SU1590134A1 - Способ ультразвуковой деструкции веществ и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматизации ультразвуковой деструкции веществ, может быть применено в горнодобывающей и строительной отрасл х промышленности и позвол ет повысить качество деструкции. Дл  достижени  поставленной цели осуществл ют ультразвуковое облучение последовательностью тонально-модулированных сигналов на двух разнесенных частотах, выбираемых в зависимости от скорости ультразвука в среде распространени  и от длин волн, соизмеримых с геометрическими размерами объекта и с геометрическими размерами частиц, на которые необходимо разрушить исходный объект. Устройство дл  осуществлени  способа содержит модул тор 1, задающий генератор 2, усилитель 3 мощности, коммутатор 4, акустическую систему 5, блок 6 управлени  и блок 9 питани . 2 с.п.ф-лы, 1 ил.

Description

СП

со

. Изобретение относитс  к области применени  ультразвука дл  измельчени  твердых веществ, эмульгировани , очи- стки поверхностей и .

Цель изобретени  - повышение качества деструкции.

Сущность способа заключаетс  в следующем,

Аппроксимируем разрушаемое вещест- Q во (объект) сплошной сферой. Дл  разрушени  такой сферы необходимо возбудить в ней продольуо-поперечные: коле- бани  достаточной интенсивности. Это означает, что нужно возбудить два ко- лебани  (продольное и поперечное) оди- н;аковой частоты, которые при боль зшх амплитудах обладают значительными сме- тцени ми частиц. Но поскольку эти смещени  происход т во взаимно перпен- 20 дикул рных направлени х (а колебани  совершают одни и те же частицы среды), то образовываютс  трещины и происходит разрушение объекта.

Дл  возбуждени  .таких продольно- 25 поперечных волн выбирают акустический сигнал, модулированный. по амплитуде, со следующим соотношением частот:

f - f с 11 , Г 1 Г

30

л,

д.

где f, - модул ционна  частота; fj - частота заполнени ; с - скорость ультразвука в среде

распространени .

При падении такого сигнала на объект необходимо возбудить два колебани  с соответственньи соотношением длин волн и равной частоты - поперечное

f -

л,

- фазова  скорость поперечной волны в веществе (объекте); - длина волны, соизмерима  с геометрическими размерами объекта;

ьное

- Я. Л,

- фазова  скорость продольной

волны в веществе; - длина волны, соизм ;рима  с геометрическими раг1мерами частиц, на которые необходимо разрушить исходный объект речные волны имеют дипольную а продольна  вола - монопольную форму. Таким образом, результирующий волновой процесс представл ет собой одновременное быстрое - пульсирующее продольное колебание, которым управл ет медленное - осциллирующее поперечное колебание.

При падении на исходньй объект рассмотренного двухчастотного акустического сигнала должны возбуждатьс  четьфе упругие волны: две продольные

с частотами fi и с частотами f. и

fj и две поперечные f соответственно.

Однако продольна  волна частоты f, не возбуждаетс , так как она имеет фазовую скорость большую, чем с , поэтому длина ее волны больше, чем Я, . Поперечна  волна с частотой f возбулда- етс , но энергетически эта волна слаба , так как она более высокого пор дка , чем волна f

Cj.

2

т.е. длина

поперечной волны частоты fj соответственно меньше длины волны Я.

Следовательно, перестраива  частоты f, и f, можно настраиватьс  на нужные размеры объектов с целью возбуждени  в них продольно-поперечных волн равной частоты, а при увеличении мощности возбуждающего сигнала возможно разрушение данных объектов.

Пример (измельчение известн ка ) . Скорость звука в известн ке равна с 6,13-10 см/с. Берут объект с геометрическим размером 10 см, тог- да Л, 10 см, и разрутпают его на частицы размером 1 Мкм, тогда / . По указанным выражени м получают f, кГц, а гс:6-10 Гц. Излучаема  мощность при этом составл ет величину пор дка 10 кВт при воздействии в течение 30-40 мин.

На чертеже представлена блок- схема устройства дл  ультразвуковой деструкции ве.ществ.

Устройство дл  ультразвуковой де-- струкции веществ содержит модул тор 1, измен ющий один из параметров незатухающих колебаний, задающий генератор 2, генерирующий незатухающие колебани , усилитель 3 мощности, коммутатор 4, соедин юш 1Й выход усилител  мощности с акустической ристемой 5, блок 6 управлени , измен ющий частоты , длительность,скважность и мощность сигнала по заданным исходным данным, емкость 7 с веществом 8 и блок 9 питани .

Устройство работает следующим об- разом.

При включении питани  модул тор 1 вырабатывает колебани , модулирующие незатухающие колебани  задающего генератора 2 в определенном диапазоне частот. Частотно-модулированные колебани  из задающего генератора 2 передаютс  в усилитель 3 мощности которые с помощью коммутатора 4 передаютс  на акустическую систему 5.

Коммутатор 4 управл етс  блоком 6 управлени , который вырабатывает управл ющие команды по регулировке час- тоты, излучаемой мощности на выходе усилител  3 мощности, по скважности и длительности излучае1 ого сигнала по заданным исходным данным. Излучаемые акустической системой 5 ультразвуковые колебани  воздействуют на вещество 8, помещенное в емкость 7.

Блок 6 управлени  содержит переключающие устройства, устанавливающие длительность сигнала, излучаемую мощность , скважность-и частоту. Управл ет блоком оператор устройства. Воздействие на объект продолжаетс  до . образовани  заданной структуры.

При разрушении кристаллических и- горных пород максимальна  плотность энергии, при которой начинают возникать необратимые изменени  структуры вещества, составл ет 10 эрг/см и не зависит от физико-механических свойств вещества.

Определ ют необходимую мощность акустического излучени . Дл  достижени  плотности энергии 10 эрг/см необходима  мощность составл ет Вт. Создаваемое при этом давление при коэффициенте концентрации К 100 составл ет 34,5 Па, что, на один-два пор дка меньше чем требуетс  в известном устроййтве дл  достижени  кавитации.

Частоты, рассчитанные по указанным соотношени м, дл  размеров вещества, равного 1 ,см, и необходимости получени  частиц размером 1 мкм следующие модул ционна  частота -- 100 кГц, несуща  частота мГц.

Преимуществом предлагаемого способа  вл етс  сохранение физико-химических свойств вещества, отсутствие за- гр знени  полученных порошков примес  Ми от мелющих аппаратов, шаров и тому подобных, получение заданных фракций,

экономичность за счет исключени  твердых сплавов и уменьшени  подводимых мощностей - в известном об зательное получение кавитации.

Claims (2)

1. Способ ультразвуковой деструкции веществ, включающий ультразвуковое облучение на двух разнесенных частотах, отличающийс  тем, что, с целью повьшгени  качества деструкции, облучение осуществл ют последовательно тонально-модулированными сигналами, причем частоты выбирают из соотношений

0

5

j

f.

f с д , I . и

f

с

.

0

5

0

5

0

с

/1, / г

где f. - модул ционна  частота; частота заполнени ; скорость ультразвука в среде распространени ; длина волны, соизмерима  с геометрическими размерами объекта;

длина волны, соизмерима  с геометрическим размерами- частиц, на которые необходимо разрушить исходный объект, с мощностью, о.беспечивающей плотность , энергии в веществе, равную 10 эрг/см.

2. Устройство дл  ультразвуковой деструкции веществ, включающее заданный генератор незатухающих колебаний, блок питани  и коммутатор с акусти-с ческой системой, отличающее- с   тем, что, с целью повьшгени  качества деструкции, оно снабжено модул тором , усилителем мощности и блоком управлени , причем первый выход блока управлени  соединен с первьп-ш входами модул тора, задающего генератора незатухающих колебаний и усилител  мощности, второй выход блока управлени  подютючен к первому входу коммутатора , блок питани  подключен к вторым входам модул тора, задающего генератора незатухающих колебаний, усилител  мощности, комг утатора и к входу блока управлени , выход модул тора соединен с третьим входом задающего генератора незатухающих колеба:ний, вы-, ход которого соединен с трет5«им входом- усилител  мощности, а выход усилите- л  мощности соединен с третьим входом коммутатора.