RU2313408C1 - Device for ultrasonic cleaning of items - Google Patents

Device for ultrasonic cleaning of items Download PDF

Info

Publication number
RU2313408C1
RU2313408C1 RU2006113502/12A RU2006113502A RU2313408C1 RU 2313408 C1 RU2313408 C1 RU 2313408C1 RU 2006113502/12 A RU2006113502/12 A RU 2006113502/12A RU 2006113502 A RU2006113502 A RU 2006113502A RU 2313408 C1 RU2313408 C1 RU 2313408C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
emitters
generator
range
cleaning
Prior art date
Application number
RU2006113502/12A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Владимирович Петров (RU)
Владимир Владимирович Петров
Сергей Александрович Лапин (RU)
Сергей Александрович Лапин
Виктор Юрьевич Чирков (RU)
Виктор Юрьевич Чирков
Александр Анатольевич Караваев (RU)
Александр Анатольевич Караваев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Корпорация "СпектрАкустика"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Корпорация "СпектрАкустика" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Корпорация "СпектрАкустика"
Priority to RU2006113502/12A priority Critical patent/RU2313408C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2313408C1 publication Critical patent/RU2313408C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)

Abstract

FIELD: ultrasonic engineering.
SUBSTANCE: device can be sued in different branches of industry fro cleaning different parts from pollution and for domestic appliances for cleaning textile items. Device has radiators belonging to the same plane, which radiators are connected to ac voltage generator. Generator is made for change in frequency within fl-fh range. Irradiators are chosen with resonant frequencies belonging to fl-fh frequency range, where fl is lower value of frequency and fh is higher value of frequency of frequency range.
EFFECT: improved efficiency; reduced cost of operation.
4 dwg

Description

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности для очистки различных деталей от загрязнений, а также в быту для очистки текстильных изделий.The invention relates to ultrasound equipment and can be used in various industries for cleaning various parts from contaminants, as well as in everyday life for cleaning textile products.

Современные ультразвуковые моющие устройства работают по принципу создания достаточно мощного ультразвукового поля во всем объеме моющей жидкости. Под действием ультразвука моющее средство эффективно проникает в загрязнение за счет образования в нем микротрещин и пор и отщепляет его от обрабатываемой поверхности. Однако для повышения эффективности очистки требуется создавать движение рабочей среды. В промышленных установках для создания упорядоченного движения рабочей жидкости применяются различные способы механического перемешивания. Предлагаемое устройство позволяет создать упорядоченное движение рабочей жидкости посредством создания неоднородного акустического поля в объеме рабочей жидкости. Неоднородность поля приводит к возникновению в локальных областях объема рабочей жидкости повышенного давления. Жидкость под действием разности давлений перетекает из области высокого давления в область низкого.Modern ultrasonic washing devices work on the principle of creating a sufficiently powerful ultrasonic field in the entire volume of the washing liquid. Under the influence of ultrasound, the detergent effectively penetrates into the pollution due to the formation of microcracks and pores in it and detaches it from the surface being treated. However, to increase the efficiency of cleaning, it is necessary to create a movement of the working medium. In industrial plants, various methods of mechanical mixing are used to create an orderly movement of the working fluid. The proposed device allows you to create an ordered movement of the working fluid by creating an inhomogeneous acoustic field in the volume of the working fluid. The inhomogeneity of the field leads to the appearance of increased pressure in the local areas of the volume of the working fluid. The liquid under the action of the pressure difference flows from the high pressure region to the low region.

Известна ванна для ультразвуковой обработки в жидкости, с расположением излучателей в вершинах и центре правильного шестигранника, радиус описанной окружности которого кратен начетному числу четвертей длины поперечной ультразвуковой волны, возбуждаемой в материале ванны (Авторское свидетельство СССР №578127, МКИ: В08В 3/12). Такое расположение излучателей обеспечивает однородное акустического поле за счет исключения суперпозиции механических и акустических колебаний между соседними излучателями.A well-known bath for ultrasonic processing in liquid, with the emitters located at the vertices and center of a regular hexagon, the radius of the circumference described is a multiple of an odd number of quarters of the length of the transverse ultrasonic wave excited in the bath material (USSR Author's Certificate No. 578127, MKI: B08B 3/12). This arrangement of emitters provides a uniform acoustic field by eliminating the superposition of mechanical and acoustic vibrations between adjacent emitters.

Однако в однородном акустическом поле течение рабочей среды практически невозможно из-за отсутствия перепадов его напряженности в его локальных областях, что приводит к недостаточно качественной очистке изделий.However, in a homogeneous acoustic field, the flow of the working medium is almost impossible due to the absence of differences in its intensity in its local areas, which leads to insufficient quality cleaning of products.

Известен ультразвуковой преобразователь, содержащий источник трехфазного переменного электрического напряжения с симметричным сдвигом фаз и излучатель с несколькими вибраторами, размещенными в вершинах равносторонних треугольников, сопряженных своими боковыми сторонами (Авторское свидетельство СССР №359060, МКИ: В06В 1/06).A known ultrasonic transducer containing a source of three-phase AC voltage with a symmetrical phase shift and a radiator with several vibrators located at the vertices of equilateral triangles conjugated by their sides (USSR Author's Certificate No. 359060, MKI: V06V 1/06).

В таком преобразователе неоднородность акустического поля приводит к образованию вихрей и создает некоторый перепад давлений. Однако величина этого перепада недостаточно велика для создания упорядоченного движения рабочей жидкости, что также отрицательно сказывается на качестве очистки изделий.In such a transducer, the inhomogeneity of the acoustic field leads to the formation of vortices and creates a certain pressure drop. However, the magnitude of this difference is not large enough to create an ordered movement of the working fluid, which also negatively affects the quality of cleaning products.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для ультразвуковой очистки поверхностей, содержащее излучатели и генераторы переменного электрического напряжения, в котором для создания регулярного течения рабочей среды в ванне путем поочередного кратковременного выключения излучателей, генераторы выполнены автономными, и каждый из излучателей соединен с выходом одного генератора, вход которого соединен с выходом коммутатора, а вход коммутатора соединен с выходом процессора (Патент РФ на изобретение №2262397, МПК: В08В 3/12).The closest in technical essence to the claimed is a device for ultrasonic cleaning of surfaces, containing emitters and generators of alternating electric voltage, in which to create a regular flow of the working medium in the bath by alternately briefly turning off the emitters, the generators are autonomous, and each of the emitters is connected to the output of one generator, the input of which is connected to the output of the switch, and the input of the switch is connected to the output of the processor (RF Patent for the invention No. 2262 397, IPC: B08B 3/12).

Недостатком известного устройства является необходимость использования в его конструкции большое количество генераторов, соответствующих числу излучателей и коммутатор. Это существенно увеличивает затраты на его производство и повышает его стоимость. Недостатком известного устройства является его высокое энергопотребление.A disadvantage of the known device is the need to use in its design a large number of generators corresponding to the number of emitters and a switch. This significantly increases the cost of its production and increases its cost. A disadvantage of the known device is its high power consumption.

Изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в создании экономичного устройства очистки изделий при обеспечении высокого качества очистки изделий.The invention is aimed at solving the problem of creating an economical device for cleaning products while ensuring high quality cleaning products.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для ультразвуковой очистки изделий, содержащем излучатели, лежащие в одной плоскости, подключенные к генератору переменного электрического напряжения, согласно изобретению, генератор выполнен с возможностью изменения частоты в диапазоне fн-fв, а излучатели выбраны с резонансными частотами из данного диапазона частот, где fн - нижнее значение частоты из диапазона частот, fв - верхнее значение частоты. В качестве генератора может быть использован генератор качающейся частоты, а часть излучателей могут иметь одинаковую резонансную частоту. Кроме того, в одном из вариантов исполнения устройства излучатели с одинаковой резонансной частотой могут располагаться на радиусах концентрических окружностей на расстоянии друг от друга, равном четверти длины волны для средней частоты рабочего диапазона fн-fв.The problem is solved in that in the device for ultrasonic cleaning of products containing emitters lying in the same plane, connected to an alternating voltage generator, according to the invention, the generator is configured to change the frequency in the range f n -f in , and the emitters are selected with resonant frequencies from a given frequency range, where f n is the lower frequency value from the frequency range, f in the upper frequency value. As a generator, a oscillating frequency generator can be used, and some emitters can have the same resonant frequency. In addition, in one embodiment of the device, emitters with the same resonant frequency can be located on the radii of concentric circles at a distance from each other equal to a quarter of the wavelength for the average frequency of the operating range f n -f in .

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, заключается в устранении недостатков прототипа, перечисленных выше, и в итоге обеспечивает интенсификацию процесса и, как следствие, уменьшения продолжительности процесса очистки при снижении энергопотребления на 10-15% и получение высокого качества очистки.The technical result obtained by using the invention is to eliminate the disadvantages of the prototype listed above, and ultimately provides an intensification of the process and, as a result, a decrease in the duration of the cleaning process while reducing energy consumption by 10-15% and obtaining high quality cleaning.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично представлено заявляемое устройство с N излучателями, где N - порядковый номер излучателя, на фиг.2 - один из вариантов расположения излучателей, на фиг.3 - частный случай исполнения устройства, на фиг 4 - блок-схема генератора качающейся частоты (ГКЧ). Позициями обозначены: 1 - задающий генератор качающейся частоты, 2 - узел формирования временной задержки, 3 - предварительный усилитель 4 - выходной каскад, 5 - сетевой выпрямитель с фильтром, 6 - источник питания схемы управления, 7 - излучатель, 8 - генератор, 9 - процессор, 10 - генератор качающейся частоты (ГКЧ).The invention is illustrated by drawings, where figure 1 schematically shows the inventive device with N emitters, where N is the serial number of the emitter, figure 2 is one of the options for the location of the emitters, figure 3 is a special case of the device, figure 4 is a block -schema oscillating frequency generator (GKCh). The positions denote: 1 - the master oscillator of the oscillating frequency, 2 - the node forming the time delay, 3 - the pre-amplifier 4 - output stage, 5 - the network rectifier with a filter, 6 - the power supply of the control circuit, 7 - emitter, 8 - generator, 9 - processor, 10 - oscillating frequency generator (GKCh).

Изобретение представляет собой устройство, содержащее N излучателей 7, лежащих в одной плоскости, и генератор 8 переменного электрического напряжения, причем для создания волнообразного движения рабочей среды в ванне путем последовательного возбуждения излучателей генератор выполнен в виде управляемого генератора с возможностью изменения частоты в диапазоне fн-fв, где fн - нижний предел диапазона, a fв - верхний предел (фиг.1). Изменением частоты генератора управляет процессор 9, при этом изменение частоты может производиться как дискретно, так и непрерывно. Излучатели подключены к генератору параллельно и имеют различные резонансные частоты fn из диапазона частот fн-fв. Числовые значения параметров fн и fв определяются резонансными характеристиками применяемых излучателей. В устройстве возможно применение как пьезокерамических, так и магнитострикционных излучателей. В устройстве могут быть использованы сразу несколько излучателей с одной резонансной частотой, причем они могут располагаться упорядоченно, например в порядке увеличения резонансной частоты или произвольно. Одним из вариантов упорядоченного расположения излучателей может служить размещение их в одной плоскости, например на дне ванны в радиальном направлении от центра дна ванны. Расстояние между соседними излучателями радиального направления может быть выбрано равным четверти длины волны для средней частоты рабочего диапазона fн-fв (размер А), при этом на одном радиусе находятся излучатели, имеющие одну и ту же резонансную частоту fn (фиг.2). Частным случаем выполнения устройства является использование генератора качающейся частоты диапазона fн-fв, при этом процессор из устройства может быть исключен (фиг.3).The invention is a device containing N emitters 7 lying in the same plane, and an alternating voltage generator 8, and for creating a wave-like motion of the working medium in the bath by successive excitation of the emitters, the generator is made in the form of a controlled generator with the ability to change the frequency in the range f n - f in , where f n - the lower limit of the range, af in - the upper limit (figure 1). A change in the frequency of the generator is controlled by the processor 9, while the change in frequency can be performed both discretely and continuously. The emitters are connected to the generator in parallel and have different resonant frequencies f n from the frequency range f n -f in . The numerical values of the parameters f n and f in are determined by the resonant characteristics of the emitters used. The device may use both piezoceramic and magnetostrictive emitters. Several emitters with the same resonant frequency can be used in the device at once, and they can be arranged in an orderly manner, for example, in the order of increasing the resonant frequency or arbitrarily. One of the options for the ordered arrangement of emitters can be their placement in one plane, for example, on the bottom of the bath in a radial direction from the center of the bottom of the bath. The distance between adjacent emitters of the radial direction can be selected equal to a quarter of the wavelength for the average frequency of the operating range f n -f in (size A), while at the same radius there are emitters having the same resonant frequency f n (figure 2) . A special case is the use of the apparatus swept frequency generator f n -f range, wherein the processor of the device can be excluded (Figure 3).

Устройство работает следующим образом: генератор преобразует напряжение питающей сети в переменное напряжение той частоты, которая задается процессором. Это переменное напряжение поступает одновременно на все излучатели. Излучатели преобразуют электрическую энергию в энергию акустической волны. Если частота генератора совпадает с резонансной частотой одного излучателя или группы излучателей, то амплитуда их колебаний становится больше амплитуды колебаний остальных излучателей. Это приводит к образованию в объеме рабочей жидкости над этими излучателями пучка вихрей. Создается перепад давлений ΔР между областью малого акустического поля и областью с его максимальной интенсивностью. Возникает волнообразное движение рабочей жидкости из области высокого давления в область низкого. При изменении частоты генератора происходит возбуждение излучателей с другой резонансной частотой, находящихся в другой области, и процесс повторяется. При использовании генератора качающейся частоты происходит непрерывное сканирование диапазона частот fн-fв снизу вверх и наоборот. В случае упорядоченного расположения излучателей в зависимости от их резонансной частоты происходит их последовательное возбуждение и соответственно создается направленное движение рабочей жидкости.The device works as follows: the generator converts the voltage of the mains into an alternating voltage of the frequency that is set by the processor. This alternating voltage is supplied simultaneously to all emitters. Emitters convert electrical energy into acoustic wave energy. If the frequency of the generator coincides with the resonant frequency of one emitter or group of emitters, then the amplitude of their oscillations becomes greater than the amplitude of the oscillations of the other emitters. This leads to the formation of vortices in the volume of the working fluid above these emitters. A pressure differential ΔP is created between the region of the small acoustic field and the region with its maximum intensity. There is a wavelike movement of the working fluid from the high-pressure region to the low-pressure region. When the generator frequency changes, emitters with a different resonance frequency are located in a different region, and the process repeats. When using a swept frequency generator is a continuous range of frequencies f n -f scanning in the bottom up and vice versa. In the case of an ordered arrangement of emitters, depending on their resonant frequency, they are sequentially excited and accordingly directed movement of the working fluid is created.

Заявляемая конструкция была реализована в лабораторной установке. Управляемый генератор был выполнен в виде генератора качающейся частоты диапазона fн-fв. Генератор собран по типовой схеме, состоящей из следующих основных узлов: задающего генератора качающейся частоты 1, узла формирования временной задержки 2, предварительного усилителя 3, выходного каскада 4, а также сетевого выпрямителя с фильтром 5 и источника питания 6 схемы управления. Схема управления включает в себя узлы 1-3 (фиг.4). Параллельно генератору подключены шесть излучателей диаметром 50 мм с резонансными частотами 40, 42, 44, 46, 48, 50 кГц, изготовленных из пьезокерамики ЦТС-19 с серебряными обкладками. Для предотвращения короткого замыкания излучатели были загерметизированы водонепроницаемым эластичным герметиком. Излучатели были размещены на дне ванны в произвольном порядке. Полоса качания генератора составляла 10 кГц (fн - 40 кГц, fв - 50 кГц), период качания 5 сек. При сканировании заданного частотного диапазона происходило последовательное возбуждение излучателей и создавалось волнообразное движение жидкости в объеме ванны.The inventive design was implemented in a laboratory setup. The controlled generator was made in the form of a generator of a sweeping frequency range f n -f in . The generator is assembled according to a typical circuit consisting of the following main units: a master oscillator of the oscillating frequency 1, a node for generating a time delay 2, a preliminary amplifier 3, an output stage 4, as well as a network rectifier with a filter 5 and a power supply 6 of the control circuit. The control circuit includes nodes 1-3 (figure 4). Six emitters with a diameter of 50 mm with resonant frequencies of 40, 42, 44, 46, 48, 50 kHz, made of PZT-19 piezoceramics with silver plates, are connected in parallel with the generator. To prevent a short circuit, the emitters were sealed with a waterproof elastic sealant. The emitters were placed at the bottom of the bathtub in random order. The oscillator oscillation band was 10 kHz (f n - 40 kHz, f in - 50 kHz), the oscillation period was 5 seconds. When scanning a given frequency range, sequential excitation of the emitters occurred and a wave-like motion of the liquid in the bath volume was created.

Заявляемое устройство, помимо улучшения перечисленных выше характеристик, позволяет повысить производительность очистки.The inventive device, in addition to improving the above characteristics, improves the cleaning performance.

Claims (4)

1. Устройство для ультразвуковой очистки изделий, содержащее излучатели, лежащие в одной плоскости, подключенные к генератору переменного электрического напряжения, отличающееся тем, что генератор выполнен с возможностью изменения частоты в диапазоне fн-fв, а излучатели выбраны с резонансными частотами из диапазона частот fн-fв,1. Device for ultrasonic cleaning of products containing emitters lying in the same plane, connected to an alternating voltage generator, characterized in that the generator is configured to change the frequency in the range f n -f in , and the emitters are selected with resonant frequencies from the frequency range f n -f in где fн - нижнее значение частоты из диапазона частот, fв - верхнее значение частоты.where f n is the lower frequency value from the frequency range, f in the upper frequency value. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве генератора выбран генератор качающейся частоты.2. The device according to claim 1, characterized in that the oscillating frequency generator is selected as the generator. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что часть излучателей имеют одинаковую резонансную частоту.3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that some of the emitters have the same resonant frequency. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что излучатели с одинаковой резонансной частотой расположены на радиусах концентрических окружностей на расстоянии друг от друга, равном четверти длины волны для средней частоты рабочего диапазона fн-fв.4. The device according to claim 3, characterized in that the emitters with the same resonant frequency are located on the radii of concentric circles at a distance from each other, equal to a quarter of the wavelength for the average frequency of the operating range f n -f in .
RU2006113502/12A 2006-04-20 2006-04-20 Device for ultrasonic cleaning of items RU2313408C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006113502/12A RU2313408C1 (en) 2006-04-20 2006-04-20 Device for ultrasonic cleaning of items

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006113502/12A RU2313408C1 (en) 2006-04-20 2006-04-20 Device for ultrasonic cleaning of items

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2313408C1 true RU2313408C1 (en) 2007-12-27

Family

ID=39018848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006113502/12A RU2313408C1 (en) 2006-04-20 2006-04-20 Device for ultrasonic cleaning of items

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2313408C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2725420C2 (en) * 2018-04-25 2020-07-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" Method of depolymerising an insulation system of electric motors by ultrasonic radiation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2725420C2 (en) * 2018-04-25 2020-07-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" Method of depolymerising an insulation system of electric motors by ultrasonic radiation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7247977B2 (en) Ultrasonic processing method and apparatus with multiple frequency transducers
ES2527092T3 (en) Megasonic processing apparatus with frequency scanning of thick mode transducers
Duran et al. Design and Implementation of an Intelligent Ultrasonic Cleaning Device.
EP2906363B1 (en) Improvements in and relating to ultrasonic cleaning
WO2012150874A1 (en) Process for the ultrasonic cavitation treatment of liquid media and objects arranged in a medium
CN105642607A (en) Three-frequency ultrasonic washing unit
RU2313408C1 (en) Device for ultrasonic cleaning of items
RU2357810C2 (en) Cleaning method with application of ultrasonic energy of different frequency
RU54828U1 (en) ULTRASONIC PRODUCT CLEANING DEVICE
KR200427508Y1 (en) multichannel ultrasonic cleaning device
JP7094544B2 (en) Ultrasonic cleaning device and method, wave generator
ES2227806T3 (en) PROCEDURE AND DEVICE FOR CLEANING IN THE FORM OF THREAD OR BAND, ABOVE ALL, WIRE.
JP2007311379A (en) Ultrasonic cleaning apparatus
ES2286297T3 (en) ULTRASOUND CLEANING SYSTEM, FOR THE CLEANING OF A SERIES OF EXTENSIVE PRODUCTS AVAILABLE IN PARALLEL, SUCH AS CABLES, PROFILES AND PIPES.
JP7478430B2 (en) Ultrasonic Cleaning Equipment
KR102065067B1 (en) An ultrasonic cleaning device based on multi-ultrasonic vibrator that drive multiple frequencies simultaneously
CN101096030B (en) Ultrasonic radiator
RU2262397C1 (en) Method of ultrasonic cleaning of surfaces and a device for its realization
RU132000U1 (en) ULTRASONIC VIBRATION SYSTEM FOR GAS MEDIA
RU2429086C1 (en) Method of cleaning wire and apparatus for realising said method
RU2318087C1 (en) Method for ultrasonic washing of textile products
JPH0714814A (en) Ultrasonic cleaning method and device
JP2006223968A (en) Ultrasonic cleaner and ultrasonic washing method
RU149831U1 (en) ULTRASONIC FLOW REACTOR
KR200388529Y1 (en) Stream generating type ultrasonic cleaner

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090421