Устройство пьезоэлектрическое для ультразвуковой очистки

Устройство пьезоэлектрическое для ультразвуковой очистки содержит ванну с моющим раствором и N ультразвуковых генераторов, каждый из которых состоит из блока начального запуска, усилителя мощности, блока автоподстройки частоты, компенсирующей емкости и ультразвукового преобразователя, установленного на излучающей мембране, содержащего излучающую и тыльную накладки, между которыми расположены пьезоэлементы, и соединенного конструкционным выходом в виде рабочей поверхности излучающей накладки с входами блока автоподстройки частоты и компенсирующей емкости и излучающей мембраной, при этом вторичная обмотка выходного трансформатора усилителя мощности выполнена с двумя выводами и средней точкой и соединена одним выводом с выходом компенсирующей емкости и средней точкой с силовым выходом блока автоподстройки частоты, а выход блока начального запуска и управляющий выход блока автоподстройки частоты соединены с соответствующими управляющими входами усилителя мощности. Усилитель мощности выполнен с возможностью срыва колебаний ультразвукового генератора при перегрузке ультразвукового преобразователя и другой вывод вторичной обмотки выходного трансформатора соединен с входом ультразвукового преобразователя, а в ванну с моющим раствором введен датчик контроля уровня моющего раствора.

Для обеспечения контроля и стабилизации температуры моющего раствора ванна устройства может содержать датчик контроля температуры.

Для повышения очищающей способности моющего раствора устройство может содержать блок его подготовки по температуре и удалению загрязнений.

При высоких требованиях к качеству очистки устройство может содержать еще одно такое же устройство, количество ультразвуковых генераторов в котором - К.

Для отмывки очищаемых изделий от моющего раствора в устройство могут быть введены коллектор слива и смеситель с датчиком контроля температуры, обеспечивающие возможность промывки изделий в горячей проточной воде.

Для удаления остатков солей моющего раствора с поверхности очищаемых изделий и нанесения на нее ингибитора коррозии устройство может содержать ванну

ополаскивания и блок подготовки раствора ополаскивания по удалению загрязнений.

Для удаления влаги и исключения коррозии очищаемых изделий устройство может содержать блок сушки изделий в потоке горячего воздуха.

Техническими результатами, полученными при осуществлении полезной модели, являются: снижение отказов в работе устройства за счет упрощения системы защиты от перегрузки; повышение удобства эксплуатации устройства за счет увеличения точности поддержания параметров технологического процесса; повышение эффективности удаления загрязнений с очищаемых изделий за счет увеличения срока высокой моющей способности растворов и за счет создания более оптимальных потоков растворов в зонах обработки.

Область техники

Полезная модель относится к ультразвуковой очистке от технологических и эксплуатационных загрязнений (смазочно-охлаждающих жидкостей, масел, полировальных и шлифовальных паст, металлической стружки после механообработки, металлической и стеклянной пыли, травильного шлама и известковых отложений, флюсов) в водных растворах технических моющих средств деталей и изделий, в том числе сложного профиля и с глубокими сквозными каналами (форсунки, иглы, фильеры, капилляры), с применением технологических эффектов явления кавитации в жидкости и может использоваться в различных отраслях промышленности и сферы услуг.

Уровень техники

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство пьезоэлектрическое для ультразвуковой очистки авиационных фильтроэлементов, фильтропакетов и фильтров по полезной модели №29249. Известное устойчиво содержит ванну с моющим раствором и N ультразвуковых генераторов, каждый из которых состоит из блока начального запуска, усилителя мощности, блока автоподстройки частоты, компенсирующей емкости и ультразвукового преобразователя, установленного на излучающей мембране, содержащего изучающую и тыльную накладки, между которыми расположены пьезоэлементы, и соединенного конструкционным выходом в виде рабочей поверхности излучающей накладки с входами блока автоподстройки частоты и компенсирующей емкости и излучающей мембраной. При этом вторичная обмотка выходного трансформатора усилителя мощности выполнена с двумя выводами и средней точкой и соединена одним выводом с выходом компенсирующей емкости, а средней точкой с силовым выходом блока автоподстройки частоты, выход блока начального запуска и управляющий выход блока автоподстройки частоты соединены с соответствующими входами усилия мощности. Другой вывод вторичной обмотки выходного трансформатора

соединен с входом ультразвукового преобразователя через блок защиты от перегрузки, управляющий выход которого соединен с соответствующим входом усилителя мощности. В данное устройство могут быть введены блок подготовки моющего раствора, содержащий бак с нагревателями и датчиками контроля уровня и температуры, фильтр, обратный клапан и узел рециркуляции моющего раствора, вход которого через фильтр соединен с баком, а выход через обратный клапан с ванной с моющим раствором. В полученное новое устройство может быть введено еще одно первоначальное или новое устройство, количество ультразвуковых генераторов в которых - К. Во все разновидности устройства могут быть введены ванна ополаскивания с блоком подготовки раствора ополаскивания, содержащим бак с датчиком контроля уровня, фильтр, обратный клапан и узел рециркуляции раствора ополаскивания, вход которого через фильтр соединен с баком, а выход через обратный клапан с ванной ополаскивания, и (или) блок сушки, содержащий вентилятор, нагреватель и камеру сушки с датчиком контроля температуры, причем вентилятор через нагреватель соединен с камерой сушки.

Однако известная конструкция устройства обладает определенными недостатками. Блок защиты от перегрузки, включенный между усилителем мощности и ультразвуковым преобразователем, обладает быстрой реакцией на резкий рост тока, поэтому срабатывает не только при перегрузке, но и при всплесках тока, не связанных с наличием перегрузки (например, резкое повышение нагрузки при помещении объемных очищаемых деталей в ванну с моющим раствором, долив горячего моющего раствора в ванну). Длительность таких всплесков тока может доходить до 1-5 секунд, поэтому введение замедления срабатывания блока защиты от перегрузки приводит к противоположному недостатку - он не успевает эффективно реагировать на большие перегрузки типа короткого замыкания в ультразвуковом преобразователе или резкое ухудшение его изоляционных свойств. Вследствие этого установка порога чувствительности блока защиты от перегрузки непростая задача, приводящая к сложной схеме блока и, как следствие, к значительным аппаратным затратам.

Отсутствие контроля наличия моющего раствора в ванне может привести к включению ультразвуковых генераторов без моющего раствора, что приводит к

недопустимому нагреву ультразвуковых преобразователей и нарушению технологического процесса.

Отсутствие контроля температуры моющего раствора в ванне, затрудняет соблюдение требований технологического процесса, а также может привести к перегреву моющего раствора из-за естественного его нагрева акустическим излучением. Отсутствие предварительной фильтрации моющего раствора при переливе его из ванны с моющим раствором в бак при использовании устройства для очистки изделий с высокими требованиями к степени очистки приводит к очень длительной процедуре очистки моющего раствора в блоке подготовки моющего раствора, что делает устройство низкопроизводительным. Наличие в ванне с моющим раствором перелива в виде отверстия или горизонтальной щели на боковой стенке не позволяет качественно удалять плавающие на поверхности моющего раствора загрязнения (масло, жир, легкие твердые частицы). Отсутствие в ванне с моющим раствором узла слива затрудняет работу по удалению моющего раствора из ванны после недопустимого снижения его моющей способности.

Соединение напрямую (через обратный клапан) выхода узла рециркуляции моющего раствора с ванной с моющим раствором приводит к значительному потоку моющего раствора в его нижних слоях в ванне, что приводит к снижению эффективности акустического излучения («сдуванию ультразвука») и повышению ненужного ценообразования в моющем растворе. Отсутствие в устройстве приспособления для подачи водопроводной воды делает процедуру подготовки моющего раствора трудоемкой, а реализацию протока в случае использования в качестве моющего раствора водопроводной воды (для постоянного поддержания высокой моющей способности) - неосуществимой. Отсутствие в ванне ополаскивания узла слива также является недостатком устройства.

Сущность полезной модели

Задачами, на решение которых направлена полезная модель, являются повышение надежности работы устройства, улучшение его эксплуатационных характеристик и повышение качества очистки изделий.

Техническими результатами, полученными при осуществлении полезной модели, являются:

- снижение отказов в работе устройства за счет упрощения системы защиты от перегрузки;

- повышение удобства эксплуатации устройства за счет увеличения точности поддержания параметров технологического процесса;

- повышение эффективности удаления загрязнений с очищаемых изделий за счет увеличения срока высокой моющей способности растворов и за счет создания более оптимальных потоков растворов в зонах обработки.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в известном устройстве пьезоэлектрическом для ультразвуковой очистки, содержащем ванну с моющим раствором и N ультразвуковых генераторов, каждый из которых состоит из блока начального запуска, усилителя мощности, блока автоподстройки частоты, компенсирующей емкости и ультразвукового преобразователя, установленного на излучающей мембране, содержащего излучающую и тыльную накладки, между которыми расположены пьезоэлементы, и соединенного конструкционным выходом в виде рабочей поверхности излучающей накладки с входами блока автоподстройки частоты и компенсирующей емкости и излучающей мембраной, при этом вторичная обмотка выходного трансформатора усилителя мощности выполнена с двумя выводами и средней точкой и соединена одним выводом с выходом компенсирующей емкости и средней точкой с силовым выходом блока автоподстройки частоты, а выход блока начального запуска и управляющий выход блока автоподстройки частоты соединены с соответствующими управляющими входами усилителя мощности, согласно предложенной полезной модели усилитель мощности выполнен с возможностью срыва колебаний ультразвукового генератора при перегрузке ультразвукового преобразователя и другой вывод вторичной обмотки выходного трансформатора соединен с входом ультразвукового преобразователя, а в ванну с моющим раствором введен датчик контроля уровня моющего раствора.

Для обеспечения контроля и стабилизации температуры моющего раствора ванна устройства может содержать датчик контроля температуры.

Для повышения очищающей способности моющего раствора устройство может содержать блок его подготовки, включающий бак с нагревателями и датчиками контроля уровня и температуры и узел рециркуляции моющего раствора, вход которого через выходной фильтр соединен с выходом бака, а выход через обратный

клапан с входом ванны с моющим раствором, в которую введены узел перелива в виде открытого кармана и узел слива, соединенный через входной фильтр с входом бака, при этом вход ванны с моющим раствором оснащен узлом залива, содержащим рассекатель струи моющего раствора, а бак оснащен узлом подачи водопроводной воды.

При высоких требованиях к качеству очистки устройство может содержать еще одно такое же устройство, количество ультразвуковых генераторов в котором - К.

Для использования при отмывке очищаемых изделий от моющего раствора или в случае дополнительной очистки изделий в устройство могут быть введены коллектор слива и смеситель с датчиком контроля температуры, соединенный входом с магистралями холодной и горячей водопроводной воды, а выходом с входом ванны с моющим раствором, в которую введены узел перелива в виде открытого кармана и узел слива, соединенные через коллектор слива со сливной канализацией, при этом вход ванны с моющим раствором оснащен узлом залива, содержащим рассекатель струи моющего раствора, а количество ультразвуковых генераторов - К.

Для удаления остатков солей моющего раствора с поверхности очищаемых изделий и нанесения на нее ингибитора коррозии устройство может содержать ванну ополаскивания с узлом перелива в виде открытого кармана и узлом слива, блок подготовки раствора ополаскивания, содержащий бак с датчиками контроля уровня и узлом подачи раствора ополаскивания, и узел рециркуляции раствора ополаскивания, вход которого через выходной фильтр соединен с выходом бака, а выход через обратный клапан с входом ванны ополаскивания, узел слива и узел перелива которой соединены с входом бака, при этом вход ванны ополаскивания оснащен узлом залива, содержащим рассекатель струи раствора ополаскивания.

Для удаления влаги и исключения коррозии очищаемых изделий устройство может содержать блок сушки, включающий вентилятор, нагреватель, воздуховод, воздушный фильтр, регулируемый воздухозабор и камеру сушки с датчиком контроля температуры, при этом вход вентилятора соединен с выходом воздуховода и через фильтр с регулируемым воздухозабором, а выход через нагреватель с входом камеры сушки, выход которой соединен с входом воздуховода.

Перечень чертежей

На фиг.1 приведена блок-схема устройства.

На фиг.2 приведен пример установки ультразвуковых преобразователей на излучающей мембране, являющейся составной частью ванны с моющим раствором.

На фиг.3 приведен пример установки ультразвуковых преобразователей на излучающей мембране, являющейся составной частью погружного блока.

На фиг.4 приведен пример схемы построения ванны с моющим раствором с N ультразвуковыми генераторами и блоком подготовки моющего раствора.

На фиг.5 приведен пример схемы построения ванны с моющим раствором с К ультразвуковыми генераторами и смесителем.

На фиг.6 приведен пример схемы построения блока сушки.

Возможность осуществления полезной модели

Устройство, как показано на фиг.1, содержит N ультразвуковых генераторов I, каждый из которых состоит из блока начального запуска 2, усилителя мощности 3 с выходом в виде вторичной обмотки трансформатора со средней точкой 3.1, ультразвукового преобразователя 4, блока автоподстройки частоты 5, излучающей мембраны 6 и компенсирующей емкости 7. Конкретное количество ультразвуковых генераторов зависит от габаритов очищаемых изделий и технологических режимов очистки. Отдельные составные части устройства имеют разделение входов и выходов на управляющие, предназначенные для приема и выдачи управляющих сигналов, и силовые, предназначенные для прохождения непосредственно рабочих сигналов.

Один вывод вторичной обмотки трансформатора 3.1 усилителя мощности 3, выполненного, например, по двухтактной транзисторной схеме, работающей в режиме переключения, соединен с выходом компенсирующей емкости 7, а другой вывод соединен с входом ультразвукового преобразователя 4, конструкционный выход которого в виде рабочей поверхности 8 излучающей накладки 9 соединен с входами блока автоподстройки частоты 5, состоящего, например, из узла контроля тока и формирователя напряжения обратной связи, и компенсирующей емкости 7 и излучающей мембраной 6 (см. фиг.2, фиг.3).

Соответствующие управляющие входы усилителя мощности 3 соединены с выходом блока начального запуска 2 и с управляющим выходом блока автоподстройки частоты 5. Вторичная обмотка трансформатора 3.1 соединена средней точной с силовым выходом блока автоподстройки частоты 5. Все указанные соединения выполнены посредством электрических проводов, кроме соединения конструкционного выхода ультразвукового преобразователя 4 с излучающей мембраной 6. Ультразвуковой преобразователь 4, состоящий из излучающей 9 и тыльной 10 накладок, между которыми расположены пьезоэлементы 11, жестко закреплен в отверстии излучающей мембраны 6, например, посредством герметичной сварки так, что его конструкционный выход в виде рабочей поверхности 8 излучающей накладки 9 имеет электрическое соединение с излучающей мембраной 6 и соприкасается с моющим раствором. Излучающая мембрана 6 может быть составной частью ванны с моющим раствором 12, например, дном, как показано на фиг.2 или боковыми стенками, а также составной частью погружного блока 13 (см. фиг.3). Излучающая мембрана 6, излучающая накладка 9, ванна с моющим раствором 12 и все конструкционные элементы погружного блока 13 выполнены из нержавеющей стали. По технике безопасности излучающая мембрана 6 соединена с электрической цепью «корпус» устройства. В качестве моющего раствора могут применяться водные растворы технических моющих средств, такие, например, как «Вертолин-74», «Синвал», «Импульс» и другие. На боковой стенке ванны установлен датчик контроля уровня 14, например, емкостный бесконтактный выключатель, и также может быть установлен датчик температуры 15, например, термопреобразователь сопротивления.

Усилитель мощности 3 выполнен с возможностью срыва колебаний ультразвукового генератора 1 при перегрузке ультразвукового преобразователя 4 за счет, например, насыщения ферритового сердечника в базовых цепях транзисторов.

Блок подготовки моющего раствора 16 (см. фиг.4) содержит бак 17 с нагревателями 18, датчиками контроля уровня 14 и температуры 15, входной фильтр 19, выполненный в виде сетчатой корзины, выходной фильтр 20, выполненный в виде сетчатой гильзы (оба фильтра могут быть установлены как внутри бака 17, так и снаружи его), обратный клапан 21, узел рециркуляции моющего раствора 22, выполненный, например, в виде герметичного химстойкого насоса и системы трубопроводов,

и узел подачи водопроводной воды 23 из магистрали 24, выполненный на основе вентиля и системы трубопроводов. В ванне с моющим раствором 12 имеются узел перелива 25 в виде открытого кармана, узел слива 26 на основе вентиля и системы трубопроводов и узел залива 27 в виде открытого патрубка, содержащий рассекатель струи моющего раствора 28, выполненный в виде уголкового отражателя. Выход 29 бака 17 соединен через выходной фильтр 20 со входом узла рециркуляции моющего раствора 22, выход которого через обратный клапан 21 соединен с входом 30 ванны с моющим раствором 12. Узел перелива 25 и узел слива 26 ванны с моющим раствором 12 соединены через входной фильтр 19 со входом 31 бака 17.

Устройство, изображенное на фиг.4 и содержащее ванну с моющим раствором 12 и блок подготовки моющего раствора 16, может иметь другое количество ультразвуковых генераторов - К.

Ванна с моющим раствором 12, изображенная на фиг.4, может быть применена без блока подготовки моющего раствора 16 (см. фиг.5). Для этого она дополнена коллектором слива 32 и смесителем 33 с датчиком контроля температуры 15. Вход 30 ванны с моющим раствором 12 соединен с выходом смесителя 33, вход которого соединен с магистралями холодной 34 и горячей 35 водопроводной воды. Узел перелива 25 и узел слива 26 соединены через коллектор слива 32 со сливной канализацией 36. Смеситель 33 выполнен на основе вентилей, камеры смешивания и системы трубопроводов. Количество ультразвуковых генераторов - К.

Построение ванны ополаскивания и блока подготовки раствора ополаскивания идентично ванне с моющим раствором 12 и блоку подготовки моющего раствора 16 (см. фиг.4) за исключением следующих моментов:

- в устройстве отсутствуют ультразвуковые генераторы 1;

- в ванне 12 отсутствуют ультразвуковые преобразователи 4 и датчики контроля уровня 14 и температуры 15;

- в блоке подготовки 16 отсутствуют датчик контроля температуры 15 и нагреватели 18 бака 17 и входной фильтр 19, при этом узел перелива 25 и узел слива 26 ванны 12 соединены со входом 31 бака 17.

Блок сушки 37 (см. фиг 6) содержит вентилятор 38, нагреватель 39, воздуховод 40, воздушный фильтр 41, выполненный например на основе специальной ткани,

регулируемый воздухозабор 42, оснащенный шибером 43, и камеру сушки 44 с датчиком контроля температуры 45. Вход вентилятора 38 соединен с выходом воздуховода 40 и через воздушный фильтр 41 с воздухозабором 42, а выход через нагреватель 39 с входом камеры сушки 44, выход которой соединен с входом воздуховода 40.

Все ванны и камера сушки закрываются открывающимися крышками 46. Все баки 17 снабжены узлами перелива и слива (на схемах не показаны).

Все конструкционные части, контактирующие с моющим раствором, раствором ополаскивания и воздухом сушки, выполнены из материалов, стойких к коррозии, например, нержавеющей стали и полипропилена. Соединения составных частей устройств осуществляются металлическими, полипропиленовыми и полихлорвиниловыми трубопроводами, в зависимости от типа применяемых технологических сред.

Устройство работает следующим образом.

Очищаемые изделия устанавливают в ванну с моющим раствором 12 в корзине или специальном держателе.

После подачи на ультразвуковой генератор 1 напряжения питания (оно представляет из себя напряжение промышленной сети, прошедшее двухполупериодный полупроводниковый выпрямитель) он начинает работать в режиме автоколебаний. Ультразвуковой генератор 1 представляет из себя генератор с самовозбуждением, которое возникает за счет того, что он охвачен положительной обратной связью за счет включения в цепь вторичной обмотки трансформатора 3.1 (часть между ее верхним по схеме выводом и средней точкой) токовой цепи из последовательно соединенных ультразвукового преобразователя 4 и блока автоподстройки частоты 5. При этом ток, протекающий через ультразвуковой преобразователь 4, протекает и через блок автоподстройки частоты 5, который формирует на своем управляющем выходе напряжение обратной связи, пропорциональное этому току. Так как ультразвуковой преобразователь 4 обладает выраженным емкостным характером, то усилитель мощности 3 начинает работать в режиме переключения на частоте, определяемой в первую очередь резонансными свойствами ультразвукового преобразователя 4. А так как на частоте электрического резонанса ток через ультразвуковой преобразователь 4 имеет максимальное значение, то напряжение обратной связи с

блока автоподстройки частоты 5 автоматически подстраивает рабочую частоту усилителя мощности 3 на частоту электрического резонанса ультразвукового преобразователя 4, стабилизируя на нем колебания и электрическую мощность. Ток, протекающий в контуре компенсации (средняя точка вторичной обмотки трансформатора 3.1 - блок автоподстройки частоты 5 - компенсирующая емкость 7 - нижний по схеме вывод вторичной обмотки трансформатора 3.1) имеет реактивный характер и зависит от режима работы ультразвукового преобразователя 4, так как часть вторичной обмотки трансформатора 3.1 между ее средней точкой и нижним выводом находится на том же трансформаторе, что и часть обмотки между средней точкой и верхним выводом, а динамические характеристики блока автоподстройки частоты 5 зависят от тока, протекающего через него в контуре нагрузки (верхний вывод вторичной обмотки трансформатора 3.1 - ультразвуковой преобразователь 4 - блок автоподстройки частоты 5 - средняя точка вторичной обмотки трансформатора 3.1). В блоке автоподстройки частоты 5 ток контура компенсации компенсирует реактивную составляющую тока контура нагрузки, в результате чего напряжение обратной связи, поступающее на усилитель мощности 3, пропорционально активной составляющей тока через ультразвуковой преобразователь 4, характеризующей его механические колебания. Вследствие этого происходит автоматическая подстройка рабочей частоты усилителя мощности 3 на частоту механического резонанса ультразвукового преобразователя 4, обеспечивая максимальную акустическую мощность, отдаваемую в моющий раствор, и повышая тем самым эффективность кавитации.

Электромеханические характеристики ультразвукового преобразователя 4 зависят не только от его конструкции, но и от условий его работы: амплитуды напряжения питания, конфигурации ванны, объема, типа и температуры моющего раствора. Изменение этих условий в реальном режиме работы в отдельных случаях приводит к отсутствию возбуждения или срывам ультразвукового генератора 1. Для исключения этого блок начального запуска 2, выполненный, например, в виде динисторно-резисторно-конденсаторной цепи, формирует во время каждого полупериода сети последовательность импульсов, обеспечивающих гарантированный постоянный запуск ультразвукового генератора 1.

Пьезоэлементы 11 преобразуют электрические сигналы ультразвуковой частоты в механические колебания рабочей поверхности 8 излучающей накладки 9, которые за счет распространения акустических колебаний в моющем растворе создают эффект кавитации, причем за счет работы ультразвукового преобразователя 4 на частоте его механического резонанса эффективность кавитации максимальна для данной конструкции ультразвукового преобразователя 4 и условий его работы.

Рабочая поверхность 8 излучающей накладки 9 имеет непосредственный контакт с моющим раствором, что обеспечивает максимальную интенсивность кавитации.

При коротких всплесках тока через ультразвуковой преобразователь 4, не связанных с наличием перегрузки, происходит насыщение ферритового сердечника в базовых цепях транзисторов усилителя мощности 3, вследствие чего ток в базовых цепях снижается и приводит к уходу рабочей частоты ультразвукового генератора 1 от резонансной, что снижает ток через ультразвуковой преобразователь 4, тем самым смягчая неординарный режим работы. При длительных всплесках тока и при реальной перегрузке происходит перенасыщение ферритового сердечника, вследствие чего происходит нарушение цепи обратной связи через блок автоподстройки частоты 5, что приводит к срыву колебаний ультразвукового генератора 1 и исключению выхода из строя транзисторов и перегрева ультразвукового преобразователя 4.

Аналогичным образом происходит работа каждого из ультразвуковых генераторов 1, причем рабочая частоты их различна, так как на практике невозможно изготовить ультразвуковые преобразователи 4 с совершенно идентичными электромеханическим 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 дополнительные, достаточно интенсивные потоки внутри моющего раствора, что способствует более эффективной очистке погруженных в него изделий. Все N ультразвуковых преобразователей 4 установлены на излучающей мембране 6 таким образом, что влияние их друг на друга минимально, что исключает ненужные потери электрической мощности. Соединение излучающей мембраны 6 с электрической цепью «корпус» устройства

позволяет исключить наличие на ванне с моющим раствором 12 и в самом моющем растворе опасного электрического напряжения.

Для повышения очищающей способности моющий раствор проходит по мере необходимости подготовку по температуре и содержанию механических примесей в блоке подготовки моющего раствора 16, где в баке 17 нагревателями 18 производится его нагрев до требуемой температуры, контролируемой датчиком контроля температуры 15, и прокачивание через ванну с моющим раствором 12 при помощи узла рециркуляции 22, забирающего моющий раствор из бака 17 через выходной фильтр 20, причем работу системы рециркуляции обеспечивает нижний датчик контроля уровня 14. Установленный перед входом 30 ванны с моющим раствором 12 обратный клапан 21 исключает слив моющего раствора в бак 17 при работе без рециркуляции. Узел залива 27 на входе 30 ванны с моющим раствором 12 подает моющий раствор в ее внутренний объем, при этом струя разбивается рассекателем моющего раствора 28, чем исключается резкий подъем моющего раствора к поверхности, снижается его бурление и интенсивное перемещение у рабочих поверхностей 8 излучающих накладок 9 ультразвуковых преобразователей 4, что обеспечивает создание эффективного акустического излучения по всему объему моющего раствора и исключает его пенообразование. Датчик контроля уровня 14 ванны с моющим раствором 12 обеспечивает невозможность включения ультразвуковых генераторов 1 без моющего раствора в ванне.

Датчик контроля температуры 15 ванны с моющим раствором 12 обеспечивает поддержание необходимой температуры моющего раствора в дежурном режиме устройства, когда при остывании моющего раствора в ванне 12 происходит подъем его температуры путем автоматического включения узла рециркуляции моющего раствора 22, а также контроль температуры моющего раствора в рабочем режиме для исключения его перегрева за счет воздействия акустического излучения. В режиме рециркуляции моющий раствор попадает в узел перелива 25, при этом плавающие на поверхности моющего раствора загрязнения попадают в него в первую очередь. Выполнение кармана открытым позволяет удалять оседающие на боковых стенках кармана загрязнения, например, при помощи лопаточки или скребка (это очень важно при техническом обслуживании устройства). При незначительном количестве загрязнений удаление загрязнений из кармана необязательно, так как они

попадают из узла перелива 25 во входной фильтр 19, где основная их часть задерживается, чем обеспечивается отсутствие крупных загрязнений в баке 17, что значительно удлиняет срок службы моющего раствора. Входной 19 и выходной 20 фильтры легкосъемные (для быстрой их промывки). Входной фильтр 19 (фильтр грубой очистки) имеет значительно большие размеры ячеек сетки, чем выходной фильтр 20 (фильтр тонкой очистки). Узел подачи водопроводной воды 23 обеспечивает удобство при подготовке моющего раствора (залив в бак 17 определенного количества концентрата моющего раствора, затем залив водопроводной воды до уровня, определяемого верхним датчиком контроля уровня 14). Слив моющего раствора из ванны с моющим раствором 12 в бак 17 производится узлом слива 26. При высоких требованиях к качеству очистки очищаемые изделия могут быть подвергнуты еще одной ультразвуковой очистке в аналогичном устройстве, при этом моющий раствор может быть такого же типа или иным, а количество ультразвуковых генераторов - К. Повышение качества очистки достигается за счет дополнительного акустического воздействия и значительно меньшей концентрации загрязнений в моющем растворе. После завершения обработки перед выниманием очищаемых изделий из ванны с моющим раствором 12 включают узел рециркуляции моющего раствора 22 для удаления плавающих на поверхности загрязнений в перелив.

Для отмывки очищаемых изделий от моющего раствора они помещаются в такую же ванну с моющим раствором 12, но моющий раствор другого типа, чаще всего горячая проточная водопроводная вода. С этой целью из магистралей холодной 34 и горячей 35 водопроводной воды вентилями смесителя 33 открывают подачу водопроводной воды в смеситель 33, контролируя температуру смешанной воды с помощью датчика контроля температуры 15 в смесителе 33. Смешанная вода поступает из смесителя 33 через вход 30 в ванну с моющим раствором 12 и заполняет ее до перелива. Излишки воды через узел перелива 25 сливаются в коллектор слива 32, а затем в сливную канализацию 36. Степень открытия вентилей смесителя 33 устанавливают таким образом, чтобы температура воды в ванне с моющим раствором 12, контролируемая при помощи датчика контроля температуры 15 в ванне 12, была требуемого значения, а количество сливаемой воды в сливную канализацию было минимальным, но достаточным для поддержания ее моющей способности.

После завершения обработки очищаемые изделия выдерживают в ванне с моющим раствором 12 для обеспечения стекания плавающих загрязнений в перелив. В отдельных случаях в качестве проточного моющего раствора может использоваться не водопроводная вода, а специальный моющий раствор, при этом для его получения ванна с моющим раствором 12 оснащается дозатором концентрата этого моющего раствора. Для удаления остатков солей моющего раствора с поверхности очищенных изделий и для нанесения на нее (при необходимости) ингибитора коррозии очищаемые изделия помещаются в ванну с раствором ополаскивания, в качестве которого может применяться, например, дистиллированная вода или раствор трилона Б, в которые может добавляться ингибитор коррозии для повышения коррозионостойкости очищаемых изделий. Раствор ополаскивания проходит по мере необходимости подготовку по очистке от механических примесей в блоке подготовки раствора ополаскивания. Работа ванны ополаскивания и блока подготовки раствора ополаскивания аналогична работе ванны с моющим раствором 12 и блока подготовки моющего раствора 16 за исключением того, что обработка очищаемых изделий производится не акустическим излучением, а за счет рециркуляционного протока раствора ополаскивания, который при этом не подвергается нагреву.

Для сушки очищаемые изделия помещаются в камеру сушки 44 блока сушки 37, где происходит удаление следов влаги в струях горячего воздуха, прогоняемого через нагреватель 39 и камеру сушки 44 вентилятором 38, причем нагрев воздуха до требуемой температуры обеспечивается датчиком контроля температуры 45. Забор воздуха производится через регулируемый воздухозабор 42 (регулирование осуществляется шибером 43) и воздушный фильтр 41. С целью экономии электроэнергии и получения более низкого диапазона колебания температуры горячего воздуха прогон воздуха осуществляется в рециркуляционном режиме по замкнутому циклу: вентилятор 38 - нагреватель 39 - камера сушки 44 - воздухозабор 40 - вентилятор 38. Шибером 43 устанавливается незначительный забор наружного воздуха для пополнения рециркуляционного канала (происходит незначительное удаление горячего воздуха и паров влаги наружу через зазоры между крышкой 46 и камерой сушки 44).

Таким образом, предлагаемая конструкция пьезоэлектрического устройства для ультразвуковой очистки позволяет:

- снизить отказы ультразвукового генератора за счет упрощения системы защиты от перегрузки путем выполнения его усилителя мощности с возможностью срыва колебаний при перегрузке;

- повысить удобство эксплуатации за счет стабилизации параметров технологического процесса путем введения контроля уровня и температуры в ванне с моющим раствором и введения в ванну узла залива с рассекателем струи моющего раствора и узла слива и за счет совершенствования приготовления растворов путем введения смесителя, коллектора слива и узлов подачи водопроводной воды и раствора ополаскивания;

- повысить эффективность удаления загрязнений за счет повышения моющей способности растворов путем введения фильтра при переливе моющего раствора из ванны в бак и узла перелива в ванне в виде открытого кармана и за счет применения воздушного фильтра при сушке.

1. Устройство пьезоэлектрическое для ультразвуковой очистки, содержащее ванну с моющим раствором и N ультразвуковых генераторов, каждый из которых состоит из блока начального запуска, усилителя мощности, блока автоподстройки частоты, компенсирующей емкости и ультразвукового преобразователя, установленного на излучающей мембране, содержащего излучающую и тыльную накладки, между которыми расположены пьезоэлементы, и соединенного конструкционным выходом в виде рабочей поверхности излучающей накладки с входами блока автоподстройки частоты и компенсирующей емкости и излучающей мембраной, при этом вторичная обмотка выходного трансформатора усилителя мощности выполнена с двумя выводами и средней точкой и соединена одним выводом с выходом компенсирующей емкости и средней точкой с силовым выходом блока автоподстройки частоты, а выход блока начального запуска и управляющий выход блока автоподстройки частоты соединены с соответствующими управляющими входами усилителя мощности, отличающееся тем, что усилитель мощности выполнен с возможностью срыва колебаний ультразвукового генератора при перегрузке ультразвукового преобразователя и другой вывод вторичной обмотки выходного трансформатора соединен с входом ультразвукового преобразователя, а в ванну с моющим раствором введен датчик контроля уровня моющего раствора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ванна устройства может содержать датчик контроля температуры.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно содержит блок подготовки моющего раствора, включающий бак с нагревателями и датчиками контроля уровня и температуры и узел рециркуляции моющего раствора, вход которого через выходной фильтр соединен с выходом бака, а выход через обратный клапан с входом ванны с моющим раствором, в которую введены узел перелива в виде открытого кармана и узел слива, соединенный через входной фильтр с входом бака, при этом вход ванны с моющим раствором оснащен узлом залива, содержащим рассекатель струи моющего раствора, а бак оснащен узлом подачи водопроводной воды.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно содержит еще одно такое же устройство, количество ультразвуковых генераторов в котором - К.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в него введены коллектор слива и смеситель с датчиком контроля температуры, соединенный входом с магистралями холодной и горячей водопроводной воды, а выходом с входом ванны с моющим раствором, в которую введены узел перелива в виде открытого кармана и узел слива, соединенные через коллектор слива со сливной канализацией, при этом вход ванны с моющим раствором оснащен узлом залива, содержащим рассекатель струи моющего раствора, а количество ультразвуковых генераторов - К.

6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что в него введено устройство по п.5.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно содержит ванну ополаскивания с узлом перелива в виде открытого кармана и узлом слива, блок подготовки раствора ополаскивания, содержащий бак с датчиками контроля уровня и узлом подачи раствора ополаскивания и узел рециркуляции раствора ополаскивания, вход которого через выходной фильтр соединен с выходом бака, а выход через обратный клапан с входом ванны ополаскивания, узел слива и узел перелива которой соединены с входом бака, при этом вход ванны ополаскивания оснащен узлом залива, содержащим рассекатель струи раствора ополаскивания.

8. Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что оно содержит блок сушки, включающий вентилятор, нагреватель, воздуховод, воздушный фильтр, регулируемый воздухозабор и камеру сушки с датчиком контроля температуры, при этом вход вентилятора соединен с выходом воздуховода и через фильтр с регулируемым воздухозабором, а выход через нагреватель с входом камеры сушки, выход которой соединен с входом воздуховода.