RU2729519C1 - Ultrasonic cleaning method of articles - Google Patents

Ultrasonic cleaning method of articles Download PDF

Info

Publication number
RU2729519C1
RU2729519C1 RU2019139257A RU2019139257A RU2729519C1 RU 2729519 C1 RU2729519 C1 RU 2729519C1 RU 2019139257 A RU2019139257 A RU 2019139257A RU 2019139257 A RU2019139257 A RU 2019139257A RU 2729519 C1 RU2729519 C1 RU 2729519C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
washing liquid
ultrasonic
zone
radiation
article
Prior art date
Application number
RU2019139257A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Эрнестович Горбачёв
Равиль Исламович Нигметзянов
Сергей Константинович Сундуков
Дмитрий Сергеевич Фатюхин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)"
Priority to RU2019139257A priority Critical patent/RU2729519C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2729519C1 publication Critical patent/RU2729519C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/044—Cleaning involving contact with liquid using agitated containers in which the liquid and articles or material are placed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
    • B08B3/12—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration by sonic or ultrasonic vibrations

Landscapes

  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)

Abstract

FIELD: ultrasonic treatment.SUBSTANCE: invention relates to ultrasonic treatment and can be used for cleaning articles from process and operational contaminants. Method consists in fact that on article 5, placed in working container 1 with washing liquid 2, is exposed to ultrasonic oscillations with amplitude of oscillatory displacements 15…50 mcm at frequencies of 20…30 kHz. To this end, radiation source 3 is used in the form of a piston-type ultrasonic emitter mounted in container 1 and creating liquid stream 6 directed to article 5 with cavitation properties with width l. Rotation of support 4 with container 1, liquid 2 and articles 5 forms, under action of centrifugal force, hydrodynamic flow of actuated washing liquid 2, which together with radiation of source 3 of ultrasonic oscillations generates an extended zone of stable cavitation action on article. Width L of the zone of combined action of the acoustic oscillation source and the pressure created by the fluid hydrodynamic flow depends on the rotation frequency of the support and can reach the size up to 3l.EFFECT: creation in the washing liquid of the common expanded zone of erosive action on the article, providing more stable cavitation process in the washing liquid.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области ультразвуковой обработки и может применяться для очистки изделий от технологических и эксплуатационных загрязнений.The invention relates to the field of ultrasonic treatment and can be used to clean products from technological and operational contaminants.

Известны способы ультразвуковой очистки изделий, при которых изделия погружают в моющую жидкость и создают в ней ультразвуковое поле стержневым излучателем, излучающая поверхность которого совершает поршневые колебания с амплитудой смещений 15…30 мкм. К недостаткам таких способов относится сравнительно малая по протяженности, до 15…20 мм в направлении излучения, зона интенсивной кавитационной эрозии, обеспечивающая очистку поверхности изделий. Существует способ ультразвуковой очистки изделий, согласно которому для увеличения протяженности зоны коллапсовой ультразвуковой очистки в область обработки вводят затопленную струю моющей жидкости со скоростью, превышающей скорость создаваемых излучателем крупномасштабных акустикогидродинамических течений и совпадающей с ними по направлению (см. а.с. СССР №1574285, В08В 3/12, опубл. 1990 г.). Недостатком этого способа является регулярное снижение эффективности очистки с увеличением расстояния от излучателя до обрабатываемого изделия (до 30 мм).Known methods of ultrasonic cleaning of products, in which products are immersed in a washing liquid and create an ultrasonic field in it with a rod emitter, the emitting surface of which performs piston oscillations with a displacement amplitude of 15 ... 30 microns. The disadvantages of such methods include a relatively small length, up to 15 ... 20 mm in the direction of radiation, a zone of intense cavitation erosion, which provides cleaning the surface of products. There is a method for ultrasonic cleaning of products, according to which, to increase the length of the zone of collapse ultrasonic cleaning, a submerged jet of washing liquid is introduced into the processing area at a speed exceeding the speed of large-scale acoustic-hydrodynamic flows generated by the emitter and coinciding with them in direction (see USSR AS No. 1574285, В08В 3/12, publ. 1990). The disadvantage of this method is a regular decrease in the cleaning efficiency with an increase in the distance from the emitter to the workpiece (up to 30 mm).

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является способ ультразвуковой очистки изделий, согласно которому для создания в моющей жидкости дополнительной зоны эрозионного воздействия в той области крупномасштабного акустического течения, в которой из-за снижения амплитуды звукового давления с расстоянием не происходит захлопывания кавитационных пузырьков, т.е. не осуществляется эрозионное разрушение загрязнений, в качестве дополнительной энергии используют энергию ультразвукового низкоамплитудного излучения, создающего совместно с излучением основного источника общую, удаленную от него зону устойчивого кавитационного воздействия на изделие за счет взаимодействия двух потоков акустического излучения (см. патент РФ №2378058, В08В 3/12, опубл. 2010 г.).The closest analogue adopted as a prototype is a method for ultrasonic cleaning of products, according to which, in order to create an additional zone of erosion in the washing liquid in that region of a large-scale acoustic flow, in which, due to a decrease in the amplitude of sound pressure with distance, the collapse of cavitation bubbles does not occur, those. erosive destruction of contaminants is not carried out, the energy of ultrasonic low-amplitude radiation is used as additional energy, which, together with the radiation of the main source, creates a common, distant from it zone of stable cavitation effect on the product due to the interaction of two streams of acoustic radiation (see RF patent No. 2378058, В08В 3 / 12, publ. 2010).

Недостатками этого способа являются возможность увеличения зоны устойчивого кавитационного воздействия, направленной только вдоль крупномасштабного акустического течения, создаваемого источником колебаний, и необходимость использования второго ультразвукового низкоамплитудного излучателя.The disadvantages of this method are the possibility of increasing the zone of stable cavitation action directed only along the large-scale acoustic flow created by the oscillation source, and the need to use a second ultrasonic low-amplitude emitter.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание общей расширенной зоны эрозионного воздействия на изделие, обеспечивающей более устойчивый процесс кавитации в моющей жидкости.The technical problem to be solved by the claimed invention is the creation of a general extended zone of erosive action on the product, providing a more stable cavitation process in the washing liquid.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что на изделие, помещенное в рабочую емкость с моющей жидкостью, воздействуют ультразвуковыми колебаниями от высокоамплитудного источника излучения с амплитудой колебательных смещений 15…50 мкм и частотой 20…30 кГц, создавая направленный на изделие поток жидкости с кавитационными свойствами, одновременно на изделие направляют поток дополнительной энергии, согласно изобретению в качестве дополнительной энергии используют воздействие, создаваемое гидродинамическим потоком приводимой в движение моющей жидкости, образующим совместно с излучением источника ультразвуковых колебаний общую зону устойчивого кавитационного воздействия на изделие.The solution to this technical problem is achieved by the fact that the product, placed in a working container with a washing liquid, is affected by ultrasonic vibrations from a high-amplitude radiation source with an amplitude of vibrational displacements of 15 ... 50 microns and a frequency of 20 ... 30 kHz, creating a liquid flow with cavitation properties directed to the product , at the same time a flow of additional energy is directed to the product, according to the invention, the effect created by the hydrodynamic flow of the driven washing liquid, which, together with the radiation of the ultrasonic vibration source, forms a common zone of stable cavitation effect on the product, is used as additional energy.

На решение поставленной технической задачи направлено и то, что воздействие от гидродинамического потока осуществляют за счет организации вращательного движения моющей жидкости вокруг общей вертикальной оси с потоком жидкости, создаваемым излучением источника ультразвуковых колебаний.The solution of the technical problem posed is also directed to the fact that the effect from the hydrodynamic flow is carried out by organizing the rotational movement of the washing liquid around a common vertical axis with the liquid flow created by the radiation of the ultrasonic vibration source.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в результате в зоне совместного воздействия ультразвука и гидродинамического давления создаются условия схлопывания пузырьков паровоздушной смеси, не имеющих достаточной первоначальной энергии, т.е. условия кавитационного процесса очистки изделий. При этом процесс происходит в общей расширенной зоне по сравнению с прототипом.The solution to this technical problem is achieved by the fact that, as a result, in the zone of joint action of ultrasound and hydrodynamic pressure, conditions are created for the collapse of bubbles of the vapor-air mixture, which do not have sufficient initial energy, i.e. conditions of the cavitation process of cleaning products. In this case, the process takes place in a common extended area in comparison with the prototype.

Способ поясняется чертежом, на котором схематически представлено устройство для ультразвуковой очистки изделий.The method is illustrated by the drawing, which schematically shows a device for ultrasonic cleaning of products.

На чертеже используются следующие обозначения:

Figure 00000001
- ширина зоны акустического воздействия источника излучения, L - ширина зоны совместного воздействия источника акустических колебаний и давления, создаваемого гидродинамическим потоком жидкости, n - частота вращения подставки, ξ - амплитуда колебательных смещений излучателя.The drawing uses the following symbols:
Figure 00000001
is the width of the zone of acoustic action of the radiation source, L is the width of the zone of joint action of the source of acoustic vibrations and the pressure created by the hydrodynamic fluid flow, n is the rotation frequency of the stand, ξ is the amplitude of the oscillatory displacements of the emitter.

Способ ультразвуковой очистки изделий заключается в том, что изделие помещают в рабочую емкость, заполненную моющей жидкостью, а затем на него осуществляют воздействие ультразвуковыми колебаниями, используя высокоамплитудный источник излучения. Амплитуду колебательных смещений ξ назначают в пределах 15…50 мкм с частотой колебаний в пределах 20…30 кГц, создавая в результате направленный на изделие поток моющей жидкости, воздействующий на загрязнение. Одновременно на изделие направляют поток дополнительной энергии за счет воздействия, создаваемого гидродинамическим потоком моющей жидкости, приводимой в движение. При этом оба источника энергии образуют общую расширенную зону устойчивого кавитационного воздействия на изделие. Дополнительное воздействие может, например, осуществляться за счет организации вращательного движения моющей жидкости вокруг общей вертикальной оси с потоком жидкости, создаваемым излучателем ультразвуковых колебаний.The method of ultrasonic cleaning of products consists in the fact that the product is placed in a working container filled with a washing liquid, and then it is exposed to ultrasonic vibrations using a high-amplitude radiation source. The amplitude of vibrational displacements ξ is assigned in the range of 15 ... 50 microns with a vibration frequency in the range of 20 ... 30 kHz, resulting in a flow of washing liquid directed to the product, affecting the pollution. At the same time, a flow of additional energy is directed to the product due to the action created by the hydrodynamic flow of the washing liquid, set in motion. In this case, both energy sources form a common extended zone of stable cavitation effect on the product. Additional action can, for example, be carried out by organizing the rotational movement of the washing liquid around a common vertical axis with the liquid flow created by the ultrasonic oscillator.

Устройство состоит из рабочей емкости 1, заполняемой моющей жидкостью 2, источника 3 излучения в виде поршневого ультразвукового излучателя, а также вращающейся подставки 4. В емкости 1 размещаются изделия 5, требующие очистки, с использованием потока 6 моющей жидкости.The device consists of a working container 1 filled with a washing liquid 2, a radiation source 3 in the form of a piston ultrasonic emitter, and a rotating stand 4. The container 1 contains products 5 requiring cleaning using a stream 6 of washing liquid.

Предлагаемый способ ультразвуковой очистки изделий реализуется следующим образом.The proposed method for ultrasonic cleaning of products is implemented as follows.

На изделие 5, помещенное в рабочую емкость 1 с моющей жидкостью 2, воздействуют ультразвуковыми колебаниями с амплитудой колебательных смещений 15…50 мкм на частотах 20…30 кГц от источника 3 излучения в виде поршневого ультразвукового излучателя, устанавливаемого в емкости 1 и создающего направленный на изделие 5 поток 6 жидкости с кавитационными свойствами шириной

Figure 00000001
. Вращение подставки 4 с емкостью 1, моющей жидкостью 2 и изделиями 5 формирует под действием центробежной силы гидродинамический поток приводимой в движение моющей жидкости 2, образующий совместно с излучением источника 3 ультразвуковых колебаний общую расширенную зону устойчивого кавитационного воздействия на изделие. Ширина L зоны совместного воздействия источника акустических колебаний и давления, создаваемого гидродинамическим потоком жидкости зависит от частоты n вращения подставки и может достигать размера до 3
Figure 00000001
. Так методом эрозионных тестов установлено, что при частоте вращения подставки с жидкостью с частотой n=0,5 с-1 при совместном воздействии гидродинамического потока приводимой в движение моющей жидкости и излучения источника ультразвуковых колебаний общая зона устойчивого кавитационного воздействия на изделие увеличивается с 40 мм до 120 мм.The product 5, placed in the working container 1 with the washing liquid 2, is exposed to ultrasonic vibrations with an amplitude of vibrational displacements of 15 ... 50 microns at frequencies of 20 ... 30 kHz from the radiation source 3 in the form of a piston ultrasonic emitter installed in the container 1 and creating directed at the product 5 flow 6 liquid with cavitation properties wide
Figure 00000001
... The rotation of the stand 4 with the container 1, the washing liquid 2 and the products 5 forms, under the action of the centrifugal force, the hydrodynamic flow of the driven washing liquid 2, which together with the radiation of the source 3 of ultrasonic vibrations forms a common extended zone of stable cavitation effect on the product. The width L of the zone of joint action of the source of acoustic vibrations and the pressure created by the hydrodynamic fluid flow depends on the rotation frequency n of the support and can reach a size of up to 3
Figure 00000001
... Thus, by the method of erosion tests, it was found that at a frequency of rotation of the stand with a liquid with a frequency of n = 0.5 s -1 under the combined effect of the hydrodynamic flow of the washing liquid driven in motion and the radiation of the ultrasonic vibration source, the total zone of stable cavitation effect on the product increases from 40 mm to 120 mm.

Таким образом, в моющей жидкости создается общая расширенная зона эрозионного воздействия на изделие, обеспечивающая более устойчивый процесс кавитации в моющей жидкости.Thus, a common extended zone of erosive action on the product is created in the washing liquid, providing a more stable cavitation process in the washing liquid.

Claims (1)

Способ ультразвуковой очистки изделий, заключающийся в том, что на изделие, помещенное в рабочую емкость с моющей жидкостью, воздействуют ультразвуковыми колебаниями от высокоамплитудного источника излучения с амплитудой колебательных смещений 15-50 мкм и частотой 20-30 кГц, создавая направленный на изделие поток жидкости с кавитационными свойствами, одновременно на изделие воздействуют гидродинамическим потоком приводимой в движение моющей жидкости, образующим совместно с излучением источника ультразвуковых колебаний общую зону устойчивого кавитационного воздействия на изделие, отличающийся тем, что воздействие от гидродинамического потока осуществляют за счет организации вращательного движения подставки с емкостью, приводящего к вращению моющей жидкости вокруг общей вертикальной оси с потоком жидкости, создаваемым излучением источника ультразвуковых колебаний.The method of ultrasonic cleaning of products, which consists in the fact that the product, placed in a working container with a washing liquid, is exposed to ultrasonic vibrations from a high-amplitude radiation source with an amplitude of vibrational displacements of 15-50 μm and a frequency of 20-30 kHz, creating a liquid flow directed to the product with cavitation properties, at the same time the product is affected by the hydrodynamic flow of the driven washing liquid, which, together with the radiation of the ultrasonic vibration source, forms a common zone of stable cavitation effect on the product, characterized in that the effect from the hydrodynamic flow is carried out by organizing the rotational movement of the support with the container, leading to rotation of the washing liquid around a common vertical axis with the liquid flow generated by the radiation of the ultrasonic vibration source.
RU2019139257A 2019-12-03 2019-12-03 Ultrasonic cleaning method of articles RU2729519C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019139257A RU2729519C1 (en) 2019-12-03 2019-12-03 Ultrasonic cleaning method of articles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019139257A RU2729519C1 (en) 2019-12-03 2019-12-03 Ultrasonic cleaning method of articles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2729519C1 true RU2729519C1 (en) 2020-08-07

Family

ID=72085316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019139257A RU2729519C1 (en) 2019-12-03 2019-12-03 Ultrasonic cleaning method of articles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2729519C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1574285A1 (en) * 1988-04-18 1990-06-30 Московский Автомобильно-Дорожный Институт Method of ultrasonic cleaning of articles
US5203362A (en) * 1986-04-07 1993-04-20 Kaijo Denki Co., Ltd. Ultrasonic oscillating device and ultrasonic washing apparatus using the same
RU2378058C1 (en) * 2008-07-01 2010-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский автомобильно-дорожный институт (Государственный технический университет) Method of ultrasound cleaning
WO2018146836A1 (en) * 2017-02-09 2018-08-16 新オオツカ株式会社 Laminar flow ultrasonic cleaning device
RU2680030C1 (en) * 2017-10-26 2019-02-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Device for ultrasound cleaning of products

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5203362A (en) * 1986-04-07 1993-04-20 Kaijo Denki Co., Ltd. Ultrasonic oscillating device and ultrasonic washing apparatus using the same
SU1574285A1 (en) * 1988-04-18 1990-06-30 Московский Автомобильно-Дорожный Институт Method of ultrasonic cleaning of articles
RU2378058C1 (en) * 2008-07-01 2010-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский автомобильно-дорожный институт (Государственный технический университет) Method of ultrasound cleaning
WO2018146836A1 (en) * 2017-02-09 2018-08-16 新オオツカ株式会社 Laminar flow ultrasonic cleaning device
RU2680030C1 (en) * 2017-10-26 2019-02-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Device for ultrasound cleaning of products

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3490584A (en) Method and apparatus for high frequency screening of materials
KR20000075956A (en) Liquid carbon dioxide cleaning using jet edge sonic whistles at low temperature
RU2455086C1 (en) Method of ultrasonic cavitation processing of fluids and objects placed therein
Wu et al. New insights into the mechanisms of ultrasonic emulsification in the oil–water system and the role of gas bubbles
CA2142971A1 (en) Method and apparatus for generating high energy acoustic pulses
RU2729519C1 (en) Ultrasonic cleaning method of articles
US2982524A (en) Ultrasonic cleaning equipment
RU2680030C1 (en) Device for ultrasound cleaning of products
RU2378058C1 (en) Method of ultrasound cleaning
Kušnerová et al. Innovative approach to advanced modulated waterjet technology
KR100333341B1 (en) How to clean thread or strip articles, especially wire
CN104998863A (en) Ultrasonic cleaning machine
Khmelev et al. Increasing of efficiency of ultrasonic vibration system work for cavitation treating of liquid
USRE25324E (en) Apparatus for the mechanical production of acoustic vibrations
RU155459U1 (en) CENTRIFUGAL SEPARATOR
US6264753B1 (en) Liquid carbon dioxide cleaning using agitation enhancements at low temperature
CN209205276U (en) Vibration component and cosmetic apparatus with the vibration component
Khmelev et al. Effectiveness increase of ultrasonic cavitational processing of viscous liquid media
SU1800138A1 (en) Vibrational pump
SU1688948A1 (en) Method of cleaning parts
RU2486120C2 (en) Method of unloading of hardened material from container
SU1664428A1 (en) Method of cleansing of inner surface of reservoirs
SU1574285A1 (en) Method of ultrasonic cleaning of articles
Sundukov et al. Cavitation in Liquid Rotation
RU2508153C2 (en) Method of increasing fluid film detachment in gas pipeline