Устройство для ультразвуковой очистки проката Советский патент 1981 года по МПК B08B3/12 

ров. каждый из которых образован шестью трансформаторами колебаний.

Рабочий блок устройства для очистки проката с использованием акустической энергии включает несколько ультразвуковых стержневых магнитострикционных нреобразователей /, снабженных обмоткой 2 возбуждения, соединенной с ультразвуковым генератором (не показан). Преобразователи У жестко присоединены к трансформаторам 3 колебаний, имеющим форму прямоугольного нараллелепипеда. На больших гранях трансформаторов колебаний выполнены сквозные отверстия 4, диаметр которых превышает их толш,ину и равен 1/(8,66-т-6,5). При этом расстояние от края отверстия до меньших граней трансформатора колебаний составляет rf/(l,87-:н- 1,81), а до., его средних граней, одна из которых является входной для ультразвуковых колебаний, й/(10-;-5,72), где d - диаметр отверстия. Трансформаторы 3 колебаний посредством перемычек 5 соединены в замкизтый контур и смонтированы с зазорами 6 один относительно другого.

Устройство работает следующим образом.

В рабочий блок устройства, расположенный в ванне (не показана), задают прокат. В зависимости от вида проката его .пропускают либо через отверстия 4, либо через зазор 6 между трансформаторами 5 колебаний. Затем ванну занолняют моюш,им раствором. При этом его верхний уровень устанавливают на 5-10 см выше уровня проката. После этого на преобразователи / с ультразвуковых генераторов подают переменное напряжение резонансной частоты. Пря поступлении его на обмотку 2 возбуждения преобразователи под действием магнитных сил начинают совершать колебания вдоль своей продольной оси. Эти колебания передаются трансформаторам 3 колебаний, а .от них - перемычкам 5. При этом перемычки совершают изгибные колебания, а в участке переменного сечения каждого трансформатора колебаний, ограниченном его средней гранью, стенкой отверстия 4 и двумя условными плоскостями, касательными к отверстию и перпендикулярными к упомя. нутой грани, возбуждается изгибная ультразвуковая волна. Изгибные колебания данного участка нередаются слоям металла, расположенным рядом с ним, т. е. возбуждают их. Вместе с этим данные слои металла возбуждаются непосредственно и от преобразователя. Эти колебания складываются, причем их результирующая направлена параллельно излучающему торцу преобразователя, а зона максимальных значений амплитуд колебаний приходится на центр граней.

Охарактеризованный выше процесс возбуждения трансформатора колебаний приводит также и к интенсивным радиальным колебаниям стенки отверстия 4.

Под воздействием ультразвуковых колебаний .в моющем растворе, иаходяще.мся между очищаемым прокатом и излучающими поверхностями замкнутого контура трансформаторов колебаний, возникают переменные давления. Они изменяются с частотой возбуждающего поля и создают

высокие плотности энергии. При амплитудах звукового поля, превышающих некоторое пороговое для данного моющего раствора значение, возникает кавитация, характеризующаяся ростом пузырьков. Каждый из лузырьков вырастает до некоторого максимального размера и захлопывается, создавая ударные волны большой силы - имлульсы давления, достигающие .нескольких тысяч атмосфор. Такие высокие ударпые давления вызывают сильные кавитационные разрушения на поверхности проката, проходяп1.его через рабочий блок устройства. В результате этого частицы загрязнений отрываются от поверхности

ироката и уносятся из зоны очистки моюшим раствором, непрерывно циркулирующим в ванне. После полного прохождения проката через рабочий блок устройства и через ванну выключают ультразвуковые

генераторы и привод перемещения проката. Затем в рабочий блок устройства задают очередное изделие и процесс ультразвуковой очистки повторяется.

Резонансная частота предлагаемого устройства, рабочий блок которого (см. фиг. 2) составлен .из шести трехстержневых полуволновых магнитострикционных преобразователей с собственной частотой в 19,5 кГц

и трех замкнутых контуров, изготовленных из титана ВТ-1 (X 260 мм), равна 18 кГц. Каждый из замкнутых контуров имеет следующие размеры: длина 245 мм ширина 94 мм; толщина 30 мм; диаметр

отверстия 35 мм (i/7,43); расстояния от края отверстия до средних и до меньщих граней трансформ.атора колебаинй, соответственно, равны 5 мм (dJ7) и 19 мм (d/l,84); толщина перемычек 5 мм (Я/52); расстояние между трансформаторами колебаний 4 мм. При данных размерах и конфигурации замкнутого контура рабочий блок может быть использован при очистке труб и прутков диаметром до 32 мм (в щесть ниток), ленты толщиной до 3 мм и шириной до 80 мм (в четыре нитки) или щириной до 220 мм (в одну нитку). Амплитуда ко ебапий излучающих поверхностей замкнутого контура при вышеуказанных размерах

составляет 13-16 микрон, что позволяет производить очистку проката с высокой скоростью его перемещения.

Количество замкнутых контуров в рабочем блоке определяется степенью загрязкениостп очищаемого проката, а их геометрические размеры и форма - конфигурацией проката.

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого рабочих блоков устройств для ультразвуковой очистки проката показывает, что предлагаемый обладает рядом существенных преимуществ перед известным. Он более производителен и технологичен, т. к. позволяет очищать не только ленту и трубы (прутки), но и прокат самого различного профиля, повторяя трансформаторами колебаний его конфигурацию. При этом очистку проката можно осуществлять в несколько ниток.

Формула изобретения

1. Устройство для ультразвуковой очистки проката, включающее рабочий блок, состоящий из ультразвукового стержневого преобразователя и жестко соединенного с ним своей входной гранью трансформатора колебаний, выполненного в виде многорраиника с, -по меньщей .мере, одним сквозным отверстием, ось которого пересекает больщие из граней, отличающееся тем, что, с целью расщирения технологических возможностей и повыщения производительности, оно имеет дополнительные рабочие блоки, при этом трансформаторы колебаний посредством перемычек объединены в замкнутый контур и смонтированы с зазорами один относительно другого.

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что трансформатор колебаний выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда.

3.Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что больщие грани трансформаторов колебаний размещены преимущественно в одной плоскости.

4.Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что трансформаторы колебаний объединены в замкнутый контур преимущественно по входным граням трансформаторов колебаний.

5.Устройство по п. .1, отличающеес я тем, что перемычки выполнены с толщиной равной ъ/(25н-90), где X - длина продольной волны в материале трансформатора колебаний.

6.Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что оно имеет дополнительные замкнутые контуры трансформаторов колебаний, а ультразвуковые преобразователи выполнены многостержневыми и соединены с замкнутыми контурами, количество которых соответствует числу стержней преобразователя.

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2602248, кл. В 06 В 1/04, 1978.