токов будет препятствовать его

0 уменьшению, в этом случае взаимодействие двух этих магнитных полей приводит к взаимному притяжению индуктора и изделия, Требуемый характер изменения напряженности магнитного поля, поля дополнитель5 ного индуктора, резкое уменьшение от максимума до нуля, можно получить, если через индуктор 5 пропустить импульс 11 тока с пологим передним фронтом и крутым задним (фиг.4). Такие импульсы тока выра0 батывает генератор 7 импульсов тока, и эти импульсы поступают на дополнительный индуктор 5. При одновременной подаче им-, пульса 10 на основной индуктор и импульса 11 на дополнительный индуктор изделие бу5 дет одновременно испытывать в смежных участках поверхности два электромагнитных удара, направленных навстречу друг другу - удар на отталкивание в области основного индуктора и удар на сближение в области дополнительного индуктора, в результате чего сам корпус с индукторами остается практически неподвижным, т.е. имеем безоткатное устройство.

Деформации разных знаков в соседних смежных участках, на границе областей уда- ров основного и дополнительного индукторов, значительно повышают эффективность обработки. За счет больших скоростей и ускорений точек поверхности и резкого изменения направления этих величин в смежных участках обрабатываемой поверхности создаются силы, значительно ослабляющие адгезию между поверхностью и загрязнениями, в результате чего последние отделяются от поверхности. Напряжения сдвига между поверхностью и загрязнениями, возникающие за счет изгиба стенки во время распространения волн упругой деформации по поверхности, уменьшают адгезию и снижают необходимую величину ускорения то- чек поверхности, достаточную для отделения загрязнений от поверхности. Такие волны упругой деформации также эффективно снимают остаточные напряжения в изделии.

Штанга 3 прикреплена к корпусу индук- шаровым шарниром 2. Изменяя угол наклона штанги относительно корпуса и сканируя корпусом обрабатываемую поверхность, можно обрабатывать значительные по площади поверхности изделий, аппаратов, трубопроводов и т.п., в том числе и в труднодоступных местах.

Поверхность корпуса 1, обращенная к изделию, выполняется по форме поверхно- сти изделия. Соответственно по форме наружной поверхности корпуса выполняются и индукторы 4 и 5,

Осуществление предлагаемого способа и устройства позволяет одним устройством без закрепления индукторов на обрабатываемой поверхности или около поверхности путем сканирования обрабатывать обширные поверхности изделий, аппаратов, конструкций, трубопроводов. Под действием двух противоположно направленных электромагнитных ударов в смежных участках обрабатываемой поверхности возникают упругие деформации разных знаков, что вызывает волны упругой деформации на соб- ственной частоте обрабатываемой поверхности, распространяющиеся по всему изделию. Такая волна вызывает значительное уменьшение адгезионной связи загрязнения и стенки, что способствует эффективной очистке поверхности, уменьшает время обработки, повышает производительность труда.

Формула изобретения

1.Способ очистки металлических изделий от неметаллических загрязнений путем возбуждения в изделии волн упругой деформации посредством воздействия на поверхность изделия электромагнитными импульсами основного и дополнительного индукторов, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и производительности очистки путем создания волн упругой деформации одновременным воздействием импульсами тока основного и дополнительного индукторов в смежных участках поверхности очищаемого изделия, волны упругой деформации в изделии возбуждают , формируя импульсы тока треугольной формы с крутым передним фронтом и пологим задним фронтом основного индуктора и пологим передним и крутым задним фронтами дополнительного индуктора при отношении длительности переднего фронта импульса дополнительного индуктора к его заднему фронту не менее 10 и при длительности заднего фронта не более четверти периода собственных колебаний очищаемого изделия.

2.Устройство для очистки металлических изделий от неметаллических загрязнений, содержащее корпус с расположенным в корпусе кольцевым индуктором, связанным с генератором импульсов тока, отличающееся тем, что, с целью повышения качества и производительности очистки, оно содержит расположенные в корпусе дополнительный индуктор и подключенный к его входу дополнительный генератор для выработки импульсов тока с пологим передним и крутым задним фронтами, а дополнительный индуктор охватывает кольцевой индуктор по внешнему его диаметру.

3.Устройство по п.2, отличающее- с я тем. что оно содержит полую штангу, закрепленную в корпусе шарнирно, а рабочие поверхности основного и дополнительного индукторов выполнены по форме очищаемых изделий.

Использование: очистка поверхности металлических изделий от различного рода неметаллических загрязнений в различных отраслях промышленности путем возбуждения в изделии волн упругой деформации посредством воздействия на поверхность изделия электромагнитными импульсами основного и дополнительного индукторов. Сущность изобретения: волны упругой деформации возбуждают, формируя импульсы тока треугольной формы с крутым передним фронтом и пологим задним фронтом основного индуктора и пологим передним и крутым задним фронтами дополнительного индуктора. При этом отношение длительности переднего фронта импульса дополнительного индуктора к его заднему фронту составляет не менее 10, а длительность заднего фронта - не более четверти периода собственных колебаний очищаемого изделия. Устройство содержит корпус с расположенным в корпусе кольцевым индуктором, связанным с генератором импульсов тока. В корпусе расположен дополнительный индуктор с подключенным к его входу дополнительным генератором, охватывающий кольцевой индуктор. 2 с. и 1 -з.п. ф-лы, 4 ил. 44 ё

Фиг.З

Фиг.1

ФигА