Патент на изобретение №2378058
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ ИЗДЕЛИЙ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области ультразвуковой обработки и может применяться для очистки изделий от технологических и эксплуатационных загрязнений. Способ состоит в том, что на изделие, помещенное в рабочую емкость с моющей жидкостью, воздействуют ультразвуковыми колебаниями от основного высокоамплитудного источника излучения с амплитудной колебательных смещений 15-50 мкм и частотой 20-30 кГц, создавая направленный на изделие поток жидкости с кавитационными свойствами, одновременно на изделие направляют поток дополнительной энергии. При этом используют энергию ультразвукового низкоамплитудного излучения, создающего совместно с излучением основного источника общую, удаленную от него зону устойчивого кавитационного воздействия на изделие за счет взаимодействия двух потоков акустического излучения. Общую зону формируют протяженностью L=(4-5)l от зоны акустического воздействия основного источника, где l – протяженность зоны активного акустического воздействия основного источника акустических колебаний. Изобретение обеспечивает создание в моющей жидкости дополнительной зоны эрозионного воздействия в той области крупномасштабного акустического течения, в которой из-за снижения амплитуды звукового давления с расстоянием не происходит захлопывания кавитационных пузырьков, т.е. не осуществляется эрозионное разрушение загрязнений. 1 ил.
Изобретение относится к области ультразвуковой обработки и может применяться для очистки изделий от технологических и эксплуатационных загрязнений. Известны способы ультразвуковой очистки изделий, при которых изделия погружают в моющую жидкость и создают в ней ультразвуковое поле стержневым излучателем, излучающая поверхность которого совершает поршневые колебания с амплитудой смещений 15-30 мкм [1]. К недостаткам таких способов относится сравнительно малая по протяженности, до 15-20 мм в направлении излучения, зона интенсивной кавитационной эрозии, обеспечивающая очистку поверхности изделий. Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является способ ультразвуковой очистки изделий, согласно которому для увеличения протяженности зоны коллапсовой ультразвуковой очистки в область обработки вводят затопленную струю моющей жидкости со скоростью, превышающей скорость создаваемых излучателем крупномасштабных акустикогидродинамических течений и совпадающей с ними по направлению [2]. Недостатком этого способа является регулярное снижение эффективности очистки с увеличением расстояния от излучателя до обрабатываемого изделия (до 30 мм). Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание в моющей жидкости дополнительной зоны эрозионного воздействия в той области крупномасштабного акустического течения, в которой из-за снижения амплитуды звукового давления с расстоянием не происходит захлопывания кавитационных пузырьков, т.е. не осуществляется эрозионное разрушение загрязнений. Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в способе ультразвуковой очистки изделий, заключающемся в том, что на изделие, помещенное в рабочую емкость с моющей жидкостью, воздействуют ультразвуковыми колебаниями от основного высокоамплитудного источника излучения с амплитудой колебательных смещений 15-50 мкм и частотой 20-30 кГц, создавая направленный на изделие поток жидкости с кавитационными свойствами, одновременно на изделие направляют поток дополнительной энергии, согласно изобретению в качестве дополнительной энергии используют энергию ультразвукового низкоамплитудного излучения, создающего совместно с излучением основного источника общую, удаленную от него зону устойчивого кавитационного воздействия на изделие за счет взаимодействия двух потоков акустического излучения, при этом общую зону устойчивого кавитационного воздействия формируют протяженностью L=(4 На решение поставленной технической задачи направлено также то, что в качестве дополнительной энергии, направляемой на изделие, используют энергию переизлучения ультразвуковых колебаний, возбуждаемых основным источником излучения, отраженных от конструктивных элементов рабочей емкости. Решение поставленной технической задачи становится возможным благодаря применению в дополнение к основному высокоамплитудному источнику акустического излучения потока дополнительной энергии от другого источника акустического излучения, но с более низкой интенсивностью. Такой подход позволяет организовать в рабочей жидкости еще одну зону, более удаленную от основного источника акустического излучения и более удобную для работы с очищаемыми изделиями, расстояние которой от основного источника определяется в 5 Способ поясняется чертежом, на котором схематически представлено устройство для ультразвуковой очистки изделий. В состав устройства входят рабочая емкость 1, заполняемая моющей жидкостью 2, основной высокоамплитудный источник 3 излучения в виде поршневого ультразвукового излучателя, а также источник 4 излучения дополнительной энергии. В емкости 1 размещено изделие 5, требующее очистки. Источник 4 излучения дополнительной энергии представляет собой ультразвуковой низкоамплитудный излучатель. Под воздействием излучения основного источника 3 в рабочей емкости 1 возникает акустико-гидродинамический поток 6. На чертеже используются следующие обозначения: l – протяженность зоны акустического воздействия основного источника излучения, L – протяженность зоны акустического воздействия основного и дополнительного источников акустических колебаний. Предлагаемый способ ультразвуковой очистки изделий реализуется следующим образом. На изделие 5, помещенное в рабочую емкость 1 с моющей жидкостью 2, воздействуют ультразвуковыми колебаниями с амплитудой колебательных смещений 15-50 мкм на частотах 20-30 кГц. Для этого используют основной высокоамплитудный источник 3 излучения в виде поршневого ультразвукового излучателя, устанавливаемого в емкости 1 и создающего направленный на изделие 5 поток 6 жидкости с кавитационными свойствами. При этом излучающая поверхность (не обозначена) источника 3 излучения создает акустическое поле, интенсивность которого убывает вдоль нормали к ней, и слабо расходящееся мощное акустикогидродинамическое течение 6, переносящее со скоростью 1 м/с и более значительное количество кавитационных пузырьков. В ближайшей к основному высокоамплитудному источнику 3 излучения зоне протяженностью l=15-18 мм наблюдается активное схлопывание пузырьков, а далее пузырьки распространяются в потоке не схлопываясь, так как снижение амплитуды звукового давления приводит к невыполнению условий кавитационного коллапса. Одновременно на изделие 5 направляют поток дополнительной энергии. Согласно изобретению в качестве дополнительной энергии используют энергию ультразвукового низкоамплитудного источника 4 излучения. Последний создает совместно с основным источником 3 общую, удаленную от него зону устойчивого кавитационного воздействия на изделие 5, накладывая свое акустическое поле на сформированный основным источником 3 излучения поток 6 кавитационных пузырьков. Таким образом, при взаимодействии двух потоков акустического излучения создаются условия, необходимые для осуществления процесса кавитации. При этом общую зону устойчивого кавитационного воздействия формируют протяженностью L=(4 Установлено, что даже при интенсивности потока дополнительной энергии от источника 4 низкоамплитудного акустического излучения в 5-10 раз меньшей интенсивности от основного высокоамплитудного источника 3 излучения, в выбранной таким образом общей зоне их совместного воздействия может быть создана дополнительная область коллективного коллапсирования пузырьков и, соответственно, дополнительная и чрезвычайно удобная для практических технологических воздействий зона кавитационной эрозии, внутри которой размещают очищаемое изделие 5. В частном случае выполнения способа в качестве энергии, дополнительно направленной на изделие 5, используют переизлучение ультразвуковых колебаний, возбуждаемых основным источником 3 излучения, отраженных от конструктивных элементов рабочей емкости 1. В таком варианте выполнения способа появляется возможность обходиться без какого-либо дополнительного источника 4 акустического излучения, используя обоснованно сконструированные отражатели сигнала основного высокоамплитудного источника 3 излучения. Изобретение направлено на создание в моющей жидкости дополнительной зоны эрозионного воздействия в той области крупномасштабного акустического течения, в которой из-за снижения амплитуды звукового давления с расстоянием не происходит захлопывания кавитационных пузырьков, т.е. не осуществляется эрозионное разрушение загрязнений. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. Панов А.П. Ультразвуковая высокоамплитудная очистка поверхности. В кн. Воздействие мощного ультразвука на межфазную поверхность металлов. М.; Наука, 1986, с.217. 2. А.с. СССР
Формула изобретения
Способ ультразвуковой очистки изделий, заключающийся в том, что на изделие, помещенное в рабочую емкость с моющей жидкостью, воздействуют ультразвуковыми колебаниями от основного высокоамплитудного источника излучения с амплитудой колебательных смещений 15-50 мкм и частотой 20-30 кГц, создавая направленный на изделие поток жидкости с кавитационными свойствами, одновременно на изделие направляют поток дополнительной энергии, отличающийся тем, что в качестве дополнительной энергии используют энергию ультразвукового низкоамплитудного излучения, создающего совместно с излучением основного источника общую, удаленную от него зону устойчивого кавитационного воздействия на изделие за счет взаимодействия двух потоков акустического излучения, при этом общую зону устойчивого кавитационного воздействия формируют протяженностью L=(4-5)l от зоны акустического воздействия основного источника излучения, где l – протяженность зоны активного акустического воздействия основного источника акустических колебаний.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
5)l от зоны акустического воздействия основного источника излучения, где l – протяженность зоны активного акустического воздействия основного источника акустических колебаний.
1574285, М. кл.2 В08b 3/12, опубл. БИ 