Установка для ультразвуковой очистки изделий Советский патент 1982 года по МПК B08B3/12 

1

Изобретение относится к технологическому использованию ультразвуковой энергии, в частности к установкам для очистки изделий, и может быть применено в металлообрабатывающей промышленности, а также в других отраслях промышленности, связанных с очисткой изделий от производственных и эксплуатационных загрязнений.

Известна установка для ультразвуковой очистки изделий, содержащая ванну, заполняемую моюшим раствором, в дно которой встроен электрострикционный преобразователь с плоской излучающей диафрагмой 1.

Недостаток установки заключается в том, что качественной очистке подвергаются только те цасти изделия, которые расположены параллельно поверхности излучающей диафрагмы преобразователя.

Известна также установка для ультразвуковой очистки изделий, в которой одна из стенок ванны имеет участок, ориентированный под углом к поверхности излучающей диафрагмы, что позволяет часть ультразвуковых колебаний, возбуждаемых электрострикционным преобразователем, встроенным в дно ванны, направить на очищаемые изделия под некоторым острым углом относительно поверхности излучающей диафрагмы преобразователя и -тем самым повысить качество очистки изделий 2.

Однако конструкция этой установки не обеспечивает равномерного ультразвукового потока во всем объеме моющего раствора.

Кроме того, известна установка для ультразвуковой очистки изделий, в которой, с целью интенсификации процесса очистки, между излучающей диафрагмой электрострикционного преобразователя и контейнером, заполненным очищаемыми изделия10ми, установлен аэратор, соединенный с источником газа. В этой установке, являющейся наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату, стенки ванны смонтированы в виде конуса, а электрострикционный преоб15 разователь встроен в дно ванны 3.

Использование в данной установке аэратора позволяет вводить газовые зародыши кавитации в тех местах объема ванны, где необходимо получить интенсивную кави.тационную область, что и позволяет значительно повысить эрозионную активность моющего раствора и, тем самым, существенно снизить продолжительность процесса очистки изделий.

Однако эта установка имеет недостаток, заключающийся в том, что зона с наибольшей плотностью ультразвуковой энергии (за счет отражения акустических волн только от стенок ванны) располагается в непосредственной близости к горловине ванны, вследствие чего производить качественную очистку, например, длинномерных изделий, не представляется возможным.

Целью изобретения является повышение качества очистки.

Поставленная цель достигается тем, что установка для ультразвуковой очистки изделий, содержаш,ая коническую ванну, размеш,енные в ней контейнер для очищаемых изделий, электрострикционный преобразователь с плоской излучающей диафрагмой, встроенный в дно ванны и установленный между излучающей диафрагмой и контейнером аэратор, соединенный с источником сжатого газа, снабжена отражателем акустических волн в виде части шарового сегмента, расположенного под углом к излучающей диафрагме, соответствующим полному внутреннему отражанию акустической волны, а аэратор выполнен в форме кольца П-образного поперечного сечения с реактивными соплами на его поверхности и посредством направляющих закреплен на дне ванны с возможностью вращения вокруг своей оси, при этом отражатель акустических волн жестко закреплен на аэраторе со смещением относительно его оси и обращен выпуклой поверхностью к стенкам ванны.

На фиг. 1 изображена предлагаемая установка; на фиг. 2 - аэратор и отражатель акустических волн; на фиг. 3 - дно ванны; на фиг. 4, 5 и 6 - направление распространения акустических волн в зависимости от расположения отражателя.

Установка содержит коническую ванну 1, в дно 2 которой встроен электрострикционный преобразователь 3 с плоской излучающей диафрагмой 4. На дне ванны с возможностью вращения вокруг своей оси закреплен аэратор 5, выполненный в виде кольца с полостью 6 П-образного поперечного сечения и реактивными соплами 7 на его внешней поверхности. Полость аэратора посредством трубопровода 8 через электроклапан 9 соединена с источником сжатого газа. На аэраторе с помощью пластины 10 и уголков 11 жестко закреплен отражатель 12 акустических волн, выполненный в виде половины щарового сегмента, расположенный под углом к излучающей диафрагме 4, соответствующим полному внутреннему отражанию для ультразвуковых колебаний. Изделия 13, подлежащие очистке, располагают в контейнере 14, устанавливаемом на выступах, выполненных на внутренней стороне стенки ванны. Аэратор снабжен направляющими роликами 15, установленными на стойках 16, закрепленных на дне ванны под углом в 120° одна относительно другой. В верхней части ванны расположен теплообменник 17

через трубопровод 18 и вентиль 19, соединенный с системой подачи охлаждающей воды. Через вентиль 20 и трубопровод 21 с системой подачи воды соединен охлаждаемый корпус электрострикционного преобразователя. Слив воды из теплообменника и корпуса преобразователя осуществляется соответственно через трубопроводы 22 и 23. Внутри теплообменника расположен змеевик 24 трубопровода 25, соединенный с ванной и имеющий сливной трубопровод 26,

снабженный электровентилем 27. Ванна имеет крыщку 28, установленную внутри обоймы 29, болтами 30 присоединенную к крышке 31 кожуха 32 установки. Крышки 28 и 31 связаны между собой посредством пальца 33, щарнирно закрепленного на крыщке

28,образующей совместно с крышкой 31 герметичную полость 34, которая посредством трубопровода 35 и гибкого шланга 36 через электроклапан 37 соединена с источником сжатого газа. Посредством рычага 38

и собачки 39 палец 33 взаимодействует с электровыключателем 40, связанным электрической цепью с обмотками электроклапанов 9 и 37. Палец 33 через шайбу 41 связан с пластинчатой пружиной 42, которая закреплена на крышке 31, снабженной ручкой 43.

5 Для сброса сжатого газа из полости 34 на трубопроводе, соединяюшим гибкий шланг 36 с источником сжатого газа, установлен электроклапан 44.

Предлагаемая установка работает следующим образом.

Изделия 13, подлежащие очистке, загружают в контейнер 14 и устанавливают его в ванну 1, заполненную моющим раствором. После этого, крыщки 28 и 31 совместно с обоймой 29 посредством ручки 43 надвигают на ванну, при этом пружина 42 отжимает крышку 28 вверх к выступам обоймы

29.При полном надвигании крыщек ванны блок-контакт (на чертежах не показан) замыкается, в результате чего открывается электроклапан 37 и в герметичную полость

34через гибкий щланг 36 и трубопровод

35под давлением 0,3-0,4 МПа поступает сжатый газ, в частности воздух, под действием которого крыщка 28 опускается и герметизирует ванну 1. При этом палец 33 через рычаг 38 и собачку 39 действует на ниж5 НИИ контакт выключателя 40, в результате чего на обмотку электроклапана 9 поступает напряжение. Электроклапан 9 открывается, и сжатый воздух по трубопроводу 8 подается в полость 6 аэратора 5 и, вырываясь из нее через реактивные сопла 7, поступает в

0 моющий раствор. В результате реактивного действия струи воздуха аэратор и закрепленный на нем отражатель 12 акустических волн получают круговое вращение, при этом направляющие ролики 15 ограничивают перемещение аэратора в вертикальной плоское

5 ти. После этого в теплообменник 17 и корпус преобразователя 3 соответственно через вентили 19 и 20, по трубопроводам 18 и 21 подается охлаждающая их вода. Затем включают ультразвуковой генератор (на чертежах не показан) и на электрострикционный преобразователь 3 поступает переменное напряжение резонансной частоты. Преобразователь возбуждается и его плоская диафрагма начинает совершать колебания с ультразвуковой частотой, распространяющиеся вдоль его ванны. Поскольку ультразвуковые колебания от излучающей диафрагмы, попадая на выпуклую поверхность отражателя 12, отражаются под углом е , соответствующим полному внутреннему отражению для ультразвуковых колебаний, то часть их, попадающая на указанную поверхность отражателя, направляется на боковую поверхность конической ванны. А так как последняя расположена к поверхности излучающей диафрагмы под углом «, удовлетворяющим соотнощению © , то ультразвуковые колебания, отражаясь от стенок ванны, направляются на очищаемые изделия 13, расположенные в контейнере 14. При этом вследствие вращения отражателя ультразвуковые колебания последовательно направляются на всю боковую поверхность контейнера 14, выполненного из металлической сетки. Сжатый воздух, вырываясь из реактивных сопел 7 в моющую жидкость, насыщает ее газовыми зародыщами (пузырьками), что увеличивает эффективность ультразвуковой кавитации, возбуждаемой в моющей жидкости излучающей диафрагмой 4 электрострнкционного преобразователя. Цузырьки воздуха, поднимаясь через моющую жидкость, захватывают пары последней и через трубопровод 25 поступают в змеевик 24 теплообменника 17. В змеевике пары моющей жидкости конденсируются и конденсат через сливной трубопровод 26 и вентиль 27 совместно с воздухом удаляется из ванны. По окончании очистки изделий установка и ультразвуковой генератор обесточиваются, электроклапаны 9 и 37 закрываются, а электроклапан 44 открывается. Крыщка 28 под действием пружины 42 поднимается вверх до упора в выступы обоймы 29 и посредством ручки 43 крыщки 28 и 31 отводятся в сторону. После этого контейнер 14 с очищенными изделиями извлекается из ванны. Затем процесс очистки повторяется для следующей партии изделий. Предлагаемая установка за счет равномерного распределения ультразвуковых колебаний по высоте ванны позволяет повысить качество очистки изделий, сократить продолжительность процесса и, тем самым, повысить производительность. Формула изобретения Установка для ультразвуковой очистки изделий, содержащая коническую ванну, размещенные в ней контейнер для очищаемых изделий, электрострикционный преобразователь с плоской излучающей диафрагмой, встроенной в дно ванны и установленный между излучающей диафрагмой и контейнером, аэратор, срединенный с источиком сжатого газа, отличающаяся тем, что, с целью повыщения качества очистки, она снабжена отражателем акустических волн в виде части щарового сегмента, расположенного под углом к излучающей диафрагме, соответствующим полному внутреннему отражению акустической волны, а аэратор выполнен в форме кольца П-образного поперечного сечения с реактивными соплами на его поверхности и посредством направляющих закреплен на дне ванны с возможностью вращения вокруг своей оси, при этом отражатель акустических вол жестко закреплен на аэраторе со смещением относительно его оси и обращен выпуклой поверхностью к стенкам ванны. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 175806, кл. В 08 В 3/10, 1965. 2.Патент США № 3433669, кл. 134-1, 1965. 3.Патент США № 2828231, кл. 134-1, 1958 (прототип). j 31 f JdJf .

(pi/.J