RU29249U1 - Устройство пьезоэлектрическое для ультразвуковой очистки авиационных фильтроэлементов, фильтропакетов и фильтров - Google Patents

Description

2002121041

tiiiiiiiiiiffliiiiiiiii во8вз/12

f 1 tt 4: 1 /

Устройство пьезоэлектрическое для ультразвуковой очиетки авиационных фильтроэлементов, фильтроиакетов и фильтров

Полезная модель относится к ультразвуковой о шстке фильтроэлементов, фильтроиакетов и фильтров топливных, масляных, гидравлических и пневматических систем летательных аппаратов от механических чаетиц, смолистых веществ и продуктов .коксования в моющих раствррах е применением технологических эффектов явления кавитации в жидкости

Наиболее близким so технической сущноети к нредложенной модели является устройство пьезоэлектрическое для.ультразвуковой очистки фильтроэлементов, фильтропакетов и фильтров, содержащее ванну с моющим раствором и А/ ультразвуковых генераторов, каждый из котярых состоит из блока начального запуска, усилителя мощности, блока защиты от перегрузки, блока автонодстройки частоты и ультразвукового преобразователя, установленного на излучащей раме (мембране) и содержащего излучающую и ) накладки, между которыми расположены яьезоэлемента, причем выход усилителя мощности соединен с входом блок;а защиты от перегрузки, силовой выход которого соединен с входомультра звукового преобразователя конструкционный выход которого в{виде рабочей поверхности излучающей накладки и вход блока автоподстройки частоты соединены с корпусом излучающей рамы (мембраны), а силовой выход блока автоподстройки частоты сое-/

Область техники

Уровень техники

динен с усилителем мощности, перрый управляющий вход которого соединен с управлящим выходом блока защиты от перегрузки, второй с выходом блока начального запуска, третий « с управляющим выходом блока автонодстройки частоты (см, свидетельство на ПМ № 1Ш35, Россия МПК7 Ш8В 3/12 Устройство пьезоэлектрическое для ультразвуковой очистки авиационных фильтроэлементов, фильтропакетов и фильтров. Заявлено 28,07.2000г,). В данное устройство могут быть введены:

блок подготовки мощего раствора, содержащий бак е нагревателями и датчиками контроля уровня и температуры, фильтр, обратный клапан и узел рециркуляции моющего раствора, вход которого через фильтр соединен с баком, а выход через обратный клаиан с ванной с мощим раствором;

« второе такое устройство, причем количество ультразвуковых генераторов - К;

-ванна ополаскивания с блоком подготовки раствора ополаскивания, содержащим бак с датчиком контроля уровня, фильтр, обратный клапан и узел рециркуляции раствора ополаскивания, вход которого через фильтр соединен с баком, а выход через обратный клапан с ванной ополаскивания;

-блок сушки, содержащий вентилятор, нагреватель и камеру сушки с датчиком температуры, причем, вентилятор через нагрева.тель связан с камерой сушки.

В каждой ванне с моющим раствором и раствором ополаскивания может быть уетановлен блок врай1ения фильтроэлементов и фильтроиакетов

Однако известная конструкция устройства не обеспечивает максимального эффекта кавитации в мовдем растворе из-за несовпадения рабочей частоты ультразвукового преобразователя при максимальном полном токе через него и при максимальном значении активной составляющей этого тока, что объясняется подключением блока автоподстройки частоты входом и силовым выходом

в разрыв токовой связи между конетрукщонным выходом ультразвукового иреобраэователя и уеилителда мощноети, позволякщим блоку автоиодетройки формировать управляющий еигнал на уеиличреэй мощности, анализируя полный (активный и реактивный) ток, протекащий через ультразвуковой преобразователь, в то время, как механические колебания ультразвукового преобразователя пропорциональны активной еоставлякщей итого тока, значение которой максимально при его механическом резонвнее. По этой причин©, несмотря на то, что рабочую чаетоту ультразвукового генератора определяет в первую очередь ультразвуковой преобразователь., работа ультразвукового преобразователя в процесее эксплуатации часто происходит на частоте, отличащейся от частоты его механического резонанса.

Сущность полезной модели

Задачей, на решение которой направлена заявляемая модель, является повышение качества очйстки авиационных фильтровлемен тов, фильтропакетов и фильтров. Техническим результатом, полученным при осз ествлекии полезной модели, является повышение эффективности кавитации за счет увеличения точности поддерткания работы ультразвукового преобразователя на частоте его .механического резонанса и, как следствие, увеличения акустической мощности излучения в моющий раствор.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем ваннуемэйщим раствором и У|/ ультразвуковых генераторов, каждый из которых сосГШр из блока начального запуска, усилителя мощности, блока заищты от перегрузки, блока автоподстройки частоты и ультразвукового првобразова теля, установленного на излзгчающей мембране и содержащего излучающую и тыльную накладки, между которыми расположены

ньезоэлементы, причем выход усилителя мощноети соединен с входом блока защиты от перегрузки, силовой выход которого соединен с входом ультразвукового преобразователя, конструкционный выход которого в виде рабочей поверхности излучающей накладки и вход блока автоиодстройки частоты соединены с излучающей мембраной, а силовой выход блока автоподстройки частоты соединен с уеилиг телем мощности, первый управляющий вход которого соединен с управляющим выходом блока защиты от перегрузки, второй - с выходом блока начального запуска, третий - о управляадим выходом блока автоподстройки частоты, введена компенсирующая емкость, а выход усилителя мощности выполнен в виде вторичной обмотки трансформатора со средней точкой, при зтом вход блока защиты от перегрузки соединен с первьвд выводом вторичной обмотки трансформатора, силовой выход блока автоподетройки частоты соединен

„ вторичной обмотки трансформатора со средней точ1гай)а второй вывод вторичной обмотки трансформа

трра соеди @ ен с выходом компенсирующей емкеежи, вход которой соединен с входом блока автоподстройки частоты.

Для повышения очищащей способности мощего раствора в устройство может быть введен блок его подготовки, содержащий бак с нагревателями и датчиками контроля уровня и температуры, фильтр, обратный клапан и узел рещркуляции моющего раствора, вход которого через фильтр соединен с баком, а выход через обратный клапан с ванной с моющим раствором.

т отмывки фильтровлементов, фильтропакетов и фильтров от моющего раствора или дополнительной промывки в устройство может быть введено еще одно такое же устройство, отличащееся только тем, что количество ультразвуковых генераторов - К. Для удаления остатков солей моющего раствора с поверхности фильтроэлементов, фильтропакетов и фильтров и введения ингибитора коррозии в устройство могут быть введены ванна с раствором ополаскивания и блок его подготовки, содержащий бак с датчиком контроля уровня, фильтр, обратный клапан и узел рециркулягщи раствора ополаскивания, вход которого через фильтр соединен с баком, а выход через обратный кланан - с ванной ополаскивания. Для удаления влаги е фильтроэлементов, фильтропакетов и фильтров в уетройотво может быть введен блок сушки, содержащий вентилятор, нагреватель и камеру еушки с датчиком температуры, причем, вентилятор через нагреватель связан с камерой сушки. Для повышения качества очиетки в каждой ванне е моющим раствором и раствором оиолаекивания может быть установлен блок вращения фильтрог лементов и фильтропакетов,

Перечень чертежей

На фиг Л приведена блок-ехема тр стройетва.

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

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

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

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

На фиг.б приведен пример схемы построения ванны с раствором ополаскивания, блоком подготовки раствора ополаскивания и блоком вращения фильтроэлементов и фильтропакетов.

На фиг.7 приведен пример схемы построения блока сзшки.

иш)

6 - ...... .. ... ,.. ... ... .. , Возм0Ш1сеть осуществления железной модели

Устройбтво, как показано на фигЛ, содержит ультразвуковых генераторов I, каждый из которых состоит из блока начального запуска 2, усилителя мощости 3 с выходом в вйде вторичной обмотки трансформатора со средней TotiKoft 3,1, блока защиты от перегрузки 4, ультразвукового преобразователя 5, блока автоподстройки «гастоты 6, излучащей мембраны 7 и компенсирующей емкости 8, Конкретное количество ультразвуковых генераторов зависит от габаритов фильтроэлементов, фильтропакетов и фильтров и технологических режимов очистки. Отдельные составные части устройства имеют разделение аходов и выходов на управляющие, предназначенные для приема и выдачи управляющих сигналов, и силовые, предназначенные для прохождения непосредственно рабочих сигналов.

Первый ВЫ1ЙД вторичной обмотки трансформатора 3.1 усилитр-ля мощности 3, выполненного, нап ример, по двухтактной схеме, работающей в режиме переключения, соединен с входом блока защиты от перегрузки 4, состоящего, например, из трансформатора тока и формирователя сигнала блокировки и силовой выход которого соединен с входом ультразвукового преобразователя 5, конструкционный выход которого в виде рабочей поверхности 9 излучающей накладки 10 и вход блока автоподстройки частоты 6, состоящего, например, из узла контроля тока и формирователя напряжения обратной связи, соединены с излучающей мембраной 7 (см. фиг,2, фиг,3).

Первый управляющий вход усилителя мощности 3 соединен с управляющим выходом блока защиты от перегрузки 4, второй - с выходам блока начального запуска 2, третий - с управляющим выходом блока автоподотройки Ч астоты 6. Вторичная обмотка трансформатора 3.1 соединена средней точкой с силовым выходом блока

.JO Vf

. - автоподетройки частоты б, а вторым выводом - с выходом компен-еирзгщей емкости 8, вход которой соединен с входом блока автоподстройки частоты 6, Все указанные соединения выполнены посредством электрических проводов, кроме соединения конструкщонного выхода ультразвукового преобразователя 5 с излучающей мембраной 7 Ультразвуковой преобразователь 5, состоящий из излр ающей 10 и тыльной II накладок, мещу которыми расположены пьезоэлементы 12, жестко закреплен в отверстии излучающей мембраны 7, например, посредством герметичной сварки так, что его конструкционный выход в виде рабочей поверхности 9 излучащей накладки 10 имеет электрическое соединение с излучающей мембраной 7 и соприкасается с моедим раствором. Излучающая мембрана 7 может быть составной частью ванны с моющим раствором 13, например, дном, как показано на фиг.2, или боковыми стенками, а также составной частью пог|(ужногр блока 14 (ем. фиг.З). излучающая мембрана 7, излучающая накладка 10, ванна с моющим раствором 13 и все конструкционные элементы погружного блока 14 выполнены из нержавещей стали. По технике безопасности излу шющая мембрана 7 соединена е электрический цепью корпус устройства. В качестве моющего раствора могут применяться водные растворы технических моющих средств, такие, например, как Вертолин-74, Синвал, Импулье и другие.

Блок подготовки моющего раствора 15 Сем ) содержит бак 16 с нагревателями 17, дат шками контроля уровня ,18 и тем пературы 19, фильтр 20, обратный клапан 21 и узед ренриркуляции моющего раствора 22, выполненный, например, в виде герметичного химстойкого насоса и системы трубопроводов, и вход которого через фильтр Я) соединен с баком 15, а выход через обратный клапан 21 « с ванной с моющим раствором 13,

-/- . ,, . .

состав ультразвуковых генераторов может быть другим,- К ( ем.

фиг, 5), При использовании его для отквывки фильтроялементов, фильтропакетов и фильтров от моющего раствора мощий раствор в данном уетройетве может быть другого типа, в том числе и водопроводной водой. Для дополнительной промывки в данном устройстве может иенользоваться моющий раствор как тот же, 4fQ к в первом устройстве, так и другого типа.

Ванна ополаскивания 23 (см, фиг, б) снабжена блоком подготовки раствора ополаскивания 24, содержащим бак 16 е датчиком контроля уровня 18, фильтром 20, обратным клапаном 21 и узлом рециркуляции раствора ополаскивания 22, вход которого через фильтр 20 соединен е баком 16, а выход через обратный клапан 21 с ванной ополаскивания 23, заполненной раствором ополаскивания, в качестве которого может служить дистиллированная вода с добавлением ингибитора коррозии.

Соединение ванн е моющим раствором 13 и раствором ополаскивания 23 о баками подготовки мощего раствора, и раствора ополаскивания 16 и их составных частей, через которые проходит мовдий раствор и раствор ополаскивания, осуществляется, напри-я мер, металлическими, полипропиленовыми, полихлорвиниловыми и резиновыми трубопроводами, в зависимости от типа применяемого мощего раствора и раствора ополаскивания.

Блок сушки 25 (см, фиг.7) содержит вентилятор 26, нагреватель 27 и камеру сушки 28 с датчиком температуры 29, причем, вентилятор 26 через нагреватель 27 связан с камерой сушки 28, а для снижения потребляемой электрической мощности выход камеры сушки 28 соединен со входом вентилятора 26, Соединение воздухопроводящих составных частей блока сушки 25 осуществляется, например, металлическими воздуховодами и трубопроводами.

ваний 23 может быть установлен блок вращения 30 с обрабатываемым фильтроэлементом (фильтропакетом) 31 (ем, фиг.6).

Be© конструкционные чаети вышеприведенных элементов, узлов и блоков, контактирующие з моющим раствором, раствором ополаскивания и воздухом сушки, вьтолнены из материалов, етойких к коррозии, наиример, нержавеющей етали и полипропилена.

Устройство работает еледущим образом. Очищаемый фильтроэлемент (фильтропакет) 31 уетанавливагот в блок вращения 30, закренденный на ванне с раствором 13 е расположенными в ней ультразвуковыми преобразователями 5.

При очЕистке фильтров их устанавливают в ванну с мощим раствором 13 в корзин.е или специальном держателе.

После подачи на ультразвуковой генератор I напряжения питания (оно представляет из себя напряжение промышленной сети, нрошедшее двухполупериодный полупроводниковый выпрямитель) он начинает работать в режим© автоколебаний. Ультразвуковой генератор I представляет из себя генератор с самовозбуждением, которое возникает за счет того, что он охвачен положительной обратной связью за счет включения в цепь втоцйчной обмсутки трансформатора 3,1 (часть между ее первым выводом и средней точкой) тепловой цепи из последовательно соединенных блока защиты от перегрузки 4, ультразвукового преобразователя 5 и, блока автоподстройки частоты 6. При этом ток, протекающий чере ультразвуковой преобразователь 5, протекает и через блок а.втоподстройки частоты б, который формирует на своем ужравлящем выходе напряжение й братной связи, пропорщональное этому току. Так как ультразвуковой преобразователь 5 обладает выраженным; емкостным характером, то усилитель мощности 3 начинает работать в режиме переключения на частоте, определяемой в первую очередь резонансными свойствами ультразвукового преобразователя 5.

-9

А так как на частоте ялектрического резонанса ток через Ультразвуковой преобразователь 5 имеет максимальное значение, то напряжение обратной связи с блока автоиодетройки частоты автоматически подстраивает рабочую частоту усилителя мощности 3 на частоту г лектрического резонанса ультразвукового преобразователя 5, стабилизируя на нем колебания и электрическую мощность. Ток, протекающий в контуре компенсации (средняя точка вторичной обмотки трансформатора 3.1 - блок автоподстройки частотой б компенсирующая емкость 8 - второй вывод вторичной обмотки трансформатора 3,1) имеет реактивный характер и зависит от режима работы ультразвукового преобразователя 5, так как часть вторичной обмотки трансформатора 3,1 между ее средней точкой и вторым выводом находатея на том же трансформаторе, что и часть обмотки между средней точкой и первым выводом, а динамические характеристики блока автоподетройки частоты б зависят от тока, протекающего через него в контуре нагрузки (первый вывод вторичной обмотки трансформатора 3.1 - блок защиты от перегрузки 4 - ультразвуковой преобразователь 5 - блок автоподстройки частоты б - средняя точка вторичной обмотки трансформатора 3.1). В блоке автоподстройки частоты б ток контура компенсапии компенсирует реактивную составляющую тока контура нагрузки, в результате чего напряжение обратной связи, поступащее на усилитель мощнооти 3, пропорционально активной составляющей тока через ультразвуковой преобразователь 5, характеризующей его механические колебания. Вследствие этого происходит автоматическая подстройка рабочей частоты усилителя мещйоеет 3 на частоту механического резонанса ультразвукового преобразователя 5, обеспечивая максимальную акустическую мощность, отдаваемую в моющий раствор, и повышая тем самым п ффективноеть кавитаоии.

.ггРбге/ /

ЛОВИЙ его работы: амплитуды напряжения питания, конфигурации ванны, объема, типа и температуры мощего раствора. Изменение этих условий в реальном режиме работы в отдельных случаях иривадит к отеутствиго возбуждения или срывам ультразвукового генератора/. Для исключения этого блок начального эапуека 2, выполненный, например в виде динисторно-реаистормэ-конденеаторной цепи, формирует во время каящого полупериода еети иосгледовательносфь импульсов, обеспечивающих гарантированнЕОЙ постоянный запуск ультразвукового генератораi/,

Пьеэоэлбменты 12 преобраззгют электрические сигналы ультразвуковой частоты в механические колебания рабочей поверхности 9 излучающей накладки IQ, которые за счет распространения акустических колебаний в моющем растворе создают эффект кавитапии, причем, за счет работы ультразвукового преобразователя 5 на частоте его механического резонанса эффективность кавитапии максимальна для данной конструкции ультразвукового преобразовагтеля 5 и условий его работы,.

Рабочая поверхность 9 излучающей накладки 10 имеет непосредственный контакт с моющим раствором, что обеспечивает максимальную интенсивность кавитации. .

Блок защиты от перегрузки 4 следит за значением тока, протекающего через ультразвуковой преобразователь 5 и включен непосредственно перед ним, поэтому он мгновенно реагирует на резкий рост тока и своим управляюв им выходом блокирует работу усилителя мощности 3, что срывает колебания ультразвукового генератора I,.

Аналогичным образом происходит работа каждого из уль-гразвуковых генераторов I, причем рабочая частота их различна, так как на практике невозможно изготовить ультразвуковые преобразователи 5 с совершенно идентичными г лектромеханическими характеристиками, но при этом разброс этих частот находится в пре.,(f(

/

делах етандартного допуска на разрешенные для применения ультразвуковых генераторах частоты (например, j;IO % для ч-аетоты 44 кГц, i7,5 % для чаетоты 22 кГц). Этот разброс частот пээво- . ляет получить дополнительные, доетаточно интенсивные потоки внутри мощаго раствора, что епособствует более эффективной очистке погруженных в него фильтроэлементов, фильтропакетов и фильтров. Bee N ультразвуковых преобразователей 5 установлены на излучающей мембране 7 таким образом, что влияние их друг на друга минимально что исключает ненужные потери электрической мощности. Соединение излу аодей мембраны 7 с р лектрической цепью корпус устройства позволяет исключить наличие на ванне с моящим раствором 13 и в самом моющем растворе опасного электрического напряжения.

Для повышения очищающей способности мокщий раствор проходит по мере необходимости подготовку, по температуре и содержанию механических примесей в блоке подготовки моющего раствора 15, где в баке 16 нагревателями 17 производится его нагрев до требуемой температуры, контролируемой датчиком температуры 19, и прокачивание через ванну с моющим раствором 13 при помощи узла рециркуляции 22, забирающего моющий раствор из бака 16 через очищающий фильтр 20, причем работу системы рециркуляши обеспечивает датчик уровня 18. Установленный перед входом ванны с моющим раствором 13 обратный клапан 21 исключает слив моющего раствора в бак 16 при работе без реыриркуляции. Возврат моющего раствора из ванны с моющим раствором 13 в бак 16 происходит через переливное отверстие. После очистки в моющем растворе фильтроэлемент (фильтропакет, фильтр). 31 переносится во второе устройство ультразвуковой очистки, где происходит очистка от моющего раствора, например, в проточной воде или дополнительная промывка, например, в моющем растворе другого типа по описанной выше технологии.

удаления остатков солей моющего раствора фильтроэлемент (фильтропакет, фильтр) 31 переносится в ванну с раствором ополаскивания 23. Раствор ополаскивания проходит по мере необходимости подготовку по содержанию механических примееей в блоке подготовки раствора оноласкивания 24 но технологии, аналогичной применяемой в блоке подготовки моющего раствора 15, Для повышения коррозионностойкости фильтроэлемента (фильтропакета, филь тра) 31 в раствор ополаскивания может добавляться ингибитор коррозии. Блок 30 вращает фильтроэлемент (фильтропакет) 31 вокруг своей оси, при этом его загрязненные поверхности последовательное подвергаются максимальному воздействию ультразвука.

Для сушки фильтроэлемент Сфильтроиакет, фильтр) 31 переносится в камеру сушки 28 блока сушки 25, где происходит удаление следов влаги в струях горячего воздуха, прогоняемого через нагреватель 27 и камеру сушки 28 вентилятором 26, причем нагрев воздуха до требуемой температуры контролируется датчиком температуры 29. Для снижения потребляемой нагревателем 27 электрической мощности применена частично замкнутая рециркуляция воздуха внутри блока сушки 25.

Таким образом, предлагаемая конструкция пьезоэлектрического устройства для очиетки позволяет за бчет точности поддержания работы ультразвукового преобразователя на частоте его механического резонанса повысить эффективность кавитации в мощем растворе и, следовательно, качество очистки фильтроэлементов, фильтропакетов и фильтров и обеспечивает различную степень их очистки в зависимости от технологических требований.

,5Д/ -iB

Claims (7)

1. Устройство пьезоэлектрическое для ультразвуковой очистки авиационных фильтроэлементов, фильтропакетов и фильтров, содержащее ванну с моющим раствором и N ультразвуковых генераторов, каждый из которых состоит из блока начального запуска, усилителя мощности, блока защиты от перегрузки, блока автоподстройки частоты и ультразвукового преобразователя, установленного на излучающей мембране и содержащего излучающую и тыльную накладки, между которыми расположены пьезоэлементы, причем выход усилителя мощности соединен с входом блока защиты от перегрузки, силовой выход которого соединен в входом ультразвукового преобразователя, конструкционный выход которого в виде рабочей поверхности излучающей накладки и вход блока автоподстройки частоты соединены с излучающей мембраной, а силовой выход блока автоподстройки частоты соединен с усилителем мощности, первый управляющий вход которого соединен с управляющим выходом блока защиты от перегрузки, второй - с выходом блока начального запуска, третий - с управляющим выходом блока автоподстройки частоты, отличающееся тем, что в него введена компенсирующая емкость, а выход усилителя мощности выполнен в виде вторичной обмотки трансформатора со средней точкой, при этом вход блока защиты от перегрузки соединен с первым выводом вторичной обмотки трансформатора, силовой выход блока автоподстройки частоты соединен со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, а второй вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с выходом компенсирующей емкости, вход которой соединен с входом блока автоподстройки частоты.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введен блок подготовки моющего раствора, содержащий бак с нагревателями и датчиками контроля уровня и температуры, фильтр, обратный клапан и узел рециркуляции моющего раствора, вход которого через фильтр соединен с баком, а выход через обратный клапан с ванной с моющим раствором.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в него введено второе устройство по п.1, количество ультразвуковых генераторов в котором - К.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в него введено второе устройство по п.2, количество ультразвуковых генераторов в котором - К.

5. Устройство по пп.1-4, отличающееся тем, что в него введена ванна ополаскивания с блоком подготовки раствора ополаскивания, содержащим бак с датчиком контроля уровня, фильтр, обратный клапан и узел рециркуляции раствора ополаскивания, вход которого через фильтр соединен с баком, а выход через обратный клапан - с ванной ополаскивания.

6. Устройство по пп.1-5, отличающееся тем, что в него введен блок сушки, содержащий вентилятор, нагреватель и камеру сушки с датчиком температуры, причем вентилятор через нагреватель соединен с камерой сушки.

7. Устройство по пп.1-6, отличающееся тем, что в каждой ванне с моющим раствором и раствором ополаскивания установлен блок вращения фильтроэлементов и фильтропакетов.