Ванна для ультразвуковой очистки изделий

Полезная модель относится к техническим средствам ультразвуковой очистки изделий и может быть использована для очистки, в частности, моноблочных корпусов кольцевых газоразрядных лазеров из стекла или кварца, имеющих сложную форму.
Известна установка для ультразвуковой очистки [RU 24125, U1, В08В 3/10, 27.07.2002], которая содержит смонтированные на раме стержневую колебательную систему с излучателем, кассету с обрабатываемыми изделиями, размещенную в полости ванны с технологическим раствором, систему подачи и слива последнего, по меньшей мере, один механизм перемещения рабочего элемента установки и устройство управления, выполненное в виде реле-прерывателя, электрически связанного с каждым обрабатываемым изделием в кассете, имеющим электрический разъем, система подачи технологического раствора подключена ко входу каждого обрабатываемого изделия в кассете, при этом ванна и излучатель выполнены неподвижными, причем последний размещен в днище ванны с кольцевым зазором для слива технологического раствора и конструктивно совмещен с приемной емкостью системы слива, а механизм перемещения рабочего элемента установки подключен к кассете с обрабатываемыми изделиями с возможностью осуществления ею возвратно-поступательных движений в полости ванны над излучателем.
Недостатком установки является ее относительно высокая сложность и невозможность ультразвуковой обработки полостей, входы которых расположены сбоку.
Известно также устройство для ультразвуковой очистки [RU № 28993, U1, В08В 3/12, 27.04.2003], содержащее ванну, заполненную жидкой средой с размещенным в ней контейнером и снабженную крышкой, в которую встроен ультразвуковой пьезоизлучатель, соединенный с металлической пластиной, расположенной с возможностью акустического контакта в рабочем положении с жидкой средой, и генератор ультразвуковых колебаний, соединенный с пьезоизлучателем, причем ванна, крышка и контейнер выполнены из пластмассы, а на дне контейнера размещен металлический отражатель.
Недостатком этого устройства является относительно низкое качество очистки изделий.
Наиболее близкой к предложенной является ванна для ультразвуковой очистки изделий [RU № 28993, U1, В08В 3/12, 27.04.2003], содержащая встроенный ультразвуковой преобразователь с излучателем и выполненная с отверстием в стенке, перекрытым закрепленной на стенке ванны через эластичное уплотнение съемной пластиной, а ультразвуковой преобразователь с излучателем встроен в упомянутую съемную пластину.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкое качество очистки изделий сложной формы.
Проблема заключается в том, что изделия сложной формы, в частности моноблочный корпус кольцевого газоразрядного лазера из стекла или кварца, содержащий множество полостей и узких каналов, в том числе и сбоку, после завершения механической обработки требует очень тщательной отмывки от частиц материала, инструмента, а также следов сажи и жидкости, применяемой при сверлении каналов. Одновременно стоит задача химической полировки всех внутренних отверстий и полостей корпуса для ликвидации нарушенного инструментом слоя материала. С этой целью обычно корпус помещают в ультразвуковую ванну, заполненную химическим реактивом, например раствором хромпика, или соляной кислоты, или деионизованной водой, и под дном которой установлены один или несколько пьезоизлучателей. Однако, из-за отсутствия движения жидкости внутри полостей и отверстий корпуса очистка внутри корпуса идет с недостаточной эффективностью и очень медленно. При этом, хотя наружные поверхности корпуса очищаются достаточно быстро, процесс очистки приходится прекращать, чтобы не допустить травления наружных поверхностей корпуса. В результате внутренние полости корпуса остаются недостаточно очищенными.
Задачей, которая решатся в полезной модели, является создание ванны для ультразвуковой очистки изделий, которая позволяет качественно и относительно быстро производить очистку изделий сложной формы, например моноблочных корпусов кольцевого газоразрядного лазера из стекла или кварца.
Требуемый технический результат заключается в повышении качества и сокращении времени очистки изделий сложной формы, например моноблочных корпусов кольцевого газоразрядного лазера из стекла или кварца.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в ванну для ультразвуковой очистки изделий, выполненную прямоугольной в плане с возможностью заполнения технологическим раствором, имеющую отверстие в стенке и содержащая пьезоизлучатель, согласно полезной модели, введено три дополнительных пьезоизлучателя, причем пьезоизлучатели установлены по одному в центре каждой боковой стенки ванны, отверстие выполнено в центре нижней стенки с возможностью соединения с фильтром-отстойником, а верхняя часть ванны выполнена с возможностью залива в нее технологического раствора, полученного на выходе фильтра-отстойника, при этом объем ванны выбирают на 80-90% больше объема изделия для очистки, а длину волны ультразвуковых колебаний пьезоизлучателей выбирают меньшей, чем диаметр минимального отверстия в корпусе изделия для очистки.
На чертеже представлены
на фиг. 1 - ванна для ультразвуковой очистки изделий (вид сбоку), совместно с фильтром-отстойником и средствами залива в ванну технологического раствора, полученного на выходе фильтра-отстойника;
на фиг. 2 - ванна для ультразвуковой очистки изделий, вид сверху, совместно с погруженным в нее изделием для очистки.
На чертеже обозначены 1 - боковые стенки ванны для ультразвуковой очистки изделий, 2 - пьезоизлучатели, 3 - отверстие в нижней стенке ванны, 4 - фильтр-отстойник, 5 - насос, 6 - штуцер, 7 - изделие для очистки.
Ванна для ультразвуковой очистки изделий заполнена технологическим раствором и выполнена с отверстием 3 в центре нижней стенки ванны.
Ванна содержит также пьезоизлучатели 2, установленные по одному в центре каждой боковой стенки 1 ванны, а отверстие 3 в центре нижней стенки ванны выполнено с возможностью соединения с фильтром-отстойником 4, верхняя часть ванны выполнена с возможностью залива в нее технологического раствора, полученного на выходе фильтра-отстойника 4, например, через штуцер 6, соединенный трубопроводом с фильтром-отстойником 4 через насос 5.
При этом, как установлено экспериментально, объем ванны выбирают на 80-90% больше объема изделия 7 для очистки, причем меньший объем недостаточен для обеспечения качественной очистки изделия, а больший объем ведет к излишнему расходованию материалов и не улучшает качество очистки.
Длину волны ультразвуковых колебаний пьезоизлучателей 2 выбирают меньшей, чем диаметр минимального отверстия, полости или канала в изделии, чтобы качественно его очистить. Но хороший результат получается также при перестраиваемой по пилообразному закону изменения частоты колебаний для эффективной очистки как больших, так и малых полостей в изделии.
Работает ванна для ультразвуковой очистки изделий следующим образом.
Ванна имеет прямоугольную в плане форму и выполнена из PVDF или нержавеющей стали (в зависимости от типа применяемого технологического раствора). По центру каждой боковой стенки 1 ванны устанавливаются пьезоизлучатели 2. Четырех пьезоизлучателей, установленных равномерно со всех четырех сторон изделия, достаточно для обеспечения качественной очистки, поскольку два или три пьезоизлучателя не обеспечивают относительно полный охват изделия, а большее число пьезоизлучателей является излишним и практически не улучшает качество очистки. Размеры ванны выбираются на 80-90% больше изделия, что установлено экспериментально. В центре нижней стенки (на дне) ванны расположено отверстие 3 для слива, выполненное с возможностью соединения с фильтром-отстойником 4, собирающим отмытые крупные частицы загрязнений. Очищенный технологический раствор насосом 5 подают в ванну через штуцер 6. Частота пьезоизлучателей выбирается исходя из размеров внутренних полостей корпуса, в частности длина ультразвуковой волны в жидкости должна быть менее диаметра минимального отверстия, полости или канала в изделии для очистки. Хороший эффект достигается, если длина волны перестраиваемая по пилообразному закону для эффективной отмывки как больших, так и малых отверстий, полостей или каналов.
В результате продолжительность времени отмывки одного изделия уменьшается до 3-х раз, и при этом площадь протрав внешних поверхностей изделия уменьшается в 1,5 раза, что подтверждает достижение требуемого технического результата, заключающегося в повышении качества и сокращении времени очистки изделий сложной формы, например моноблочных корпусов кольцевого газоразрядного лазера из стекла или кварца.