Устройство для ультразвуковой очистки изделий
DEVICE FOR ULTRASOUND CLEANING OF PRODUCTS

Изобретение относится к области ультразвуковой обработки и предназначено для очистки изделий авиационной техники от технологических и эксплуатационных загрязнений. Подобный вариант ультразвуковой очистки способен выполнять широкий ряд задач связанных с очисткой различных поверхностей деталей газотурбинных двигателей и авиационной техники, таких как, охлаждаемые лопатки, топливные коллекторы, форсунки, элементы гидравлики и другие сложнофасонные изделия, от стойких загрязнений, имеющих сложную природу и не поддающихся качественной очистке другими методами.
Известны способы ультразвуковой очистки изделий, при которых изделия погружают в моющую жидкость в которой создается ультразвуковое поле стержневым излучателем (источник ультразвуковых колебаний), излучающая поверхность которого совершает поршневые колебания с амплитудой смещений 15-30 мкм [Панов А.П. «Ультразвуковая высокоамплитудная очистка поверхности». В кн. «Воздействие мощного ультразвука на межфазную поверхность металлов». М., «Наука», 1986, с. 217]. К недостаткам таких способов относится малая по протяженности, до 15-20 мм в направлении излучения, зона интенсивного образования кавитационных пузырьков, обеспечивающая очистку поверхности изделий.
Известен способ генерирования колебаний жидкостного потока с использованием жидкостных центробежных форсунок, которые позволяют получить пульсирующий жидкостной поток. [Патент РФ №2087756, 20.08.1997]
Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа является способ ультразвуковой очистки изделий, при котором с целью интенсификации рабочего процесса, на изделие, помещенное в рабочую жидкость воздействуют одновременно двумя ультразвуковыми излучателями [Патент РФ №2378058]. При этом жидкостному потоку с кавитационными свойствами, создаваемому основным высокочастотным излучателем, сообщается дополнительная энергия от второго, низкочастотного излучателя, с целью увеличить зону интенсивного образования кавитационных пузырьков и тем самым повысить эффективность очистки. К недостаткам этого способа можно отнести одинаковую природу двух воздействий на очищаемое изделие, позволяющих интенсифицировать в какой-то степени процесс очистки, но не добавляющих новых эффектов для разрушения и вымывания загрязнений.
Способ состоит в том, что на изделие, помещенное в рабочую емкость с моющей жидкостью, воздействуют ультразвуковые колебания от источника ультразвукового излучения и одновременно на изделие направляется затопленная струя моющей жидкости с меняющимися во времени скоростью и расходом. Устройство для одновременного воздействия на очищаемую поверхность ультразвуковых эффектов, способствующих разрушению и удалению загрязнения, и переменного жидкостного потока состоит из источника ультразвуковых колебаний и генератора колебаний жидкостного потока, в основе которого жидкостная центробежная форсунка. Для генерирования колебательного движения моющей жидкости с задаваемой переменной скоростью в зоне очистки устройство содержит регулируемую упругую емкость. Устройство обеспечивает создание ультразвуковых колебаний в моющей жидкости и сопутствующих распространению ультразвука в жидкой среде эффектов, таких как кавитация, радиационное давление, образование акустических течений, которые усиливают разрушение и удаление загрязнений. Одновременно с этим на очищаемое изделие подается поток дополнительной энергии в виде затопленной струи имеющей колебательный характер течения. Применение при направленной ультразвуковой очистке подвода дополнительной энергии в виде затопленной струи, имеющей колебательный характер течения, позволяет увеличить зону, в которой происходит схлопывание кавитационных пузырьков, а также осуществляет дополнительное гидравлическое воздействие, способствующее разрушению загрязнений и удалению их продуктов из застойных зон. В зависимости от специфики очищаемого изделия затопленная струя может подаваться с различной частотой и в различных направлениях.
Техническим результатом является повышение эффективности очистки.
Заявленный технический результат в способе достигается тем, что по заявляемому способу ультразвуковой очистки изделий, изделие помещают в рабочую емкость с моющей жидкостью, воздействуют ультразвуковыми колебаниями от высокоамплитудного источника ультразвуковых колебаний, в то же время на изделие подают поток дополнительной энергии в виде затопленной струи моющей жидкости имеющей колебательный характер.
Заявленный технический результат в устройстве достигается тем, что устройство для ультразвуковой очистки изделий содержит рабочую емкость, заполняемую моющей жидкостью, источник ультразвуковых колебаний и генератор колебаний, при этом, источник ультразвуковых колебаний размещен в рабочей емкости, генератор колебаний включает центробежную жидкостную форсунку и упругую емкость, соединенные с рабочей емкостью, выходной канал центробежной жидкостной форсунки через трубопровод с обратным клапаном соединен с упругой емкостью, при этом, во входном канале жидкостной центробежной форсунки установлен жидкостной насос, соединенный с рабочей емкостью через кран и фильтр.
Изобретение обеспечивает создание в моющей жидкости области сочетающей в себе одновременное воздействие эффектов распространения ультразвуковых волн в жидкой среде и гидравлического воздействия колебательного движения затопленной струи моющей жидкости.
Гидравлическое воздействие затопленной струи жидкости позволяет увеличить зону активного схлопывания кавитационных пузырьков, тем самым интенсифицирует процесс ультразвуковой очистки. Помимо этого, гидравлическое воздействие нестационарного потока жидкости на очищаемую поверхность само по себе вызывает разрушение загрязнения и вынос его продуктов из застойных зон.
Заявленное изобретение поясняется чертежом.
На фиг. 1 изображено устройство, в состав которого входит рабочая емкость 1, заполняемая моющей жидкостью 2, ультразвуковой излучатель 3. В рабочей емкости 1 размещается изделие требующее очистки 4, на которое, через канал 9, осуществляет воздействие струя, формируемая жидкостной центробежной форсункой 5, получающей жидкость из жидкостного насоса 6 Жидкостной насос 6 забирает моющую жидкость 2 из рабочей емкости 1 через фильтр 7. Расход регулируется краном 8, расположенным перед фильтром 7. Для создания колебательного движения моющей жидкости в зоне очистки регулируемый упругий объем 11 соединен через обратный клапан 13 с трубопроводом 12, который питается рабочей жидкостью через выходной канал 9 жидкостной центробежной форсунки 5. В момент максимального заполнения регулируемого упругого объема 11, запасенная в нем жидкость поступает в зону очистки через канал 10.
Согласно заявляемому способу, на изделие, помещенное в рабочую емкость с моющей жидкостью, направленно воздействуют ультразвуковыми колебаниями от высокоамплитудного ультразвукового излучатель (источник ультразвуковых колебаний) 3 с амплитудой колебательных смещений 15-50 мкм и частотой 20-30 кГц, создавая тем самым акустические течения жидкости с кавитационными свойствами. Одновременно, в область обработки вводят затопленную струю моющей жидкости, создаваемой жидкостной центробежной форсункой 5 генератора колебаний расхода с регулируемой переменной частотой и скоростью истечения за счет изменения жесткости и объема регулируемого упругого объема 11. Также, в зависимости от специфики очистки возможно изменение направления омывания поверхности очищаемой детали.
Решение поставленной технической задачи становится возможным благодаря применению в дополнение к ультразвуковому высокоамплитудному излучателю колебательного жидкостного потока создаваемого за счет генератора колебаний расхода, имеющего в своей конструкции жидкостную форсунку и упругую емкость. Генератор колебаний расхода, имеющий в своем составе жидкостную центробежную форсунку 5 создает колебательный режим течения жидкости в области очистки, за счет того, что поток жидкости подаваемый на жидкостную центробежную форсунку 5 разделяется на два потока. Первый выходит непосредственно из выходного канала 9 жидкостной центробежной форсунки 5 и попадает в зону очистки. Второй проходит через обратный клапан 13 и аккумулируется в регулируемом упругом объеме 11. В момент максимального заполнения регулируемого упругого объема 11, моющая жидкость из него поступает в зону очистки. За счет освобождения регулируемого упругого объема 11 и последующего его заполнения, расход через выходной канал 9 центробежной форсунки 5 снижается, до максимального заполнения регулируемого упругого объема 11. Таким образом осуществляется колебательное движение моющей жидкости.
Изобретение направлено на создание в моющей жидкости расширения зоны активного схлопывания кавитационных пузырьков, а также других ультразвуковых эффектов, способствующих разрушению и удалению загрязнений с поверхности изделий. В то же время интенсификации процесса очистки способствует интенсивное гидравлическое воздействие пульсирующего потока жидкости.