УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СТЕНКИ ТЕПЛООБМЕННИКА

Устройство относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для очистки от отложений на поверхностях в теплообменниках.
Известно ультразвуковое устройство, включающее источник питания, коммутирующий элемент, блок частоты следования импульсов, накопительный конденсатор и магнитострикционный преобразователь с обмоткой возбуждения, подключенный к обмоткам накопительного конденсатора [1]
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для очистки теплоагрегатов от отложений, содержащее источник питания, блок частоты следования импульсов, накопительный конденсатор, к обкладкам которого последовательно через силовые сети коммутирующих элементов подключены две согласно включенные обмотки возбуждения магнитострикционного преобразователя, и блок управления коммутирующими элементами. Выход блока частоты следования импульсов подключен к входу блока управления коммутирующими элементами, выходы которого подключены к управляющим цепям коммутирующих элементов [2].
Недостатком данных устройств является невысокая энергетическая эффективность работы электрического тракта.
Это связано с тем, что, при работе закрепленного на стенке теплообменника магнитострикционного преобразователя в импульсном режиме, энергия, запасенная в источнике питания, расходуется преобразователями значительно быстрее, чем происходит ее накопление.
В случае, когда процесс накопления энергии в источнике питания еще не закончился, а на управляющие электроды коммутирующих элементов от блока управления уже поданы открывающие импульсы, через элементы источника питания, помимо заряжающего тока, начинает протекать импульсный ток колебательного контура, связывающего обмотку магнитострикционного преобразователя, конденсатор и источник питания. Этот ток может во много раз превышать величину заряжающего тока источника питания, что приводит либо к выходу из строя элементов источника питания, либо к уменьшению величины запасаемой в источнике питания энергии.
Рассмотренный режим работы устройства определяется низким электрическим сопротивлением нагрузки магнитострикционного преобразователя в сравнении с пьезокерамическим преобразователем, и следовательно большим током возбуждения.
В обоих случаях эффективность очистки от отложений уменьшается. Прохождение вышеупомянутого тока через элементы источника питания ведет также к появлению существенных помех в сети, что мешает работе других электронных приборов.
Техническим результатом полезной модели является упрощение устройства для акустического воздействия на стенки теплообменника.
Заявленный технический результат достигается тем, что ультразвуковое устройство, в состав которого входят источник питания, накопительный электрический конденсатор, а именно: в качестве электроакустического преобразователя применен пьезоэлектрический преобразователь, введены включенные последовательно: понижающий трансформатор в составе источника питания, электрический кабель, повышающий трансформатор, емкостной четырехкратный умножитель напряжения, ограничительный резистор, защитное газоразрядное устройство, причем накопительный электрический конденсатор подключен параллельно к выходу емкостного четырехкратного умножителя напряжения, а пьезоэлектрический преобразователь подсоединен параллельно к выходу газоразрядного устройства.
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для акустического воздействия на стенки теплообменника.
Устройство содержит понижающий трансформатор 1 сетевой источника питания, электрический кабель 2, повышающий трансформатор 3, емкостной четырехкратный умножитель напряжения 4, накопительный электрический конденсатор 5, ограничительный резистор 6, защитное газоразрядное устройство 7, пьезоэлектрический преобразователь 8.
В качестве газоразрядного устройства может быть применено газоразрядное устройство L10-F800XP1 фирмы EPCOS.
В устройстве использован цилиндрический пьезоэлектрический преобразователь АИ-2 производства АО «Концерн «Океанприбор»
Устройство работает следующим образом.
Понижающий трансформатор источника питания 1 преобразует переменное напряжение Uc=220 В 50 гц в U1=12 В 50 Гц с гальванической развязкой сетей для обеспечения требований электробезопасности.
По электрическому кабелю 2 ток поступает на повышающий трансформатор 3. Повышающий трансформатор 3 преобразует переменное напряжение U1=20 В 50 гц в U2=380 В 50 Гц с гальванической развязкой, а емкостной четырехкратный умножитель напряжения 4 детектирует переменное напряжение в постоянное, заряжая накопительный электрический конденсатор 5, и через ограничительный резистор 6 заряжает электрическую емкость пьезоэлектрического преобразователя 8.
Поскольку газоразрядное устройство 7 соединено параллельно пьезоэлектрическому преобразователю 8, ток от накопительного электрического конденсатора 5, через ограничительный резистор 6 заряжает электрическую емкость пьезоэлектрического преобразователя 8 и на контактах газоразрядного устройства 7.
При достижении напряжения пробоя защитного газоразрядного устройства 7 происходит газовый разряд, электрическое сопротивление защитного газоразрядного устройства 7 становится очень малым и происходит разряд емкости пьезоэлектрического преобразователя 8 с соответствующим излучением акустического импульса.
После разряда емкости пьезоэлектрического преобразователя 8 напряжение на контактах защитного газоразрядного устройства 7 падает, разряд прекращается и высокое сопротивление защитного газоразрядного устройства 7 восстанавливается.
После восстановления высокого сопротивления защитного газоразрядного устройства 7 ток от накопительного электрического конденсатора 5, через ограничительный резистор 6 начинает заряжать электрическую емкость пьезоэлектрического преобразователя 8 и на контактах газоразрядного устройства 7 начинает расти напряжение. При достижении напряжения пробоя защитного газоразрядного устройства 7 цикл повторяется.
Для реализации описанного процесса емкости конденсаторов умножителя С и емкости накопительного конденсатора Сн должны быть не менее Спки/10, а электрическое сопротивление ограничительного резистора R не менее 1/Спки.
Предлагаемое изобретение позволяет упростить устройство для акустического воздействия на стенки теплообменника, вследствие отказа от мощного электронного генератора.
Источники информации:
1. Патент РФ на изобретение №2196646 опубликовано 20.01.03
2. Авторское свидетельство СССР 1022750.