Ультразвуковая моечная установка
Полезная модель относится к удалению различного рода нефтепродуктов и других загрязнений с поверхности металлических деталей, в том числе для промывки коллекторов и обмоток электрических машин. В ванну с днищем 1 наливают рабочую жидкость, помещают детали. Пьезоэлектрический преобразователь 3, за счет пьезоэлементов 4, вырабатывает УЗ-колебания и передает их в жидкость. При этом упругие латунные элементы 5 осуществляют акустический и электрический контакт между пьезоэлементами 4 и резонатором 6, а фиксирующая гайка 7 обеспечивает усилие затяжки многослойной сборки пьезоэлектрического преобразователя 3. Резонатор 6 за счет выступающей центральной части 9 с конической частью формирует конус распространения УЗ-колебаний, который захватывает и придонный объем жидкости. Фланец 8 за счет свойств упругости демпфирует колебания резонатора 3, на днище 1 не возникает вредных автоколебаний и, таким образом, не теряется энергия, необходимая для формирования полезных УЗ-колебаний. Далее в соответствии с принципом работы УЗ установок происходит передача энергии ультразвука через жидкость на поверхность обрабатываемых деталей. Пузырьки, содержащие сильно разреженную газовую среду, образовавшиеся в жидкости при ее расслоении под действием ультразвука, при мгновенном схлопывании вызывают кавитацию на поверхностях обрабатываемых деталей, за счет чего слои грязи отделяются, переходят в жидкость и оседают на дно в виде шлама. Загрязненная жидкость и шлам удаляются.
Полезная модель относится к удалению различного рода нефтепродуктов и других загрязнений с поверхности металлических деталей, в том числе для промывки коллекторов и обмоток электрических машин.
Известна ультразвуковая моечная машина CEEVER серий Compact U.S. и Special U.S. содержащая ванну с закрепленными на ее днище излучателями, аппаратуру питания и управления, пьезоэлектрический преобразователь, выполненный в виде многослойной сборки, активную часть которой составляют пьезоэлементы, между которыми проложены упругие латунные элементы для осуществления акустического и электрического контакта, зажатые с определенным усилием между двумя металлическими деталями, одна из которых является резонатором и расположена изнутри ванны, а другая - фиксирующая гайка - снаружи, при этом резонатор выполнен в виде диска с фланцем, выступающей центральной частью и коническим основанием, в котором установлена на резьбе шпилька с гайкой, фиксирующие сборку пьезоэлектрического преобразователя (см. каталог Евромаш-сервис www.evromasch-servis.ru.: и каталог фирмы CEEVER www.Ceever.ru, ультразвуковые моечные машины серии COMPACT US, 07.05.2004).
Недостатки известной установки заключаются в том, что конусы рассеивания УФ-излучения отдельных излучателей смыкаются в верхней части объема рабочей жидкости, образуя внизу мертвые зоны, где мойка деталей происходит неэффективно.
Задача полезной модели состоит в повышении эффективности моечной установки за счет усиления кавитации на поверхностях обрабатываемых деталей.
Поставленная задача решается тем, что ультразвуковая моечная установка, содержащая ванну с закрепленными на ее днище излучателями, аппаратуру питания и управления, пьезоэлектрический преобразователь, выполненный в виде многослойной сборки, активную часть которой составляют пьезоэлементы, между которыми проложены упругие латунные элементы для осуществления акустического и электрического контакта, зажатые с определенным усилием между двумя металлическими деталями, одна из которых является резонатором и расположена изнутри ванны, а другая - фиксирующая гайка - снаружи, при этом резонатор выполнен в виде диска с фланцем, выступающей центральной частью и коническим основанием, в котором установлена на резьбе шпилька с гайкой, фиксирующие сборку пьезоэлектрического преобразователя, согласно полезной модели отличается тем, что резонатор выполнен с соотношением наименьшей толщины фланца к высоте выступающей центральной части как 10:2
14:2, боковая поверхность центральной части резонатора выполнена конической с углом конуса 150160° и направлена конусом в ванну, а коническое основание резонатора выполнено с углом конуса 2030° и направлено конусом к пьезоэлектрическому преобразователю.
Экспериментально доказана эффективность заявленных диапазонов: Фланец резонатора волн с соотношением толщины к высоте выступающей центральной части в пределах 10:214:2, демпфирует колебания и не передает вибрацию на днище и стенки ванны, что повышает передачу энергии ультразвука в жидкость.
Конусность центральной части с углом конуса 150160° обеспечивает наиболее эффективное распространение УЗ-волн в объеме рабочей жидкости ванны, а конусность основания резонатора с углом конуса 2030° обеспечивает наиболее эффективное распространение УЗ-волн в ее придонном объеме и, соответственно, эти признаки усиливают кавитацию на поверхностях обрабатываемых деталей.
Численные значения отличительных признаков, лежащие за пределами указанных диапазонов, при проведении экспериментов на рабочих жидкостях, специально предназначенных для промывки коллекторов и обмоток электрических машин и других деталей, снижали кавитацию на поверхностях обрабатываемых деталей и эффективность моечной установки.
Фланец резонатора с соотношением наименьшей толщины фланца к высоте выступающей центральной части как 10:214:2, менее 10:2 не демпфирует колебания вследствие того, что толщина фланеца становится сопоставима с толщиной днища ванны и пара «фланец-днище» входит в резонанс - полезная магнетуда тратится на нагрев жидкости, а не на создание рабочей кавитационной зоны. В случае, если указанное соотношение более 14:2, то повышается жесткость фланца и энергия ультразвуковой волны поглощается днищем с возникновением вредных автоколебаний, также снижающих рабочее действие УЗ-излучения.
Конусность центральной части с углом конуса менее 150° и конусность основания резонатора с углом конуса более 30° вызывает наложение УЗ-волн с явлениями интерференции в объеме ванны, при которых в разных точках объема получается усиление или ослабление амплитуды результирующей волны, т.е. усиление или ослабление У3-излучения.
При конусности указанных поверхностей более 160° и менее 20° недостаточно прорабатываются объемы рабочей жидкости, прилежащей к стенкам и днищу ванны, соответственно снижается кавитационное воздействие на детали находящиеся в этих объемах.
Авторы утверждают, что отличительные признаки ранее им не были известны из современного технического уровня. Это позволяет квалифицировать заявленное техническое решение как соответствующее критерию патентоспособности «новизна».
Полезная модель иллюстрируется чертежом.
Ультразвуковая моечная установка содержит ванну с днищем 1, закрепленные на нем излучатели 2, аппаратуру питания и управления (не показаны) пьезоэлектрический преобразователь 3, выполненный в виде многослойной сборки, активную часть которой составляют пьезоэлементы 4, между которыми проложены упругие латунные элементы 5 для осуществления акустического и электрического контакта, зажатые с определенным усилием между двумя металлическими деталями, одна из которых является резонатором 6 и расположена изнутри ванны, а другая - фиксирующая гайка 7 - снаружи, при этом резонатор 6 выполнен в виде диска с фланцем 8, выступающей центральной частью 9 и коническим основанием 10, в котором установлена на резьбе шпилька 10 с гайкой 7, фиксирующие сборку пьезоэлектрического преобразователя 3. Резонатор 6 выполнен с соотношением наименьшей толщины фланца 8 к высоте выступающей центральной части 9 как 10:214:2, боковая поверхность центральной части 9 резонатора 6 выполнена конической с углом конуса 150160° и направлена конусом в ванну, а коническое основание 10 резонатора 6 выполнено с углом конуса 2030° и направлено конусом к пьезоэлектрическому преобразователю 3. Для герметизации между днищем 1 ванны и фланцем 8 проложено кольцевое уплотнение 11.
Ультразвуковая моечная установка работает следующим образом.
В ванну с днищем 1 наливают рабочую жидкость, помещают детали и включают установку в работу. Пьезоэлектрический преобразователь 3, за счет пьезоэлементов 4, вырабатывает УЗ-колебания и передает их в жидкость. При этом упругие латунные элементы 5 осуществляют акустический и электрический контакт между пьезоэлементами 4 и резонатором 6, а фиксирующая гайка 7 обеспечивает усилие затяжки многослойной сборки пьезоэлектрического преобразователя 3. Резонатор 6 за счет выступающей центральной части 9 с конической частью формирует конус распространения УЗ-колебаний, который захватывает и придонный объем жидкости. Фланец 8 за счет свойств упругости демпфирует колебания резонатора 3, на днище 1 не возникает вредных автоколебаний и, таким образом, не теряется энергия, необходимая для формирования полезных УЗ3-колебаний.
Далее в соответствии с принципом работы УЗ установок происходит передача энергии ультразвука через жидкость на поверхность обрабатываемых деталей. Пузырьки, содержащие сильно разреженную газовую среду, образовавшиеся в жидкости при ее расслоении под действием ультразвука, при мгновенном схлопывании вызывают кавитацию на поверхностях обрабатываемых деталей, за счет чего слои грязи отделяются, переходят в жидкость и оседают на дно в виде шлама. Загрязненная жидкость и шлам удаляются.
Соответствие критерию патентоспособности «промышленная применимость» ультразвуковой моечной установки обеспечивается применением известных по отдельности устройств и технологий, освоенных современной промышленностью, что дает возможность тиражировать установку неограниченное число раз.
Ультразвуковая моечная установка, содержащая ванну с закрепленными на ее днище излучателями, аппаратуру питания и управления, пьезоэлектрический преобразователь, выполненный в виде многослойной сборки, активную часть которой составляют пьезоэлементы, между которыми проложены упругие латунные элементы для осуществления акустического и электрического контакта, зажатые с определенным усилием между двумя металлическими деталями, одна из которых является резонатором и расположена изнутри ванны, а другая - фиксирующая гайка - снаружи, при этом резонатор выполнен в виде диска с фланцем, выступающей центральной частью и коническим основанием, в котором установлена на резьбе шпилька с гайкой, фиксирующие сборку пьезоэлектрического преобразователя, отличающаяся тем, что резонатор выполнен с соотношением наименьшей толщины фланца к высоте выступающей центральной части как 10:2-14:2, боковая поверхность центральной части резонатора выполнена конической с углом конуса 150-160° и направлена конусом в ванну, а коническое основание резонатора выполнено с углом конуса 20-30° и направлено конусом к пьезоэлектрическому преобразователю.
