RU68376U1

RU68376U1 - INSTALLING ULTRASONIC CLEANING

Info

Publication number: RU68376U1
Application number: RU2006100731/12U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Данилович Ершов; Евгений Васильевич Агафонов; Олег Александрович Серебряков
Original assignee: ОАО "ОКТБ Кристалл"
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2007-11-27

Abstract

Изобретение относится к чистке, а именно к устройствам для очистки с использованием ультразвуковых колебаний, и может найти применение в различных отраслях промышленности для очистки загрязненных поверхностей. Техническим результатом заявляемого решения является упрощение конструкции установки и получение более мощного акустического поля внутри ванны. Для этого в известной установке ультразвуковой очистки, содержащей технологическую ванну, ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи и демпферы изгибных колебаний, расположенные с внешней стороны ванны и концентрично охватывающие излучатели соответствующих преобразователей, - демпферы выполнены в виде кольцевых вдавливаний и являются границами излучающих мембран. Кроме того, демпферы изгибных колебаний могут быть выполнены на внутренней стороне ванны и оппозитно с противоположных сторон ванны, при этом количество кольцевых вдавливаний может быть 1, 2 и более.The invention relates to cleaning, and in particular to devices for cleaning using ultrasonic vibrations, and may find application in various industries for cleaning contaminated surfaces. The technical result of the proposed solution is to simplify the design of the installation and obtain a more powerful acoustic field inside the bath. To do this, in the well-known ultrasonic cleaning installation containing a technological bath, ultrasonic piezoelectric transducers and bending vibration dampers located on the outside of the bath and concentrically covering the emitters of the respective transducers, the dampers are made in the form of ring depressions and are the boundaries of the emitting membranes. In addition, bending vibration dampers can be performed on the inside of the bath and opposite from the opposite sides of the bath, while the number of annular indentations can be 1, 2 or more.

Description

Изобретение относится к чистке, а именно к устройствам для очистки с использованием ультразвуковых колебаний, и может найти применение в различных отраслях промышленности для очистки загрязненных поверхностей.The invention relates to cleaning, and in particular to devices for cleaning using ultrasonic vibrations, and may find application in various industries for cleaning contaminated surfaces.

Известно устройство ультразвуковой очистки по заявке ЕР №0479070, В 08 В 3/12, содержащее технологическую ванну, ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи и демпфер паразитных изгибных колебаний, выполненный в виде пластины, установленной на наружной поверхности дна ванны. В данной установке эффективность гашения паразитных изгибных колебаний варьируют толщиной демпфера, т.е. пластины. Однако повышение толщины пластины приводит к усложнению конструкции устройства из-за проблем с креплением пластины к ванне, так как пластина должна быть равномерно прижата по всей поверхности дна ванны. Необходимость принятия компромиссного решения снижает эффективность подавления паразитных изгибных колебаний, а, следовательно, снижает эффективность развязки преобразователей и ухудшает равномерность распределения акустического поля внутри ванны.A known ultrasonic cleaning device according to the application EP No. 0479070, 08 B 3/12, containing a process bath, ultrasonic piezoelectric transducers and a parasitic bending vibration damper, made in the form of a plate mounted on the outer surface of the bottom of the bath. In this setup, the damping efficiency of parasitic bending vibrations varies with the thickness of the damper, i.e. plates. However, increasing the thickness of the plate leads to a complication of the design of the device due to problems with mounting the plate to the bath, since the plate must be uniformly pressed across the entire surface of the bottom of the bath. The need to make a compromise solution reduces the effectiveness of suppressing stray bending vibrations, and, therefore, reduces the efficiency of decoupling the transducers and worsens the uniformity of the distribution of the acoustic field inside the bath.

Наиболее близкой к заявляемой установке является установка ультразвуковой очистки по патенту РФ №2188085, В 08 В 3/12, содержащая технологическую ванну, ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи и демпфер изгибных паразитных колебаний, выполненный в виде отдельных массивных стальных колец, концентрично охватывающих излучатели соответствующих преобразователей и расположенных на расстоянии от них. Плоскости излучателей преобразователей и демпферов жестко соединены с плоскостью наружной поверхности дна ванны.Closest to the claimed installation is the installation of ultrasonic cleaning according to the patent of the Russian Federation No. 2188085, 08 V 3/12, containing a process bath, ultrasonic piezoelectric transducers and a damper of bending stray vibrations made in the form of separate massive steel rings concentrically covering the emitters of the respective transducers and located in the distance from them. The planes of the emitters of the converters and dampers are rigidly connected to the plane of the outer surface of the bottom of the bath.

Недостатком известной установки является сложность ее изготовления, обусловленная дополнительными затратами на изготовление отдельных массивных колец и их крепление к ванне, т.к. приваривание демпферов к ванне вызывает ее коробление, а приклеивание демпферов требует качественного клеевого соединения из-за вибрации дна ванны, что усложняет технологию изготовления установки.A disadvantage of the known installation is the complexity of its manufacture, due to additional costs for the manufacture of individual massive rings and their attachment to the bath, because welding the dampers to the bath causes it to warp, and gluing the dampers requires a high-quality adhesive connection due to the vibration of the bottom of the bath, which complicates the manufacturing technology of the installation.

Массивные кольца снижают амплитуду колебаний ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, так как акустическая энергия рассеивается как в самих демпферах, так и просачивается за их пределы из-за сплошности дна ванны. Все это снижает мощность акустического поля в ванне и ухудшает качество очистки изделий.Massive rings reduce the amplitude of the oscillations of the ultrasonic piezoelectric transducers, since the acoustic energy is dissipated both in the dampers themselves and seeps beyond them due to the continuity of the bottom of the bath. All this reduces the power of the acoustic field in the bath and affects the quality of cleaning products.

Кроме того, данная конструкция установки требует дополнительного расхода металла на демпферы, что увеличивает вес ванны и, следовательно, приводит к ее удорожанию.In addition, this installation design requires additional metal consumption for dampers, which increases the weight of the bath and, therefore, leads to its cost increase.

Целью заявляемого изобретения является упрощение технологии изготовления ультразвуковой установки и улучшение качества очистки.The aim of the invention is to simplify the manufacturing technology of an ultrasonic unit and improve the quality of cleaning.

Поставленная цель достигается тем, что в известной установке ультразвуковой очистки, содержащей технологическую ванну, ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи, демпферы изгибных колебаний, расположенные с внешней стороны ванны и концентрично охватывающие излучатели соответствующих преобразователей, - демпферы изгибных колебаний выполнены в виде кольцевых вдавливаний и являются границами излучающих мембран.This goal is achieved by the fact that in the known installation of ultrasonic cleaning, containing a technological bath, ultrasonic piezoelectric transducers, bending vibration dampers located on the outside of the bath and concentrically covering the emitters of the respective transducers, bending vibration dampers are made in the form of ring indentations and are the boundaries of the radiating membranes .

Кроме того, демпферы изгибных колебаний могут быть выполнены n количеством кольцевых вдавливаний, где n=1, 2,....In addition, the dampers of bending vibrations can be performed n number of annular indentations, where n = 1, 2, ....

Кроме того, кольцевые вдавливания могут быть выполнены с внутренней стороны ванны.In addition, annular indentations can be performed on the inside of the bath.

Кроме того, кольцевые вдавливания могут быть выполнены оппозитно с противоположных сторон ванны.In addition, annular indentations can be made opposite from opposite sides of the bath.

Техническим результатом заявляемого решения является упрощение конструкции установки и получение более мощного акустического поля внутри ванны.The technical result of the proposed solution is to simplify the design of the installation and obtain a more powerful acoustic field inside the bath.

Технический результат достигается повышением эффективности развязки ультразвуковых преобразователей и, следовательно, снижением паразитного влияния работающих преобразователей друг на друга. Благодаря тому, что демпферы изгибных колебаний выполнены в виде кольцевых вдавливаний вокруг излучателей в дне ванны (в том случае, когда преобразователи размещены на дне ванны), то возникает своеобразный барьер, препятствующий проникновению изгибных волн по дну ванны как от соседних преобразователей, так и от собственного преобразователя к другим, т.е. колебания преобразователей практически не передаются по дну ванны, что и обеспечивает более качественную развязку преобразователей. Амплитуда колебаний излучателей в предлагаемой ванне выше, чем в аналогах и прототипе, т.к. предлагаемое исполнение демпферов уменьшает рассеивание акустической энергии в них. В то же время, кольцевые вдавливания являются границами излучающих мембран, т.е. формируют (развязывают) мембраны, которые вместе с пьезоэлектрическими преобразователями совершают вертикально-возвратные колебания, обеспечивая тем самым направленный поток акустической энергии. Все это снижает потери при передаче ультразвука, повышает равномерность акустического поля в ванне, способствуя тем самым повышению мощности акустического поля в ванне.The technical result is achieved by increasing the efficiency of isolation of ultrasonic transducers and, consequently, by reducing the parasitic effect of working transducers on each other. Due to the fact that the bending vibration dampers are made in the form of circular indentations around the emitters in the bottom of the bath (in the case when the transducers are located at the bottom of the bath), a kind of barrier arises that prevents the penetration of bending waves along the bottom of the bath both from adjacent transducers and from own converter to others, i.e. oscillations of the transducers are practically not transmitted along the bottom of the bathtub, which ensures a better isolation of the transducers. The oscillation amplitude of the emitters in the proposed bath is higher than in analogues and prototype, because the proposed design of dampers reduces the dispersion of acoustic energy in them. At the same time, annular depressions are the boundaries of radiating membranes, i.e. form (untie) membranes, which, together with piezoelectric transducers, perform vertical-return oscillations, thereby providing a directed flow of acoustic energy. All this reduces losses during the transmission of ultrasound, increases the uniformity of the acoustic field in the bath, thereby contributing to an increase in the power of the acoustic field in the bath.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена установка ультразвуковой очистки в разрезе, на фиг.2 - увеличенный вид А фиг.1 (демпфер изгибных колебаний в виде двух кольцевых вдавливаний на наружной стороне дна ванны с преобразователем), на фиг.3 - участок Б фиг.1 в увеличенном виде с односторонними наружными кольцевыми вдавливаниями, на фиг.4 - участок дна ванны в увеличенном виде с оппозитными кольцевыми вдавливаниями.The essence of the claimed technical solution is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a sectional ultrasonic cleaning installation, Fig. 2 is an enlarged view A of Fig. 1 (a bending vibration damper in the form of two circular indentations on the outer side of the bath bottom with a transducer), in Fig. .3 - section B of FIG. 1 in an enlarged view with one-sided external annular indentations; FIG. 4 is a section of the bottom of the bath in an enlarged form with opposed ring indentations.

Установка ультразвуковой очистки содержит технологическую ванну 1, ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи 2, размещенные на дне ванны 1 и демпферы изгибных колебаний, выполнены в виде кольцевых вдавливаний 3, концентрично охватывающих излучатели 4 соответствующих преобразователей 2 и расположенные от них на расстоянии, кратном длине полуволны, на наружной поверхности дна ванны 1. Демпферы 4 изгибных колебаний могут располагаться и на боковых стенках ванны в зависимости от размещения пьезоэлектрических преобразователей 2. Кольцевые вдавливания 3 могут также быть выполнены с внутренней стороны дна ванны 1 или оппозитно с двух сторон дна ванны 1, как показано на фиг.4. Кольцевые вдавливания 3 очерчивают границу излучающей мембраны 5, являющейся составной частью ультразвукового пьезоэлектрического преобразователи 2. При этом количество кольцевых вдавливаний 3 может быть 1, 2, и более в зависимости от требуемой жесткости мембраны 5, а размеры кольцевых вдавливаний и расстояние между ними определяется прочностными характеристиками корпуса ванны 1.The ultrasonic cleaning installation contains a technological bath 1, ultrasonic piezoelectric transducers 2 located on the bottom of the bath 1 and bending vibration dampers, made in the form of ring indentations 3 concentrically covering the emitters 4 of the corresponding transducers 2 and located at a distance multiple of the half-wave length from the external the surface of the bottom of the bath 1. Dampers 4 bending vibrations can be located on the side walls of the bath depending on the placement of the piezoelectric transducers 2. Number piezoquartz indentation 3 may also be formed on the inside bottom of the vessel 1 or the opposing two sides bottom of the bath 1 as shown in Figure 4. Ring indentations 3 outline the boundary of the radiating membrane 5, which is an integral part of the ultrasonic piezoelectric transducer 2. Moreover, the number of ring indentations 3 can be 1, 2, or more depending on the required stiffness of the membrane 5, and the size of the ring indentations and the distance between them is determined by the strength characteristics bath body 1.

Установка ультразвуковой очистки работает следующим образом. В технологическую ванну 1 заливают воду или моющий раствор и загружают очищаемые изделия в контейнере или на подвесках. Включают генерирующее устройство (не показано), подсоединенное к ультразвуковым пьезоэлектрическим преобразователям 2. Последние под воздействием полярных электрических импульсов начинают совершать поршневые колебания, создавая кавитационное поле в очищающей жидкости. Механические колебания от преобразователя 2 передаются мембране 5, которая также совершает механические колебания, расширяя и усиливая кавитацию в озвучиваемой жидкости. Изгибные колебания мембраны 5 ограничиваются кольцевыми вдавливаниями 3 и практически не распространяются за границы демпфера, тем самым исключаются гашения амплитуды колебаний противофазными волнами паразитных колебаний дна ванны 1 и значительно снижается взаимное влияние преобразователей 2 друг на друга, что улучшает картину Installation of ultrasonic cleaning works as follows. Water or a washing solution is poured into the process bath 1 and the products to be cleaned are loaded in a container or on suspensions. They include a generating device (not shown) connected to ultrasonic piezoelectric transducers 2. The latter, under the influence of polar electric pulses, begin to perform piston vibrations, creating a cavitation field in the cleaning liquid. Mechanical vibrations from the transducer 2 are transmitted to the membrane 5, which also performs mechanical vibrations, expanding and enhancing cavitation in the voiced fluid. The bending vibrations of the membrane 5 are limited by annular indentations 3 and practically do not extend beyond the damper boundaries, thereby suppressing the damping of the oscillation amplitude by antiphase waves of parasitic oscillations of the bottom of the bath 1 and the mutual influence of the transducers 2 on each other is significantly reduced, which improves the picture

распределения акустического поля внутри технологической ванны 1.acoustic field distribution inside the process bath 1.

Под действием акустического поля, распространяющегося в озвучиваемой жидкости, происходит микроударное действие на загрязненную поверхность изделия, что приводит к разрушению, отслаиванию и удалению грязевых пленок и наслоений грязи с поверхности очищаемых изделий.Under the influence of the acoustic field propagating in the voiced liquid, a micro-shock action occurs on the contaminated surface of the product, which leads to the destruction, exfoliation and removal of mud films and layers of dirt from the surface of the products being cleaned.

В предлагаемой ванне амплитуда ультразвуковых колебаний выше, чем в ванне прототипа, за счет исключения массивных колец в качестве демпферов, что уменьшает рассеивание акустической энергии и просачивание ее за пределы кольцевых вдавливаний, которые нарушают оплошность дна ванны.In the proposed bath, the amplitude of ultrasonic vibrations is higher than in the prototype bath due to the exclusion of massive rings as dampers, which reduces the dispersion of acoustic energy and its leakage beyond the ring indentations, which violate the overshoot of the bottom of the bath.

Исключение применения массивных колец позволит также создать в предлагаемой установке более мощное акустическое поле за счет более плотного расположения пьезоэлектрических преобразователей.The exclusion of the use of massive rings will also make it possible to create a more powerful acoustic field in the proposed installation due to the denser arrangement of piezoelectric transducers.

Кроме этого, исключение массивных колец значительно упростит конструкцию ванны и, следовательно, повысит технологичность ее изготовления и снизит стоимость.In addition, the exclusion of massive rings will greatly simplify the design of the bath and, therefore, increase the manufacturability of its manufacture and reduce the cost.

Claims

1. Installation of ultrasonic cleaning, containing a technological bath, ultrasonic piezoelectric transducers, bending vibration dampers located on the outside of the bath and concentrically covering the emitters of the respective transducers, characterized in that the bending vibration dampers are made in the form of ring indentations and are the boundaries of the emitting membranes.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the dampers of bending vibrations are made by n number of annular indentations, where n = 1, 2, ....

3. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that the annular indentations are made on the inside of the bath.

4. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that the annular indentations are made opposite from opposite sides of the bath.