RU170337U1

RU170337U1 - Bath for ultrasonic cleaning of products

Info

Publication number: RU170337U1
Application number: RU2016151300U
Authority: RU
Inventors: Юрий Юрьевич Колбас; Владимир Станиславович Новиков
Original assignee: Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха"
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2017-04-21

Abstract

Полезная модель относится к техническим средствам ультразвуковой очистки изделий и может быть использована для очистки, в частности, моноблочных корпусов кольцевых газоразрядных лазеров из стекла или кварца, имеющих сложную форму.Сущность полезной модели - ванна выполнена прямоугольной в плане с возможностью заполнения технологическим раствором, имеет отверстие в нижней стенке и содержит пьезоизлучатели, установленные по одному в центре каждой ее боковой стенки, причем отверстие в нижней стенке ванны выполнено с возможностью соединения с фильтром-отстойником, а верхняя часть ванны выполнена с возможностью залива в нее технологического раствора, полученного на выходе фильтра-отстойника, при этом объем ванны выбирают на 80-90% больше объема изделия для очистки, а длину волны ультразвуковых колебаний пьезоизлучателей выбирают меньшей, чем диаметр минимального отверстия в корпусе изделия для очистки. 2 ил.The utility model relates to technical means of ultrasonic cleaning of products and can be used to clean, in particular, monoblock cases of ring gas-discharge lasers made of glass or quartz, having a complex shape. The essence of the utility model is that the bathtub is rectangular in plan with the possibility of filling with a technological solution, has an opening in the lower wall and contains piezoelectric transducers installed one at a time in the center of each of its side walls, and the hole in the lower wall of the bath is made with the possibility of connection with a filter-settler, and the upper part of the bathtub is made with the possibility of pouring into it the technological solution obtained at the outlet of the filter-settler, while the volume of the bath is selected 80-90% more than the volume of the product for cleaning, and the wavelength of the ultrasonic vibrations of the piezo-emitters is chosen less than the diameter of the minimum hole in the body of the product for cleaning. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к техническим средствам ультразвуковой очистки изделий и может быть использована для очистки, в частности, моноблочных корпусов кольцевых газоразрядных лазеров из стекла или кварца, имеющих сложную форму.The utility model relates to technical means of ultrasonic cleaning of products and can be used to clean, in particular, monoblock cases of ring gas-discharge lasers from glass or quartz, having a complex shape.

Известна установка для ультразвуковой очистки [RU 24125, U1, В08В 3/10, 27.07.2002], которая содержит смонтированные на раме стержневую колебательную систему с излучателем, кассету с обрабатываемыми изделиями, размещенную в полости ванны с технологическим раствором, систему подачи и слива последнего, по меньшей мере, один механизм перемещения рабочего элемента установки и устройство управления, выполненное в виде реле-прерывателя, электрически связанного с каждым обрабатываемым изделием в кассете, имеющим электрический разъем, система подачи технологического раствора подключена ко входу каждого обрабатываемого изделия в кассете, при этом ванна и излучатель выполнены неподвижными, причем последний размещен в днище ванны с кольцевым зазором для слива технологического раствора и конструктивно совмещен с приемной емкостью системы слива, а механизм перемещения рабочего элемента установки подключен к кассете с обрабатываемыми изделиями с возможностью осуществления ею возвратно-поступательных движений в полости ванны над излучателем.A known installation for ultrasonic cleaning [RU 24125, U1, B08B 3/10, 07/27/2002], which contains mounted on the frame of the rod oscillating system with a radiator, a cassette with workpieces placed in the cavity of the bath with a technological solution, the supply and discharge of the latter at least one mechanism for moving the working element of the installation and the control device, made in the form of a relay chopper, electrically connected to each processed product in a cassette having an electrical connector, a techno supply system The solution is connected to the input of each workpiece in the cartridge, while the bath and emitter are fixed, the latter being placed in the bottom of the bath with an annular gap for draining the technological solution and structurally combined with the receiving capacity of the drain system, and the mechanism for moving the working element of the installation is connected to the cartridge with processed products with the possibility of its reciprocating movements in the cavity of the bath above the emitter.

Недостатком установки является ее относительно высокая сложность и невозможность ультразвуковой обработки полостей, входы которых расположены сбоку.The disadvantage of the installation is its relatively high complexity and the impossibility of ultrasonic treatment of cavities, the inputs of which are located on the side.

Известно также устройство для ультразвуковой очистки [RU № 28993, U1, В08В 3/12, 27.04.2003], содержащее ванну, заполненную жидкой средой с размещенным в ней контейнером и снабженную крышкой, в которую встроен ультразвуковой пьезоизлучатель, соединенный с металлической пластиной, расположенной с возможностью акустического контакта в рабочем положении с жидкой средой, и генератор ультразвуковых колебаний, соединенный с пьезоизлучателем, причем ванна, крышка и контейнер выполнены из пластмассы, а на дне контейнера размещен металлический отражатель.A device for ultrasonic cleaning is also known [RU No. 28993, U1, B08B 3/12, 04/27/2003], containing a bath filled with a liquid medium with a container placed in it and equipped with a lid, in which an ultrasonic piezo emitter is connected to a metal plate located with the possibility of acoustic contact in working position with a liquid medium, and an ultrasonic oscillation generator connected to a piezoelectric transducer, the bathtub, lid and container made of plastic, and a metal reflector placed at the bottom of the container.

Недостатком этого устройства является относительно низкое качество очистки изделий.The disadvantage of this device is the relatively low quality of cleaning products.

Наиболее близкой к предложенной является ванна для ультразвуковой очистки изделий [RU № 28993, U1, В08В 3/12, 27.04.2003], содержащая встроенный ультразвуковой преобразователь с излучателем и выполненная с отверстием в стенке, перекрытым закрепленной на стенке ванны через эластичное уплотнение съемной пластиной, а ультразвуковой преобразователь с излучателем встроен в упомянутую съемную пластину.Closest to the proposed one is a bathtub for ultrasonic cleaning of products [RU No. 28993, U1, B08B 3/12, 04/27/2003], containing a built-in ultrasonic transducer with a radiator and made with a hole in the wall, covered by a removable plate fixed to the bath wall through an elastic seal and an ultrasonic transducer with an emitter is integrated in said removable plate.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкое качество очистки изделий сложной формы.The disadvantage of the closest technical solution is the relatively low quality of cleaning products of complex shape.

Проблема заключается в том, что изделия сложной формы, в частности моноблочный корпус кольцевого газоразрядного лазера из стекла или кварца, содержащий множество полостей и узких каналов, в том числе и сбоку, после завершения механической обработки требует очень тщательной отмывки от частиц материала, инструмента, а также следов сажи и жидкости, применяемой при сверлении каналов. Одновременно стоит задача химической полировки всех внутренних отверстий и полостей корпуса для ликвидации нарушенного инструментом слоя материала. С этой целью обычно корпус помещают в ультразвуковую ванну, заполненную химическим реактивом, например раствором хромпика, или соляной кислоты, или деионизованной водой, и под дном которой установлены один или несколько пьезоизлучателей. Однако, из-за отсутствия движения жидкости внутри полостей и отверстий корпуса очистка внутри корпуса идет с недостаточной эффективностью и очень медленно. При этом, хотя наружные поверхности корпуса очищаются достаточно быстро, процесс очистки приходится прекращать, чтобы не допустить травления наружных поверхностей корпуса. В результате внутренние полости корпуса остаются недостаточно очищенными.The problem is that products of complex shape, in particular a monoblock case of an annular gas-discharge laser made of glass or quartz, containing many cavities and narrow channels, including from the side, after the completion of machining, require very thorough washing from the particles of the material, tool, and also traces of soot and fluid used in drilling channels. At the same time, there is the task of chemical polishing of all internal holes and body cavities to eliminate the material layer disturbed by the tool. For this purpose, the case is usually placed in an ultrasonic bath filled with a chemical reagent, for example, a solution of chromic peak, or hydrochloric acid, or deionized water, and under the bottom of which one or more piezo-emitters are installed. However, due to the lack of fluid movement inside the cavities and openings of the housing, cleaning inside the housing proceeds with insufficient efficiency and is very slow. At the same time, although the outer surfaces of the housing are cleaned quickly enough, the cleaning process has to be stopped to prevent etching of the outer surfaces of the housing. As a result, the internal cavities of the body remain insufficiently cleaned.

Задачей, которая решатся в полезной модели, является создание ванны для ультразвуковой очистки изделий, которая позволяет качественно и относительно быстро производить очистку изделий сложной формы, например моноблочных корпусов кольцевого газоразрядного лазера из стекла или кварца.The task to be solved in a utility model is to create a bath for ultrasonic cleaning of products, which allows high-quality and relatively quick cleaning of complex-shaped products, for example, monoblock cases of a ring gas-discharge laser made of glass or quartz.

Требуемый технический результат заключается в повышении качества и сокращении времени очистки изделий сложной формы, например моноблочных корпусов кольцевого газоразрядного лазера из стекла или кварца.The required technical result is to improve the quality and reduce the cleaning time of products of complex shape, for example monoblock cases of a ring gas-discharge laser made of glass or quartz.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в ванну для ультразвуковой очистки изделий, выполненную прямоугольной в плане с возможностью заполнения технологическим раствором, имеющую отверстие в стенке и содержащая пьезоизлучатель, согласно полезной модели, введено три дополнительных пьезоизлучателя, причем пьезоизлучатели установлены по одному в центре каждой боковой стенки ванны, отверстие выполнено в центре нижней стенки с возможностью соединения с фильтром-отстойником, а верхняя часть ванны выполнена с возможностью залива в нее технологического раствора, полученного на выходе фильтра-отстойника, при этом объем ванны выбирают на 80-90% больше объема изделия для очистки, а длину волны ультразвуковых колебаний пьезоизлучателей выбирают меньшей, чем диаметр минимального отверстия в корпусе изделия для очистки.The problem is solved, and the required technical result is achieved by the fact that, in the tub for ultrasonic cleaning of products, made rectangular in plan with the possibility of filling with a technological solution, having a hole in the wall and containing a piezo emitter, according to a utility model, three additional piezo emitters are introduced, and the piezo emitters are installed one in the center of each side wall of the bath, the hole is made in the center of the lower wall with the possibility of connection with the filter settler, and the upper part in They are made with the possibility of pouring into it the technological solution obtained at the outlet of the filter-sump, while the volume of the bath is selected 80-90% more than the volume of the product for cleaning, and the wavelength of ultrasonic vibrations of the piezoelectric radiators is chosen smaller than the diameter of the minimum hole in the product cleaning up.

На чертеже представленыThe drawing shows

на фиг. 1 - ванна для ультразвуковой очистки изделий (вид сбоку), совместно с фильтром-отстойником и средствами залива в ванну технологического раствора, полученного на выходе фильтра-отстойника;in FIG. 1 - a bathtub for ultrasonic cleaning of products (side view), together with a settling filter and means for filling the bath with a technological solution obtained at the outlet of a settling filter;

на фиг. 2 - ванна для ультразвуковой очистки изделий, вид сверху, совместно с погруженным в нее изделием для очистки.in FIG. 2 - a bathtub for ultrasonic cleaning of products, a top view, together with an immersed product for cleaning.

На чертеже обозначены 1 - боковые стенки ванны для ультразвуковой очистки изделий, 2 - пьезоизлучатели, 3 - отверстие в нижней стенке ванны, 4 - фильтр-отстойник, 5 - насос, 6 - штуцер, 7 - изделие для очистки.The drawing shows 1 - side walls of the bath for ultrasonic cleaning of products, 2 - piezoelectric transducers, 3 - hole in the bottom wall of the bath, 4 - filter sump, 5 - pump, 6 - fitting, 7 - product for cleaning.

Ванна для ультразвуковой очистки изделий заполнена технологическим раствором и выполнена с отверстием 3 в центре нижней стенки ванны.The bath for ultrasonic cleaning of products is filled with a technological solution and is made with a hole 3 in the center of the lower wall of the bath.

Ванна содержит также пьезоизлучатели 2, установленные по одному в центре каждой боковой стенки 1 ванны, а отверстие 3 в центре нижней стенки ванны выполнено с возможностью соединения с фильтром-отстойником 4, верхняя часть ванны выполнена с возможностью залива в нее технологического раствора, полученного на выходе фильтра-отстойника 4, например, через штуцер 6, соединенный трубопроводом с фильтром-отстойником 4 через насос 5.The bath also contains piezoelectric emitters 2, one at a time in the center of each side wall 1 of the bath, and the hole 3 in the center of the lower wall of the bath is made with the possibility of connection with the filter settler 4, the upper part of the bath is made with the possibility of filling in the technological solution obtained at the outlet filter sump 4, for example, through a nozzle 6 connected by a pipeline to the filter sump 4 through a pump 5.

При этом, как установлено экспериментально, объем ванны выбирают на 80-90% больше объема изделия 7 для очистки, причем меньший объем недостаточен для обеспечения качественной очистки изделия, а больший объем ведет к излишнему расходованию материалов и не улучшает качество очистки.Moreover, as it was established experimentally, the volume of the bath is selected 80-90% more than the volume of the product 7 for cleaning, and the smaller volume is insufficient to ensure high-quality cleaning of the product, and a larger volume leads to excessive consumption of materials and does not improve the quality of cleaning.

Длину волны ультразвуковых колебаний пьезоизлучателей 2 выбирают меньшей, чем диаметр минимального отверстия, полости или канала в изделии, чтобы качественно его очистить. Но хороший результат получается также при перестраиваемой по пилообразному закону изменения частоты колебаний для эффективной очистки как больших, так и малых полостей в изделии.The wavelength of the ultrasonic vibrations of the piezoelectric emitters 2 is chosen smaller than the diameter of the minimum hole, cavity or channel in the product in order to clean it qualitatively. But a good result is also obtained when the oscillation frequency is tuned according to a sawtooth law to effectively clean both large and small cavities in the product.

Работает ванна для ультразвуковой очистки изделий следующим образом.Works bath for ultrasonic cleaning of products as follows.

Ванна имеет прямоугольную в плане форму и выполнена из PVDF или нержавеющей стали (в зависимости от типа применяемого технологического раствора). По центру каждой боковой стенки 1 ванны устанавливаются пьезоизлучатели 2. Четырех пьезоизлучателей, установленных равномерно со всех четырех сторон изделия, достаточно для обеспечения качественной очистки, поскольку два или три пьезоизлучателя не обеспечивают относительно полный охват изделия, а большее число пьезоизлучателей является излишним и практически не улучшает качество очистки. Размеры ванны выбираются на 80-90% больше изделия, что установлено экспериментально. В центре нижней стенки (на дне) ванны расположено отверстие 3 для слива, выполненное с возможностью соединения с фильтром-отстойником 4, собирающим отмытые крупные частицы загрязнений. Очищенный технологический раствор насосом 5 подают в ванну через штуцер 6. Частота пьезоизлучателей выбирается исходя из размеров внутренних полостей корпуса, в частности длина ультразвуковой волны в жидкости должна быть менее диаметра минимального отверстия, полости или канала в изделии для очистки. Хороший эффект достигается, если длина волны перестраиваемая по пилообразному закону для эффективной отмывки как больших, так и малых отверстий, полостей или каналов.The bathtub has a rectangular shape in plan and is made of PVDF or stainless steel (depending on the type of process solution used). Piezo-emitters 2 are installed in the center of each side wall 1 of the bathtub. Four piezo-emitters installed evenly on all four sides of the product are sufficient to ensure high-quality cleaning, since two or three piezo-emitters do not provide a relatively complete coverage of the product, and a larger number of piezo-emitters is unnecessary and practically does not improve quality of cleaning. The dimensions of the bath are selected 80-90% larger than the product, which is established experimentally. In the center of the bottom wall (at the bottom) of the bath there is a drain hole 3, made with the possibility of connection with the filter-sump 4, which collects washed large particles of contaminants. The purified technological solution is pumped into the bath 5 through the nozzle 6. The frequency of the piezoelectric emitters is selected based on the dimensions of the internal cavities of the housing, in particular, the length of the ultrasonic wave in the liquid must be less than the diameter of the minimum opening, cavity, or channel in the product for cleaning. A good effect is achieved if the wavelength is tunable according to a sawtooth law for effective washing of both large and small holes, cavities or channels.

В результате продолжительность времени отмывки одного изделия уменьшается до 3-х раз, и при этом площадь протрав внешних поверхностей изделия уменьшается в 1,5 раза, что подтверждает достижение требуемого технического результата, заключающегося в повышении качества и сокращении времени очистки изделий сложной формы, например моноблочных корпусов кольцевого газоразрядного лазера из стекла или кварца.As a result, the washing time of one product is reduced to 3 times, and the etching area of the external surfaces of the product is reduced by 1.5 times, which confirms the achievement of the required technical result, which consists in improving the quality and reducing the cleaning time of complex products, for example monoblock glass or quartz ring discharge laser enclosures.

Claims

A bathtub for ultrasonic cleaning of products, made rectangular in plan with the possibility of filling with a technological solution, having a hole in the wall and containing a piezoelectric emitter, characterized in that three additional piezoelectric emitters are introduced, moreover, the piezoelectric emitters are installed one at the center of each side wall of the bath, the hole is made in the center of the lower walls with the ability to connect to the filter-sump, and the upper part of the bath is made with the possibility of filling in it with the technological solution obtained at the outlet filter settler, while the volume of the bath is selected 80-90% more than the volume of the product for cleaning, and the wavelength of the ultrasonic vibrations of the piezo-emitters is chosen smaller than the diameter of the minimum opening in the body of the product for cleaning.