УСТАНОВКА УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ

Изобретение относится к чистке, а именно к устройствам для очистки с использованием ультразвуковых колебаний, и может найти применение в различных отраслях промышленности для очистки загрязненных поверхностей.
Известно устройство ультразвуковой очистки по заявке ЕР №0479070, В 08 В 3/12, содержащее технологическую ванну, ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи и демпфер паразитных изгибных колебаний, выполненный в виде пластины, установленной на наружной поверхности дна ванны. В данной установке эффективность гашения паразитных изгибных колебаний варьируют толщиной демпфера, т.е. пластины. Однако повышение толщины пластины приводит к усложнению конструкции устройства из-за проблем с креплением пластины к ванне, так как пластина должна быть равномерно прижата по всей поверхности дна ванны. Необходимость принятия компромиссного решения снижает эффективность подавления паразитных изгибных колебаний, а, следовательно, снижает эффективность развязки преобразователей и ухудшает равномерность распределения акустического поля внутри ванны.
Наиболее близкой к заявляемой установке является установка ультразвуковой очистки по патенту РФ №2188085, В 08 В 3/12, содержащая технологическую ванну, ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи и демпфер изгибных паразитных колебаний, выполненный в виде отдельных массивных стальных колец, концентрично охватывающих излучатели соответствующих преобразователей и расположенных на расстоянии от них. Плоскости излучателей преобразователей и демпферов жестко соединены с плоскостью наружной поверхности дна ванны.
Недостатком известной установки является сложность ее изготовления, обусловленная дополнительными затратами на изготовление отдельных массивных колец и их крепление к ванне, т.к. приваривание демпферов к ванне вызывает ее коробление, а приклеивание демпферов требует качественного клеевого соединения из-за вибрации дна ванны, что усложняет технологию изготовления установки.
Массивные кольца снижают амплитуду колебаний ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, так как акустическая энергия рассеивается как в самих демпферах, так и просачивается за их пределы из-за сплошности дна ванны. Все это снижает мощность акустического поля в ванне и ухудшает качество очистки изделий.
Кроме того, данная конструкция установки требует дополнительного расхода металла на демпферы, что увеличивает вес ванны и, следовательно, приводит к ее удорожанию.
Целью заявляемого изобретения является упрощение технологии изготовления ультразвуковой установки и улучшение качества очистки.
Поставленная цель достигается тем, что в известной установке ультразвуковой очистки, содержащей технологическую ванну, ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи, демпферы изгибных колебаний, расположенные с внешней стороны ванны и концентрично охватывающие излучатели соответствующих преобразователей, - демпферы изгибных колебаний выполнены в виде кольцевых вдавливаний и являются границами излучающих мембран.
Кроме того, демпферы изгибных колебаний могут быть выполнены n количеством кольцевых вдавливаний, где n=1, 2,....
Кроме того, кольцевые вдавливания могут быть выполнены с внутренней стороны ванны.
Кроме того, кольцевые вдавливания могут быть выполнены оппозитно с противоположных сторон ванны.
Техническим результатом заявляемого решения является упрощение конструкции установки и получение более мощного акустического поля внутри ванны.
Технический результат достигается повышением эффективности развязки ультразвуковых преобразователей и, следовательно, снижением паразитного влияния работающих преобразователей друг на друга. Благодаря тому, что демпферы изгибных колебаний выполнены в виде кольцевых вдавливаний вокруг излучателей в дне ванны (в том случае, когда преобразователи размещены на дне ванны), то возникает своеобразный барьер, препятствующий проникновению изгибных волн по дну ванны как от соседних преобразователей, так и от собственного преобразователя к другим, т.е. колебания преобразователей практически не передаются по дну ванны, что и обеспечивает более качественную развязку преобразователей. Амплитуда колебаний излучателей в предлагаемой ванне выше, чем в аналогах и прототипе, т.к. предлагаемое исполнение демпферов уменьшает рассеивание акустической энергии в них. В то же время, кольцевые вдавливания являются границами излучающих мембран, т.е. формируют (развязывают) мембраны, которые вместе с пьезоэлектрическими преобразователями совершают вертикально-возвратные колебания, обеспечивая тем самым направленный поток акустической энергии. Все это снижает потери при передаче ультразвука, повышает равномерность акустического поля в ванне, способствуя тем самым повышению мощности акустического поля в ванне.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена установка ультразвуковой очистки в разрезе, на фиг.2 - увеличенный вид А фиг.1 (демпфер изгибных колебаний в виде двух кольцевых вдавливаний на наружной стороне дна ванны с преобразователем), на фиг.3 - участок Б фиг.1 в увеличенном виде с односторонними наружными кольцевыми вдавливаниями, на фиг.4 - участок дна ванны в увеличенном виде с оппозитными кольцевыми вдавливаниями.
Установка ультразвуковой очистки содержит технологическую ванну 1, ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи 2, размещенные на дне ванны 1 и демпферы изгибных колебаний, выполнены в виде кольцевых вдавливаний 3, концентрично охватывающих излучатели 4 соответствующих преобразователей 2 и расположенные от них на расстоянии, кратном длине полуволны, на наружной поверхности дна ванны 1. Демпферы 4 изгибных колебаний могут располагаться и на боковых стенках ванны в зависимости от размещения пьезоэлектрических преобразователей 2. Кольцевые вдавливания 3 могут также быть выполнены с внутренней стороны дна ванны 1 или оппозитно с двух сторон дна ванны 1, как показано на фиг.4. Кольцевые вдавливания 3 очерчивают границу излучающей мембраны 5, являющейся составной частью ультразвукового пьезоэлектрического преобразователи 2. При этом количество кольцевых вдавливаний 3 может быть 1, 2, и более в зависимости от требуемой жесткости мембраны 5, а размеры кольцевых вдавливаний и расстояние между ними определяется прочностными характеристиками корпуса ванны 1.
Установка ультразвуковой очистки работает следующим образом. В технологическую ванну 1 заливают воду или моющий раствор и загружают очищаемые изделия в контейнере или на подвесках. Включают генерирующее устройство (не показано), подсоединенное к ультразвуковым пьезоэлектрическим преобразователям 2. Последние под воздействием полярных электрических импульсов начинают совершать поршневые колебания, создавая кавитационное поле в очищающей жидкости. Механические колебания от преобразователя 2 передаются мембране 5, которая также совершает механические колебания, расширяя и усиливая кавитацию в озвучиваемой жидкости. Изгибные колебания мембраны 5 ограничиваются кольцевыми вдавливаниями 3 и практически не распространяются за границы демпфера, тем самым исключаются гашения амплитуды колебаний противофазными волнами паразитных колебаний дна ванны 1 и значительно снижается взаимное влияние преобразователей 2 друг на друга, что улучшает картину
распределения акустического поля внутри технологической ванны 1.
Под действием акустического поля, распространяющегося в озвучиваемой жидкости, происходит микроударное действие на загрязненную поверхность изделия, что приводит к разрушению, отслаиванию и удалению грязевых пленок и наслоений грязи с поверхности очищаемых изделий.
В предлагаемой ванне амплитуда ультразвуковых колебаний выше, чем в ванне прототипа, за счет исключения массивных колец в качестве демпферов, что уменьшает рассеивание акустической энергии и просачивание ее за пределы кольцевых вдавливаний, которые нарушают оплошность дна ванны.
Исключение применения массивных колец позволит также создать в предлагаемой установке более мощное акустическое поле за счет более плотного расположения пьезоэлектрических преобразователей.
Кроме этого, исключение массивных колец значительно упростит конструкцию ванны и, следовательно, повысит технологичность ее изготовления и снизит стоимость.