SU1747186A1 - Device for ultrasonic treatment - Google Patents

Device for ultrasonic treatment Download PDF

Info

Publication number
SU1747186A1
SU1747186A1 SU904827758A SU4827758A SU1747186A1 SU 1747186 A1 SU1747186 A1 SU 1747186A1 SU 904827758 A SU904827758 A SU 904827758A SU 4827758 A SU4827758 A SU 4827758A SU 1747186 A1 SU1747186 A1 SU 1747186A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
cylinder
chamber
projections
wall
waveguide
Prior art date
Application number
SU904827758A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владилен Николаевич Гинин
Владимир Валентинович Никифоров
Original Assignee
Научно-исследовательский институт технологии машиностроения
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 Научно-исследовательский институт технологии машиностроения filed Critical Научно-исследовательский институт технологии машиностроения
Priority to SU904827758A priority Critical patent/SU1747186A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1747186A1 publication Critical patent/SU1747186A1/en

Links

Abstract

Изобретение относитс  к ультразвуковой обработке. Целью изобретени   вл етс  интенсификаци  процесса обработки. тут техНаОЙ уко еттки . / Устройство содержит рабочую камеру, выполненную в виде цилиндра 1. соединенную с волноводом 3 посредством двух выступов 4. образующих с касательной к цилиндру 1 в точке соединени  угол 15-60. Рассто ние между выступами 4 определ етс  длиной дуги по среднему диаметру цилиндра 1 по формуле Н пd/с1 зП/Е/р (1 -дJa. где Н - длина дуги между выступами 4; d - толщина стенок цилиндра 1: с - скорость продольной ультразвуковой волны в материале стенки цилиндра 1; Е - модуль упругости; д - коэффициент Пуансона, а высота выступов 4 равна 1/4 длины дуги цилиндра, между выступами при равенстве изгибной жесткости стенки цилиндра 1 и выступов 4. 2 ил. Ё XI VI 00 Os S-.This invention relates to an ultrasonic treatment. The aim of the invention is to intensify the process. here is a technical note. The device contains a working chamber made in the form of a cylinder 1. Connected to the waveguide 3 by means of two projections 4. forming an angle of 15-60 with the tangent to the cylinder 1 at the junction point. The distance between the protrusions 4 is determined by the arc length according to the average diameter of the cylinder 1 according to the formula H пd / с1 ЗП / Е / р (1-дJa. Where Н is the length of the arc between the projections 4; d is the wall thickness of the cylinder 1: с is the speed of the longitudinal ultrasonic wave in the material of the wall of the cylinder 1; E is the elastic modulus; d is the Punch coefficient, and the height of the projections 4 is 1/4 the length of the arc of the cylinder between the projections with equal flexural rigidity of the wall of cylinder 1 and the projections 4. 2 Il. XI VI 00 Os S-.

Description

Фиг 1Fig 1

Изобретение относитс  к ультразвуковой технике, а именно к очистке деталей, диспергированию материалов, сн тию заусениц , может быть использовано в химической , машиностроительной и других отрасл х промышленности.The invention relates to an ultrasonic technique, namely to the cleaning of parts, the dispersion of materials, the removal of agnails, can be used in the chemical, engineering and other industries.

Известны ультразвуковые устройства, работающие с использованием колебаний радиально-изгибного типа. Они состо т из рабочей камеры, выполненной в виде полого цилиндра (трубы) и ультразвуковых маг- нитострикционных вибраторов,Known ultrasonic devices operating using oscillations radial-flexural type. They consist of a working chamber made in the form of a hollow cylinder (tube) and ultrasonic magnetostrictive vibrators,

расположенных по периметру рабочей камеры , перпендикул рно к ее поверхности. Цилиндр рабочей камеры выполн етс  акустически настроенным на частоту вибраторов и при их работе возбуждаетс , создава  радиально-изгибные колебани  той же частоты . Указанные устройства более перспек- тивны, чем известные кольцевые преобразователи (типа ЦМС-18; ЦМС-8). работающие с использованием радиальных колебаний, так как если в последних увеличение размеров (диаметра) рабочей камеры однозначно св зано с уменьшением частоты колебаний, то в устройстве с радиально- изгйбными колебани ми диаметр рабочей камеры может выполн тьс  самых различных размеров (на одной и той же частоте колебаний), в том числе и с неограниченно большими диаметрами. Однако устройства с радиально-изгибными колебани ми имеют недостатки, мешающие их широкому применению, а именно: сложность технологии изготовлени , так как вибраторы можно соединить с рабочей камерой только ручной пайкой; неремонтопригодность: при охлаждении вибраторов водой также омываетс  и наружна  стенка рабочей камеры, что приводит к нерациональному отбору ультразвуковой энергии, подводимой к рабочей камере.located along the perimeter of the working chamber, perpendicular to its surface. The cylinder of the working chamber is acoustically tuned to the frequency of the vibrators and, during their operation, is excited, creating radial-bending oscillations of the same frequency. These devices are more promising than the well-known ring converters (type CMC-18; CMC-8). working with radial oscillations, since if in the latter an increase in the size (diameter) of the working chamber is unambiguously associated with a decrease in the frequency of oscillations, then in a device with radial ebb oscillations the diameter of the working chamber can be made of various sizes (on the same oscillation frequency), including those with unlimited large diameters. However, devices with radial-bending vibrations have drawbacks that prevent their widespread use, namely: the complexity of manufacturing technology, since the vibrators can be connected to the working chamber only by hand soldering; non-repairable: when the vibrators are cooled, the outer wall of the working chamber is also washed with water, which leads to an irrational selection of ultrasonic energy supplied to the working chamber.

Известно также ультразвуковое устройство дл  обработки жидких продуктов, рабоча  камера которого возбуждаетс  акустическим волноводом, соединенным с ней выходным торцом, а входным торцом с источником колебаний - ультразвуковым магнитострикционным преобразователем. Данна  конструкци  технологична в изготовлении .It is also known an ultrasonic device for treating liquid products, the working chamber of which is excited by an acoustic waveguide connected to it by an output end, and an input end to a source of oscillations by an ultrasonic magnetostrictive transducer. This structure is easy to manufacture.

Недостатком ее  вл етс  то, что в ней ограничен подвод ультразвуковой энергии от преобразовател  к рабочей камере, так как передача осуществл етс  через одно соединение . Это  вл етс  фактором, снижающим интенсивность ультразвукового пол  в рабочем объеме камеры. Вследствие ограниченного подвода ультразвуковой энергии устройство чувствительно к изменению нагрузки , что приводит к нестабильности частоты колебаний, по влению частоты другой моды колебаний в стенках камеры.The disadvantage of it is that it limits the supply of ultrasonic energy from the transducer to the working chamber, since the transfer is carried out through one connection. This is a factor that reduces the intensity of the ultrasound field in the working volume of the chamber. Due to the limited supply of ultrasonic energy, the device is sensitive to changes in load, which leads to instability of the oscillation frequency, the appearance of the frequency of another oscillation mode in the chamber walls.

Цель изобретени  - интенсификаци The purpose of the invention is to intensify

процесса обработки путем увеличени  интенсивности ультразвукового пол  в рабочем объеме камеры, повышение стабильности частоты колебаний в процессе работы при сохранении простой технологииprocessing by increasing the intensity of the ultrasound field in the working volume of the chamber, increasing the stability of the oscillation frequency during operation while maintaining simple technology

изготовлени .manufacturing.

Указанна  цель достигаетс  тем, что, устройство содержит рабочую камеру, выпол- ненную в виде полого цилиндра, и акустический волновод, установленный наThis goal is achieved by the fact that the device contains a working chamber made in the form of a hollow cylinder, and an acoustic waveguide mounted on

рабочей камере перпендикул рно к ее поверхности , который, согласно изобретени , выполнен с двум  выступами, расположенными на его выходном торце симметрично оси волновода и соединенными с камеройthe working chamber is perpendicular to its surface, which, according to the invention, is made with two protrusions located at its output end symmetrically with the axis of the waveguide and connected to the chamber

по ее образующим под углом 15-60° к поверхности стенки камеры, а рассто ние между ос ми выступов Н. измеренное по средней линии цилиндра рабочей камеры, определ етс  по формулеforming at an angle of 15-60 ° to the surface of the chamber wall, and the distance between the axes of the projections N. measured along the centerline of the cylinder of the working chamber is determined by the formula

Н H

JL- уЕJL-UE

(16(sixteen

где d - толщина стенки цилиндра;where d is the wall thickness of the cylinder;

Е - модуль упругости; д - коэффициент Пуассона;E is the modulus of elasticity; d - Poisson's ratio;

с- скорость звуковой волны; р- плотность материала цилиндра, а высота выступов у волновода определ етс  как Н при равенстве изгибных жесткостей стенки камеры и выступов.c- speed of the sound wave; p is the density of the material of the cylinder, and the height of the protrusions at the waveguide is defined as H with equal flexural rigidity of the chamber wall and protrusions.

При соединении выступов под углом к поверхности стенок создаютс  лучшие услови  возбуждени  в камере изгибных колебаний , а крепление волновода к камере в двух местах позвол ет как увеличить величину передаваемой ультразвуковой энергии, так получить стабильные колебани , поддерживаемые в устройстве в процессе работы. Последнее достигаетс  точностью размера Н, откладываемого между выступами по среднему диаметру цилиндра. When connecting the protrusions at an angle to the surface of the walls, the best conditions for the excitation of flexural vibrations in the chamber are created, and the attachment of the waveguide to the chamber in two places allows both increasing the amount of transmitted ultrasonic energy and stable oscillations that are maintained in the device during operation. The latter is achieved by the accuracy of the size H, which is deposited between the projections on the average diameter of the cylinder.

Прин в, что стенка цилиндра  вл етс  бесконечной пластиной (так как отсутствуетHaving assumed that the wall of the cylinder is an infinite plate (since there is no

краевой эффект) толщиной d, используем дл  расчета формулуedge effect) of thickness d; use the formula for calculating

ЯбI would

/lu i / lu i

-HVTFго-HVTFgo

5(1-)25 (1-) 2

Дела  преобразовани  в формуле (1). получим выражение дл  определени  величины Н лбCases of transformation in the formula (1). get the expression to determine the value of H lb

Н H

ШSh

Необходимо отметить, что выступы волновода , соедин  сь с изгибно колеблющейс  стенкой рабочей камеры, также совершают изгибные колебани , и дл  того, чтобы их реакци  на колебани  стенок была равна нулю, изгибные жесткости стенки и выступов должны быть равными, а высота выступов должна быть равна длины изгибной волны, т.е. Н.It should be noted that the protrusions of the waveguide, connected to the flexural-oscillating wall of the working chamber, also perform bending vibrations, and in order for their response to wall oscillations to be zero, the flexural rigidity of the walls and protrusions must be equal, Flexural wavelength, i.e. N.

На фиг. 1 изображено устройство без верхней и нижней крышки, вид сверху; на фиг. 2 - то же, в собранном виде, вид сбоку.FIG. 1 shows a device without top and bottom covers, top view; in fig. 2 - the same, assembled, side view.

Устройство состоит из полой цилиндрической камеры 1, внутренн   полость 2 которой образует .зону обработки с определенным рабочим объемом, и акустического волновода 3, прикрепленного к стенкам камеры через выступы 4, выполненные на его выходном торце, симметрично оси волновода 3. Входной торец волновода 3 соединен с. трансформатором 5 упругих колебаний магнитострикционного преобразовател  6.The device consists of a hollow cylindrical chamber 1, the internal cavity 2 of which forms a processing zone with a certain working volume, and an acoustic waveguide 3 attached to the chamber walls through protrusions 4, made at its output end, symmetrically with the axis of the waveguide 3. The input end of the waveguide 3 is connected with. transformer 5 elastic oscillations of a magnetostrictive converter 6.

Рабочий объем камеры 1 ограничиваетс  верхней крышкой 7, в которой имеетс  отверстие дл  загрузки обрабатываемых деталей , и нижней крышкой 8, закрепленных на камере с помощью ст гивающих их соединительных стержней 9 с резьбой.The working volume of the chamber 1 is limited by the upper lid 7, in which there is an opening for loading the workpieces, and the lower lid 8 fixed to the chamber by tightening the connecting rods 9 with thread.

Отверстие в верхней крышке 7 герме- тично закрываетс  крышкой 10. Дл  подачи в камеру сжатого воздуха на нижней крышке расположен штуцер 11. Сброс избыточного давлени  газа после обработки производитс  через клапан 12.The opening in the upper lid 7 is hermetically sealed with the lid 10. A fitting 11 is located on the lower lid for supplying compressed air to the chamber. The overpressure of the gas after treatment is relieved through valve 12.

Мгновенное значение амплитуды колебаний стенок цилиндра камерыпоказано на фиг. 1 пунктирной линией.The instantaneous amplitude of oscillations of the chamber cylinder walls is shown in FIG. 1 dotted line.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Claims (1)

В рабочий объем 2 камеры 1 предварительно заполненный моющим раствором., помещают детали, подлежащие ультразвуковой обработке. Затем рабочую камеру закрывают крышкой 10, поворотом ручки 13 добиваютс  герметичного уплотнени  между крышками 8 и 10. После этого, через штуцер 11 в камеру подаетс  сжатый воздух и в рабочем объеме создаетс  избыточное давление, которое оказывает положитель- ное вли ние на процесс обработки деталей с воздействием ультразвука. Дл  создани  в стенках камеры радиально-изгибных колебаний на преобразователь б от источника питани  - ультразвукового генератора (не показан) подаетс  электрическое напр жение ультразвуковой частоты. Возникающие при этом на преобразователе 6 продольные колебани , через трансформатор упругих колебаний 5,, волновод 3 и выступы 4 передаютс  на рабочую камеру 1 и трансформируютс  на ее стенках в радиально-изгибные. При этом в объеме камеры 1 создаетс  интенсивное звуковое поле и происходит качественна  обработка деталей. По окончании процесса выключаетс  источник питани , открываетс  клапан 12 сброса и стравливаетс  избыточное давление, затем поворотом ручки 13 открываетс  крышка 10 и обработанные детали извлекаютс  из рабочего объема 2 камеры 1. Процесс закончен. Формула изобретени  Устройство дл  ультразвуковой обработки , содержащее рабочую камеру, выполненную в виде полого цилиндра, и волновод, продольна  ось которого расположена в одной из диаметральных плоскостей цилиндра, отличающеес  тем, что, с целью интенсификации процесса обработки , полый цилиндр соединен с волноводом посредством двух выступов, выполненных на торцовой поверхности волновода симметрично его оси и образующих с касательными к внешней поверхности цилиндра в месте соединени  с выступами угол 15-60, причем рассто ние между выступами определ етс  из услови In the working volume 2 of the chamber 1 pre-filled with cleaning solution., Put the parts to be ultrasonic processing. The working chamber is then closed with a lid 10, turning the handle 13 to achieve a tight seal between the lids 8 and 10. After that, through the fitting 11, compressed air is supplied to the chamber and an overpressure is created in the working volume, which has a positive effect on the machining process. exposure to ultrasound. To create radial-bending vibrations in the chamber walls, an ultrasonic generator electric voltage is applied to the transducer b from the power source — an ultrasonic generator (not shown). The longitudinal oscillations arising in this case on the converter 6, through the elastic oscillator 5, the waveguide 3 and the protrusions 4 are transmitted to the working chamber 1 and transformed on its walls into radial-bending. In this case, an intensive sound field is created in the volume of chamber 1 and high-quality processing of parts takes place. At the end of the process, the power source is turned off, the relief valve 12 opens and the overpressure bleeds, then the cover 10 opens by turning the knob 13 and the machined parts are removed from working volume 2 of chamber 1. The process is completed. Apparatus of the Invention Ultrasonic treatment apparatus comprising a working chamber made in the form of a hollow cylinder and a waveguide, the longitudinal axis of which is located in one of the diametrical planes of the cylinder, characterized in that, in order to intensify the process, the hollow cylinder is connected to the waveguide by means of two projections made on the end surface of the waveguide is symmetrical to its axis and forming an angle of 15-60 with tangents to the outer surface of the cylinder at the junction with the protrusions the projections is determined such Н - 7Г- ъ/ЕN - 7G- / E 9 р()29 p () 2 где Н - длина дуги по среднему диаметру цилиндра между выступами;where H is the arc length according to the average diameter of the cylinder between the projections; d - толщина стенки цилиндра;d is the wall thickness of the cylinder; с-скорость1 продольной ультразвуковой волны в материале стенки цилиндра; c-velocity1 of the longitudinal ultrasonic wave in the material of the cylinder wall; Е - модуль упругости материала стенки цилиндра;E is the modulus of elasticity of the material of the wall of the cylinder; д- плотность материала стенки цилиндра;d is the density of the material of the wall of the cylinder; р - коэффициент Пуансона материала стенки цилиндра,p is the Punch coefficient of the material of the cylinder wall, а высота выступов выбираетс  равной 1/4 длины дуги по среднему диаметру цилиндра между выступами при равенстве изгибной жесткости стенки цилиндра и выступов.and the height of the protrusions is chosen equal to 1/4 of the arc length according to the average diameter of the cylinder between the projections with equal flexural rigidity of the wall of the cylinder and the projections. xvvxvv V4 vNV4 vN -ч s i-h s i фиг-tfig-t
SU904827758A 1990-05-21 1990-05-21 Device for ultrasonic treatment SU1747186A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904827758A SU1747186A1 (en) 1990-05-21 1990-05-21 Device for ultrasonic treatment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904827758A SU1747186A1 (en) 1990-05-21 1990-05-21 Device for ultrasonic treatment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1747186A1 true SU1747186A1 (en) 1992-07-15

Family

ID=21515576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904827758A SU1747186A1 (en) 1990-05-21 1990-05-21 Device for ultrasonic treatment

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1747186A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Физические основы ультразвуковой технологии, Под ред. Л. Д. Розенберга. М.: Наука, 1970, с. 230: Авторское свидетельство СССР М; 716624. кл. В 06 В 1/00, 1977. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH01293176A (en) Washing apparatus
DE60310923D1 (en) PREPARATION OF CRYSTAL MATERIALS USING HIGH PERFORMANCE ULTRASOUND
US4753257A (en) Arrangement for cleaning of components by a close ultrasonic field, particularly for cleaning of cylindrical filter inserts
SU1747186A1 (en) Device for ultrasonic treatment
ATE90470T1 (en) ULTRASONIC TREATMENT DEVICE USING A FOCUSING AND OSCILLATING PIEZOELECTRIC CERAMIC DEVICE.
SU608564A1 (en) Ultrasonic arrangement for strengthening of articles
SU499901A1 (en) Ultrasonic treatment device
SU647015A1 (en) Broadband ultrasonic transducer
SU148509A1 (en) Device for ultrasonic welding of parts from thermoplastic polymeric materials
SU121606A1 (en) Ultrasonic vibrator, for example, for abrasive treatment
SU688243A2 (en) Hydrodynamic irradiator
SU777851A1 (en) Hydroacoustic transducer
RU2184625C2 (en) Apparatus for ultrasonic cleaning
SU688997A1 (en) Acoustic thermometer oscillation resonator
RU6352U1 (en) ELECTROMECHANICAL CONVERTER
SU1276382A1 (en) Apparatus for ultrasound machining of parts
RU1780757C (en) Device for ultrasonic treatment of liquid
SU633616A1 (en) Piezoceramic ultrasonic transducer
RU94015304A (en) DEVICE FOR POWER SUPPLY OF PIEZOCERAMIC CONVERTER
SU488623A1 (en) Flexural Transducer
RU36776U1 (en) ULTRASONIC INSTALLATION
SU876200A1 (en) Ultrasonic oscillatory system
SU502663A1 (en) Electro-acoustic transformer with piezo emitter
SU650663A1 (en) Radiator of sound
SU564126A1 (en) Device for ultrasonic welding