RU2743936C1 - Method for simulation of surface cleaning process and device for its implementation - Google Patents
Method for simulation of surface cleaning process and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2743936C1 RU2743936C1 RU2020118986A RU2020118986A RU2743936C1 RU 2743936 C1 RU2743936 C1 RU 2743936C1 RU 2020118986 A RU2020118986 A RU 2020118986A RU 2020118986 A RU2020118986 A RU 2020118986A RU 2743936 C1 RU2743936 C1 RU 2743936C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cleaning
- ultrasonic
- experiment
- cleaned
- liquid
- Prior art date
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
- B08B3/10—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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
Abstract
Description
Группа изобретений относится к системам очистки различных поверхностей изделий от загрязнений, возникающих в процессе производства и эксплуатации. Изобретения могут быть также применены для моделирования процессов очистки с целью выбора оптимальных режимов и воздействующих факторов.The group of inventions relates to systems for cleaning various surfaces of products from contamination arising during production and operation. The inventions can also be applied to simulate cleaning processes in order to select the optimal modes and influencing factors.
Известно техническое решение Комплексный модуль ультразвуковой очистки длинномерных изделий по патенту РФ № 2393928 B08B 3/12, состоящий из камеры мойки, в виде соединенных посредством фланцев патрубков-резонаторов, с внешней стороны которых крепятся ультразвуковые излучатели, средства для установки деталей, сливного трубопровода, системы подачи рабочего агента, предохранительного клапана.A known technical solution is a complex module for ultrasonic cleaning of long products according to RF patent No. 2393928
Однако данное устройство, реализующее способ очистки длинномерных деталей имеет ограниченные функциональные возможности применительно к ракетно-космической технике.However, this device, which implements the method for cleaning long parts, has limited functionality as applied to rocket and space technology.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является Способ моделирования процесса очистки, приведённый в кн. [1] Агранат Б.А. Ультразвуковая техника. М.: Металлургия, 1974 г. 504 стр., - рис. 98 на стр. 272, основанный на ультразвуковом воздействии (УЗВ) на очищаемую поверхность, погруженную в очистную ванну (ОВ) с технической жидкостью.The closest technical solution to the proposed is the Method for modeling the cleaning process, given in the book. [1] B.A. Agranat Ultrasound technology. M .: Metallurgy, 1974 504 pages, - fig. 98 on page 272, based on ultrasonic action (USV) on the surface to be cleaned immersed in a cleaning bath (OB) with a technical liquid.
К основному недостатку этого технического решения относится сложность воздействия на загрязненную поверхность образца при крупных частицах загрязнений, особенно остатков металлической стружки при повышенной адгезии вязкой загрязняющей основы (загустевшее масло и др. нефтепродукты), что приводит к необходимости увеличения энергетических вложений в процесс чистки, либо за счет избыточного времени чистки, либо за счет повышения амплитуды УЗВ при одновременном повышении температуры процесса. Таким образом в прототипе не используется такой влияющий на качество очистки и затраты энергетики фактор, как механические колебания очищаемой поверхности.The main disadvantage of this technical solution is the complexity of the impact on the contaminated surface of the sample with large particles of contamination, especially the remains of metal shavings with increased adhesion of a viscous contaminating base (thickened oil and other petroleum products), which leads to the need to increase energy investments in the cleaning process, or for due to excessive cleaning time, or due to an increase in the amplitude of the USV with a simultaneous increase in the process temperature. Thus, the prototype does not use such a factor affecting the quality of cleaning and energy costs as mechanical vibrations of the surface to be cleaned.
Технический результат предлагаемого технического решения заключается в возможности исследовании процесса очистки при дополнительном механическом воздействии в процессе ультразвукового воздействия (УЗВ) на очищаемую поверхность, погруженную в очистную ванну (ОВ) с технической жидкостью.The technical result of the proposed technical solution consists in the possibility of studying the cleaning process with additional mechanical action in the process of ultrasonic action (USV) on the surface to be cleaned immersed in a cleaning bath (OB) with a technical liquid.
Этот технический результат достигается тем, что в известный способ моделирования процесса очистки поверхности, основанный на УЗВ, на очищаемую поверхность, погруженную в ОВ с технической жидкостью, вводят следующие действия:This technical result is achieved by the fact that the following actions are introduced into the well-known method for modeling the surface cleaning process based on USI on the surface to be cleaned immersed in an OM with a technical liquid:
1) перед проведением моделирования проводят предварительное взвешивание чистого экспериментального образца (ЭО), наносят модельное загрязнение (МЗ) и вновь проводят взвешивание ЭО с нанесенным МЗ, заливают заданный объём жидкости в ОВ с последующим подогревом до заданной температуры и погружают ЭО с нанесённым МЗ в ОВ,1) before the simulation, a preliminary weighing of a clean experimental sample (EO) is carried out, a model contamination (MP) is applied and the EO is weighed again with the applied MP, a specified volume of liquid is poured into the OM, followed by heating to a given temperature, and the EO with the applied MP is immersed in the OM ,
2) осуществляют УЗВ и, через интервал времени ΔТ1 прекращают эксперимент, вынимают ЭО, проверяют степень очистки взвешиванием, определяют энергетические затраты, удаляют остатки МЗ, сливают техническую жидкость из ОВ,2) carry out USV and, after a time interval ΔT 1, stop the experiment, remove the EO, check the degree of purification by weighing, determine the energy costs, remove the remnants of the MH, drain the technical liquid from the OM,
3) после этого наносят МЗ на очищенную поверхность ЭО, заливают заданный объём жидкости в ОВ с последующим подогревом до заданной температуры и погружают ЭО с нанесённым МЗ в ОВ, повторяют действия, 3) after that, the MH is applied to the cleaned surface of the EO, the specified volume of liquid is poured into the OM, followed by heating to the specified temperature and the EO with the applied MH is immersed in the OM, the steps are repeated,
4) прикладывают УЗВ и кратковременное периодическое механическое воздействие в интервале времени ΔТ2, приводящее к колебанию ЭО на различных частотах, и через интервал времени ΔТ1 прекращают эксперимент,4) apply ultrasonic waves and a short-term periodic mechanical action in the time interval ΔT 2 , leading to the oscillation of the EO at different frequencies, and after the time interval ΔT 1 stop the experiment,
5) после каждого эксперимента вынимают ЭО, проверяют степень очистки, определяют энергетические затраты и сравнивают с предыдущим результатом без механического воздействия.5) after each experiment, remove the EO, check the degree of purification, determine the energy costs and compare with the previous result without mechanical impact.
Предлагаемое техническое решение поясняется Фиг., на которой представлена схема установки для моделирования процесса очистки поверхности ЭО и устройство для его реализации: 1 - ультразвуковой (УЗ) генератор, 2 - осциллограф, 3 - источник питания подогревателя жидкости, 4 - УЗ-излучатель, 5 - устройство фиксации излучателя, 6 - очистная ванна, 7 - ЭО, 8 - подогреватель, 9 - техническая жидкость, 10 - импульсный генератор, 11 - электромагнитный ударный вибратор (механический возбудитель колебаний ЭО), 12 - подвижный магнитный шток, жестко связанный с ЭО, 13 - устройство для перемещения столика, 14 - столик. The proposed technical solution is illustrated by Fig., Which shows a diagram of an installation for simulating the process of cleaning the surface of an EO and a device for its implementation: 1 - ultrasonic (US) generator, 2 - oscilloscope, 3 - power supply for the liquid heater, 4 - US-emitter, 5 - device for fixing the emitter, 6 - cleaning bath, 7 - EO, 8 - heater, 9 - technical liquid, 10 - pulse generator, 11 - electromagnetic shock vibrator (mechanical exciter of EO oscillations), 12 - movable magnetic rod, rigidly connected with EO , 13 - device for moving the table, 14 - table.
Пояснение действий способа.Explanation of the actions of the method.
1) перед проведением моделирования выполняют предварительное взвешивание чистого ЭО, наносят МЗ и вновь выполняют взвешивание ЭО с нанесенным МЗ, заливают заданный объём жидкости в ОВ с последующим подогревом до заданной температуры и погружают ЭО с нанесённым МЗ в ОВ, 1) before the simulation, pre-weighing of pure EO is performed, the MH is applied, and the EO is weighed again with the applied MH, the specified volume of liquid is poured into the OM, followed by heating to the specified temperature, and the EO with the applied MH is immersed in the OM,
Тип, состав, способ нанесения МЗ для каждого исследования могут быть существенно различными и определяется условиями изготовления, эксплуатации и рядом свойств очищаемой поверхности (адгезия, когезия), например, в прототипе это окалины после изготовления изделия, при производстве баков ракет, топливной аппаратуры это жировые отложения от смазки инструментов, используемых при изготовлении, частицы прилипшего металла. Материал очищаемой поверхности, степень его шероховатости и т.д. также влияет на способ нанесения МЗ. В рассматриваемом случае в качестве загрязнения полагается металлическая стружка, прилипшая к сплаву АМг-6 из которого изготавливают топливные магистрали жидкостных ракет и самолётов. В процессе экспериментов модели загрязнений могут существенно меняться.The type, composition, method of applying MH for each study can be significantly different and is determined by the conditions of manufacture, operation and a number of properties of the surface to be cleaned (adhesion, cohesion), for example, in the prototype it is scale after the manufacture of the product, in the production of tanks for rocket, fuel equipment, it is fatty deposits from lubrication of tools used in the manufacture, particles of adhered metal. The material of the surface to be cleaned, the degree of its roughness, etc. also influences the method of application of the MP. In the case under consideration, metal shavings adhered to the AMg-6 alloy from which the fuel lines of liquid-propellant rockets and aircraft are made is assumed as pollution. In the course of experiments, pollution models can change significantly.
В качестве жидкости могут использоваться различные моющие составы, с поверхностно-активными веществами, различные хлор фторуглеродные жидкости для обезжиривания и промывки деталей и т.д.As a liquid, various detergents, with surfactants, various chlorine fluorocarbon liquids for degreasing and washing parts, etc. can be used.
2) осуществляют УЗВ, через интервал времени ΔТ2) carry out USV, after a time interval ΔТ 1one прекращают эксперимент, вынимают ЭО, проверяют степень очистки взвешиванием, определяют энергетические затраты и удаляют остатки МЗ, сливают техническую жидкость из ОВ stop the experiment, remove the EO, check the degree of purification by weighing, determine the energy costs and remove the remnants of the MH, drain the technical liquid from the OM
Проверка степени очистки ЭО осуществляется различными традиционными методами, например, взвешиванием образца и т.д.The degree of EO purification is checked by various traditional methods, for example, by weighing a sample, etc.
3) после этого наносят МЗ на очищенную поверхность ЭО, заливают заданный объём жидкости в ОВ с последующим подогревом до заданной температуры и погружают ЭО с нанесённым МЗ в ОВ3) after that, the MH is applied to the cleaned surface of the EO, the specified volume of liquid is poured into the OM, followed by heating to the specified temperature, and the EO with the applied MH is immersed in the OM
Нанесение МЗ аналогично п. 1), меняют жидкость в ОЧ, сохраняют режим нагрева жидкости. The application of MH is similar to item 1), the liquid is changed into the OCH, and the liquid heating mode is maintained.
4) прикладывают УЗВ и кратковременное периодическое механическое воздействие в интервале времени ΔТ4) apply ultrasonic waves and short-term periodic mechanical action in the time interval ΔT 22 , приводящее к колебанию ЭО на различных частотах, и через интервал времени ΔТ, leading to the oscillation of the EO at different frequencies, and after the time interval ΔТ 1one прекращают эксперимент stop experiment
Режим УЗВ, параметры механического воздействия: интервал времени ΔТ 2 в каждом эксперименте соответствует программе эксперимента.USV mode, parameters of mechanical action: the time interval Δ T 2 in each experiment corresponds to the program of the experiment.
5) после каждого эксперимента вынимают ЭО, проверяют степень очистки, определяют энергетические затраты и сравнивают с предыдущим результатом без механического воздействия5) after each experiment, remove the EO, check the degree of purification, determine the energy costs and compare with the previous result without mechanical impact
Проверка степени очистки ЭО аналогично п. 2). Checking the degree of EO purification is similar to item 2) .
Интервалы времён ΔТ 1 , ΔТ 2 определяют экспериментально из условия динамики очистки, оценки энергетических затрат и т.д.The time intervals Δ T 1 , ΔT 2 are determined experimentally from the conditions of the dynamics of cleaning, the assessment of energy costs, etc.
Устройство для реализации способа.Device for implementing the method.
В качестве прототипа принимается устройство, приведённое в [1] рис. 98 на стр. 272, включающее в свой состав УЗ-излучатель, очищаемый ЭО, очистную ванну с технологической жидкостью, регулятор высоты установки ЭО. Основное назначение данного устройства - исследование режимов ультразвукового травления металлических поверхностей, т.е. без учёта возможных механических колебаний ЭО.The device shown in [1] Fig. Is taken as a prototype. 98 on page 272, which includes an ultrasonic emitter cleaned by an EO, a cleaning bath with a process liquid, an EO installation height regulator. The main purpose of this device is to study the modes of ultrasonic etching of metal surfaces, i.e. without taking into account possible mechanical vibrations of the EO.
Предлагаемое устройство включает УЗ - генератор 1, осциллограф 2, источник питания подогревателя жидкости 3, УЗ - излучатель 4, устройство фиксации излучателя 5, очистную ванну 6, выполненную из стекла в виде стакана, очищаемый ЭО 7, подогреватель 8, также в его состав введены импульсный генератор 10, электромагнитный ударный вибратор 11, подвижный магнитный шток 12, жестко связанный с ЭО 7, устройство для перемещения 13 столика 14. Выход УЗ - генератора 1 подсоединен к контактам возбуждения УЗ - излучателя 4, который закреплен на устройстве фиксации 5. Очистная ванна 6 с технической жидкостью 9 расположена на рабочей поверхности подогревателя 8, который вместе со столиком 14 может перемещаться с помощью устройства для перемещения столика 13. Подогреватель 8 подсоединен к выходу источника питания подогревателя 3. Над УЗ - излучателем 4 с помощью устройства фиксации 5 установлен электромагнитный ударный вибратор 11, вход которого подсоединен к выходу импульсного генератора 10, а подвижный магнитный шток 12 жестко связан с ЭО 7.The proposed device includes an
Предлагаемое устройство работает следующим образом: включают УЗ - генератор 1, работа которого контролируется осциллографом 2. С помощью источника питания 3 осуществляется подогрев технической жидкости 9 с помощью подогревателя 8, УЗ - излучатель 4 погружен в техническую жидкость 9 и фиксируется на заданном расстоянии от ЭО 7 в очистной стеклянной ванне 6 с помощью устройства для перемещения столика 13.The proposed device works as follows: include
Импульсный генератор 10 предназначен для генерирования частоты с помощью которой электромагнитный ударный вибратор 11 (механический возбудитель колебаний ЭО) через подвижный магнитный шток 12, жестко связанный с ЭО 7, обеспечивает механические колебания ЭО на различных частотах.The
Технический эффект предлагаемой группы изобретений позволяет определить эффективность введения механических колебаний в процессе ультразвуковой очистки различных загрязнений.The technical effect of the proposed group of inventions makes it possible to determine the effectiveness of the introduction of mechanical vibrations in the process of ultrasonic cleaning of various contaminants.
Данное техническое решение создано в рамках выполнения научно-исследовательских работ по ГЗ № 2019-0251 от 02.03.2020 г.This technical solution was created as part of the implementation of research work on GZ No. 2019-0251 dated 03/02/2020.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020118986A RU2743936C1 (en) | 2020-06-09 | 2020-06-09 | Method for simulation of surface cleaning process and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020118986A RU2743936C1 (en) | 2020-06-09 | 2020-06-09 | Method for simulation of surface cleaning process and device for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2743936C1 true RU2743936C1 (en) | 2021-03-01 |
Family
ID=74857568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020118986A RU2743936C1 (en) | 2020-06-09 | 2020-06-09 | Method for simulation of surface cleaning process and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2743936C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2788572C1 (en) * | 2021-09-06 | 2023-01-23 | Ангара Глобал Лимитед | Industrial cleaning system including various types of scale removal solutions and cognitive cleaning |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH570210A5 (en) * | 1974-07-19 | 1975-12-15 | Telsonic Ag | |
SU1767416A1 (en) * | 1990-02-05 | 1992-10-07 | Киевский Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.60-Летия Ссср | Method of estimating efficiency of washing medium |
RU14357U1 (en) * | 2000-04-05 | 2000-07-20 | Закрытое Акционерное Общество "М.А.Р.С.-Технология" | ULTRASONIC INSTALLATION FOR CLEANING SURFACES OF METAL PARTS |
RU2193462C1 (en) * | 2001-07-16 | 2002-11-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полупроводникового машиностроения" | Device for ultrasonic cleaning of plates |
KR200337886Y1 (en) * | 2003-09-29 | 2004-01-07 | 주식회사 신진 | Rotation type ultra-sonic cleansing device |
RU70169U1 (en) * | 2007-09-12 | 2008-01-20 | Открытое акционерное общество "Особое конструкторско-технологическое бюро Кристалл" | ULTRASONIC CLEANING COMPLEX |
KR20080035036A (en) * | 2006-10-18 | 2008-04-23 | (주)클레슨 | A vacuum ultrasonic auto washing system and washing means |
RU2685253C1 (en) * | 2018-01-15 | 2019-04-17 | Федеральное автономное учреждение "Российский дорожный научно-исследовательский институт" (ФАУ "РОСДОРНИИ") | Method for determining residual contamination of solid material surface after its treatment with washing liquid |
-
2020
- 2020-06-09 RU RU2020118986A patent/RU2743936C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH570210A5 (en) * | 1974-07-19 | 1975-12-15 | Telsonic Ag | |
SU1767416A1 (en) * | 1990-02-05 | 1992-10-07 | Киевский Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.60-Летия Ссср | Method of estimating efficiency of washing medium |
RU14357U1 (en) * | 2000-04-05 | 2000-07-20 | Закрытое Акционерное Общество "М.А.Р.С.-Технология" | ULTRASONIC INSTALLATION FOR CLEANING SURFACES OF METAL PARTS |
RU2193462C1 (en) * | 2001-07-16 | 2002-11-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полупроводникового машиностроения" | Device for ultrasonic cleaning of plates |
KR200337886Y1 (en) * | 2003-09-29 | 2004-01-07 | 주식회사 신진 | Rotation type ultra-sonic cleansing device |
KR20080035036A (en) * | 2006-10-18 | 2008-04-23 | (주)클레슨 | A vacuum ultrasonic auto washing system and washing means |
RU70169U1 (en) * | 2007-09-12 | 2008-01-20 | Открытое акционерное общество "Особое конструкторско-технологическое бюро Кристалл" | ULTRASONIC CLEANING COMPLEX |
RU2685253C1 (en) * | 2018-01-15 | 2019-04-17 | Федеральное автономное учреждение "Российский дорожный научно-исследовательский институт" (ФАУ "РОСДОРНИИ") | Method for determining residual contamination of solid material surface after its treatment with washing liquid |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
B. A. AGRANAT Ultrasonic technology. Moscow, "Metallurgy", 1974, p. 272, fig. 98. * |
АГРАНАТ Б.А. Ультразвуковая технология. Москва, "Металлургия", 1974, с.272, рис.98. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2788572C1 (en) * | 2021-09-06 | 2023-01-23 | Ангара Глобал Лимитед | Industrial cleaning system including various types of scale removal solutions and cognitive cleaning |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Huang et al. | Influence of ultrasonics on upsetting of a model paste | |
US3175567A (en) | Apparatus for effecting ultrasonic cleaning of the interior of vessels | |
US20180354003A1 (en) | Device and method for deburring components ultrasound | |
WO1983002771A1 (en) | Removing inclusions | |
Tangsopha et al. | Simulation of ultrasonic cleaning and ways to improve the efficiency | |
Issenmann et al. | Unsteady deformations of a free liquid surface caused by radiation pressure | |
RU2743936C1 (en) | Method for simulation of surface cleaning process and device for its implementation | |
Kumar et al. | Thermomechanical interactions due to laser pulse in microstretch thermoelastic medium. | |
Morozov et al. | An extended Landau–Levich model for the dragging of a thin liquid film with a propagating surface acoustic wave | |
Dain et al. | Dynamics of suspended particles in a two-dimensional high-frequency sonic field | |
Lais et al. | Numerical investigation of design parameters for optimization of the in-situ ultrasonic fouling removal technique for pipelines | |
Nomura et al. | Effects of turbulence by ultrasonic vibration on fluid flow in a rectangular channel | |
Ishiwata et al. | Investigation of acoustic streaming in aluminum melts exposed to high-intensity ultrasonic irradiation | |
Khmelev et al. | Increasing of efficiency of ultrasonic vibration system work for cavitation treating of liquid | |
Negishi | Negative group velocities of Lamb waves | |
US3064466A (en) | Detection of leaks in sealed units | |
Khmelev et al. | The Study of the Superposition of Vibrations on the Large Thin-Walled Structures | |
Kadyrov et al. | Studying the Process of Transport Equipment Cooling System Ultrasonic Cleaning | |
Khabeev | Intensification of the effect exerted by bubbles on a body immersed in a liquid due to the radial bubble oscillations | |
Arkhipov et al. | Experimental study of nonstationary regimes of ascent of a single bubble | |
Guo et al. | Cavitation bubble dynamics induced by hydrodynamic pressure oil film in ultrasonic vibration honing | |
RU2375127C1 (en) | Device for ultrasonic cleaning of small-size items from technological and operational contaminants | |
Kawashima et al. | Study on damage evaluation using cavitation-bubble collapsing time | |
Ghasemi et al. | Experimental Study of Ultrasonic Vibration Effects on Punch Radial in Sheet Hydroforming Process | |
Riaud et al. | Influence of viscosity on acoustic streaming in sessile droplets: An experimental and a numerical study with a streaming source spatial filtering (SSSF) method |