УСТРОЙСТВО УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ

Область техники
Полезная модель относится к ультразвуковой очистке различных деталей и изделий, в том числе сложного профиля, в водных растворах моющих средств от жировых, масляных и механических загрязнений в различных отраслях промышленности и сферы услуг и может также применяться для очистки медицинских инструментов и изделий в растворах моющих средств от белковых (в том числе кровяных), жировых и механических загрязнений в лечебно-профилактических учреждениях здравоохранения.
Уровень техники
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство ультразвуковое для предстерилизационной очистки медицинских инструментов по ПМ №33334, МПК 7 В 08 В 3/12.
Известное устройство ультразвуковой очистки содержит корпус и размещенные внутри него ванну с моющим раствором, средство размещения очищаемых изделий и генератор ультразвуковых колебаний с блоком питания, состоящий из отдельных ультразвуковых модулей, каждый из которых связан прямым соединением и цепью обратной связи с отдельным излучателем и выполнен с возможностью автоматической подстройки рабочей частоты на частоту механического резонанса излучателя. В корпусе устройства расположены также блок выбора и контроля времени очистки с цифровым индикатором, выполненный с возможностью отображения на последнем текущего времени до окончания очистки и автоматической установки после окончания очистки первоначально выбранного времени и соединенный с генератором ультразвуковых колебаний и через помехоподавляющий фильтр с электрической сетью. Устройство содержит средства охлаждения излучателей и генератора ультразвуковых колебаний, также расположенные в корпусе и связанные с блоком выбора и контроля времени очистки. Излучатели устройства равномерно расположены по крайней мере на одной стороне ванны.
Данное устройство обладает определенными недостатками. В нем отсутствует нагрев моющего раствора, а большинство ультразвуковых технологических процессов очистки проводятся при температуре моющего раствора, превышающей температуру окружающей среды. Вследствие этого необходим предварительный нагрев моющего раствора и его подогрев после нахождения устройства в режиме ожидания, что создает дополнительные трудности и увеличивает трудоемкость процесса. Устройство также не имеет контроля текущей температуры моющего раствора, что может привести к ее выходу за пределы допустимых значений (даже при эпизодическом измерении температуры внешними контрольными приборами) и снижению качества очистки (при понижении температуры моющего раствора) или повреждению очищаемых изделий (при повышении температуры моющего раствора).
Сущность полезной модели.
Задачами, на решение которых направлена полезная модель, являются снижение трудоемкости процесса очистки, повышение качества очистки и улучшение эксплуатационных характеристик устройства.
Техническим результатом, получаемым при осуществлении полезной модели, является сокращение времени подготовки моющего раствора за счет нагрева его непосредственно в ванне, стабилизация температуры моющего раствора за счет ее автоматического поддержания и повышение удобства эксплуатации устройства за счет контроля текущей температуры моющего раствора.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве ультразвуковой очистки, содержащем корпус и расположенные внутри него ванну с моющим раствором, средство размещения очищаемых изделий, генератор ультразвуковых колебаний с блоком питания, состоящий из отдельных ультразвуковых модулей, каждый из которых связан прямым соединением и цепью обратной связи с отдельным излучателем и выполнен с возможностью автоматической подстройки рабочей частоты на частоту механического резонанса излучателя, блок выбора и контроля времени очистки с цифровым индикатором, выполненный с возможностью отображения на последнем текущего времени до окончания очистки и автоматической установки после окончания очистки первоначально выбранного времени и соединенный с генератором ультразвуковых колебаний и через
помехоподавляющий фильтр с электрической сетью, и средства охлаждения излучателей и генератора ультразвуковых колебаний, связанные с блоком выбора и контроля времени очистки, при этом излучатели равномерно расположены по крайней мере на одной стороне ванны, на ванне дополнительно установлены нагреватель и датчик температуры, соединенные с блоком выбора и контроля времени очистки, в состав которого введен регулятор температуры, выполненный с возможностью управления нагревом, автоматического поддержания рабочей температуры моющего раствора и отображения на цифровом индикаторе текущей температуры моющего раствора и аварийных состояний процесса нагрева и поддержания температуры.
Перечень чертежей
На фиг.1 приведен пример выполнения устройства.
На фиг.2 приведена блок-схема устройства.
Возможность осуществления полезной модели
Устройство, как показано на фигурах 1 и 2, содержит корпус 1, ванну 2, выполненную из нержавеющей стали и заполненную моющим раствором 3, и генератор ультразвуковых колебаний 4 с блоком питания 5, состоящий из отдельных ультразвуковых модулей 6. Каждый ультразвуковой модуль 6 связан с отдельным излучателем 7 прямым соединением 8 и цепью обратной связи 9 и выполнен по схеме генератора с самовозбуждением за счет обратной связи 9. Излучатели 7 равномерно расположены на дне ванны 2 (в зависимости от габаритов и сложности профиля очищаемых изделий излучатели 7 могут быть расположены и на боковой стенке ванны 2 или на стенке и дне одновременно, а также на двух стенках) и выполнены в виде пьезоэлектрических преобразователей. Крепление излучателей 7 на дне ванны 2 осуществляется посредством сварки или приклеивания.
Устройство содержит также блок выбора и контроля времени очистки 10, соединенный с генератором ультразвуковых колебаний 4 и снабженный цифровым индикатором 11, представляющим из себя двух- или трехразрядное табло из семисегментных знакосинтезирующих индикаторов. Блок выбора и контроля времени очистки 10 выполнен в виде электронного программно-логического узла с возможностью отображения на цифровом индикаторе 11 текущего времени до окончания очистки и автоматической установки после окончания очистки первоначально
выбранного времени. Блок выбора и контроля времени очистки 10 содержит также регулятор температуры 12, выполненный с возможностью управления нагревом и автоматического поддержания рабочей температуры моющего раствора 3 и отображения на цифровом индикаторе 11 текущей температуры моющего раствора 3 и аварийных состояний процесса нагрева и поддержания температуры, и связан с датчиком температуры 13 и нагревателем 14. Блок выбора и контроля времени очистки 10 связан также со средствами охлаждения 15 излучателей 7 и генератора ультразвуковых колебаний 4. Средства охлаждения 15 включают вентиляторный узел 16 и систему входных 17 и выходных 18 жалюзей. Вентиляторный узел 16 состоит в зависимости от числа излучателей 7 из одного или нескольких вентиляторов одного или разных типов. Блок выбора и контроля времени очистки 10 соединен с электрической сетью 19 через помехоподавляющий фильтр 20, выполненный на основе индуктивностей и емкостей.
В состав устройства входит средство размещения очищаемых изделий, выполненное в виде корзины 21, в которую укладываются очищаемые изделия 22. Средство размещения очищаемых изделий может быть выполнено также в виде кассеты, в которую очищаемые изделия 22, например, цилиндры шприцев многократного применения, устанавливаются с ориентацией относительно излучателей 7. Конструктивно корзина и кассета выполняются так, чтобы в наименьшей мере снижать интенсивность кавитации моющего раствора 3.
В качестве моющего раствора 3 могут быть использованы растворы дезинфицирующих средств «Зета 1», «Велтолен», «Дюльбак ДТБЛ», синтетических порошкообразных средств «Сарма-М», «Кристалл-автомат» и другие.
Все составные части устройства размещены внутри корпуса 1, выполненного из листовой стали толщиной 1-1,5 мм. Органы индикации и управления блока выбора и контроля времени очистки 10 выведены на лицевую сторону корпуса 1. Ванна 2 закрывается крышкой 23. Все конструкционные части вышеперечисленных элементов, узлов и блоков, контактирующие с моющим раствором 3, выполнены из материала, стойкого к коррозии, например, нержавеющей стали. Все соединения составных частей устройства, показанные на фиг.2, выполнены электрическими проводами.
Устройство работает следующим образом.
Очищаемые изделия 22 укладывают в корзину 21, которую устанавливают в ванну 2 с моющим раствором 3. Ванна 2 закрывается крышкой 23 для снижения уровня шума. Устройство подсоединяют к электрической сети 19. При включении сетевого выключателя устройства напряжение электрической сети 19 через помехоподавляющий фильтр 20 поступает на блок выбора и контроля времени очистки 10, который включает средства охлаждения 15. При этом вентиляторный узел 16 через систему входных жалюзей 17 забирает наружный воздух, прогоняет его между излучателями 7 и ультразвуковыми модулями 6 генератора ультразвуковых колебаний 4 и выбрасывает наружу через систему выходных жалюзей 18. На цифровом индикаторе 11 высвечивается текущая температура моющего раствора 3. При помощи органов управления блока выбора и контроля времени очистки 10 на цифровом индикаторе 11 устанавливается температура, необходимая для процесса очистки (рабочая температура), и производится включение операции нагрева моющего раствора 3, при этом, если текущая температура моющего раствора 3, отслеживаемая с помощью датчика температуры 13, ниже установленной, регулятор температуры 12 включает нагреватель 14. При достижении установленной температуры моющего раствора 3 регулятор температуры 12 отключает нагреватель 14 и в дальнейшем осуществляет автоматическое поддержание рабочей температуры моющего раствора 3 путем управления работой нагревателя 14, например, по двухпозиционному закону. Также при помощи органов управления блока выбора и контроля времени очистки 10 на цифровом индикаторе 11 устанавливается время (в минутах или секундах), необходимое для процесса очистки, и производится запуск операции очистки, при этом блок выбора и контроля времени очистки 10 подает напряжение электрической сети 19 на блок питания 5 генератора ультразвуковых колебаний 4, который обеспечивает необходимым питанием ультразвуковые модули 6. В системе «ультразвуковой модуль 6 - излучатель 7» возникают автоколебания и электрическая мощность, выделяемая на излучателе 7, преобразуется в акустическую и создает в моющем растворе 3 эффект кавитации (разрывы жидкости с созданием воздушных полостей которые затем захлопываются с возникновением микровзрыва), интенсифицирующий процесс удаления загрязнений с очищаемых изделий 22. За счет цепи обратной связи 9 рабочая частота ультразвукового модуля 6 автоматически подстраивается на частоту механического резонанса излучателя 7,
то есть на частоту максимальной средней акустической мощности, что приводит к максимальной интенсивности кавитации в моющем растворе 3 для данного излучателя 7. Уровень максимальной средней акустической мощности зависит от параметров излучателя 7 и параметров ультразвукового модуля 6 и устанавливается настройкой этих параметров при изготовлении данных узлов, исходя из условия исключения эрозии поверхности очищаемых изделий 22. Излучатели 7 установлены на дне ванны 2 равномерно с учетом длины волны распространяемых в материале дна колебаний, что обеспечивает минимальное влияние излучателей 7 друг на друга и исключает ненужные потери электрической мощности. Рабочая частота каждого ультразвукового модуля 6 различна, так как на практике невозможно изготовить излучатели 7 с совершенно идентичными электромеханическими характеристиками, но при этом разброс этих частот находится в пределах стандартного допуска на разрешенные для применения в ультразвуковых генераторах частоты (например, +/- 10% для частоты 44 кГц, +/- 7,5% для частоты 22 кГц). Этот разброс частот позволяет получить дополнительно достаточно интенсивные потоки моющего раствора 3 в ванне 2, что способствует более эффективной очистке очищаемых изделий 22. В процессе работы средства охлаждения 15 отбирают излишки тепла, выделяемого излучателями 7 и генератором ультразвуковых колебаний 4. обеспечивая тем самым оптимальный тепловой режим и стабильность параметров, что приводит к стабилизации интенсивности кавитации в моющем растворе 3, исключающей нежелательные явления - снижение качества очистки или, наоборот, появление эрозии на поверхности очищаемых изделий 22. Работающий генератор ультразвуковых колебаний 4 создает индустриальные радиопомехи, которые понижаются помехоподавляющим фильтром 20, и их уровень в электрической сети 19 не превышает предельно-допустимой нормы. За счет того, что все составные части устройства размещены в стальном корпусе 1 достаточной толщины, уровень излучения индустриальных радиопомех в окружающее пространство также не превышает предельно-допустимой нормы. На цифровом индикаторе 11 в процессе работы отображается текущее время, оставшееся до окончания процесса очистки. Отображение уменьшения времени производится с шагом, равным принятой единице измерения, например, одной минуте. После окончания времени очистки блок выбора и контроля времени очистки 10 снимает напряжение электрической сети 19
с генератора ультразвуковых колебаний 4, который отключает излучатели 7, и процесс очистки заканчивается. На цифровом индикаторе 11 автоматически устанавливается первоначально выбранное время, что исключает операцию повторною набора времени (обычно в течение длительного периода время очистки одно и то же для большого количества циклов очистки). При необходимости производится набор нового времени очистки. Вентиляторный узел 16 продолжает свою работу и после окончания операции очистки для исключения нагрева излучателей 7 и генератора ультразвуковых колебаний 4 за счет тепловой инерции. При незначительном количестве излучателей 7 блок выбора и контроля времени очистки 10 может быть запрограммирован так, что вентиляторный узел 16 включается только во время работы излучателей 7. Отключение операции очистки органами управления блока выбора и контроля времени очистки 10 при необходимости возможно и до истечения выбранного времени. Пока включена операция нагрева моющего раствора 3, регулятор температуры 12 управляет нагревателем 14 как во время операций очистки, так и во время пауз между операциями, поэтому температура моющего раствора 3 постоянно поддерживается на установленном уровне. С помощью органов управления блока выбора и контроля времени очистки 10 оператор в любое время может вывести на цифровой индикатор 11 как текущее время операции очистки, так и текущую температуру моющего раствора 3 и произвести установку времени очистки и температуры моющего раствора во время паузы.
Таким образом, предлагаемая конструкция устройства ультразвуковой очистки позволяет снизить трудоемкость процесса очистки изделий от жировых, масляных и механических загрязнений за счет нагрева моющего раствора непосредственно в ванне, повысить качество очистки за счет стабилизации температуры моющего раствора и улучшить эксплуатационные характеристики устройства за счет контроля текущей температуры моющего раствора.