WO2012165996A1 - Piezoelectric device for ultrasonic cleaning baths - Google Patents

Piezoelectric device for ultrasonic cleaning baths Download PDF

Info

Publication number
WO2012165996A1
WO2012165996A1 PCT/RU2011/000650 RU2011000650W WO2012165996A1 WO 2012165996 A1 WO2012165996 A1 WO 2012165996A1 RU 2011000650 W RU2011000650 W RU 2011000650W WO 2012165996 A1 WO2012165996 A1 WO 2012165996A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piezoelectric
radiating
piezoelectric device
passive
ultrasonic
Prior art date
Application number
PCT/RU2011/000650
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Олег Григорьевич ПАВЛЕНКО
Original Assignee
Pavlenko Oleg Grigorievich
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 Pavlenko Oleg Grigorievich filed Critical Pavlenko Oleg Grigorievich
Publication of WO2012165996A1 publication Critical patent/WO2012165996A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B3/00Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B3/04Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency involving focusing or reflecting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D41/00Regeneration of the filtering material or filter elements outside the filter for liquid or gaseous fluids
    • B01D41/04Regeneration of the filtering material or filter elements outside the filter for liquid or gaseous fluids of rigid self-supporting filtering material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/10Cleaning 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
    • B08B3/12Cleaning 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/02Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by distortion, beating, or vibration of the surface to be cleaned
    • B08B7/026Using sound waves

Definitions

  • the invention relates to ultrasonic cleaning of contaminated parts and assemblies, including aviation filters and filter elements for hydraulic, fuel and oil systems of aircraft (aircraft - aircraft and helicopters), in a washing liquid using technological effects of developed cavitation.
  • aviation filters primarily, is caused both by their use to ensure flight safety of aircraft, and by the fact that for comparative analysis of the effectiveness of various existing piezoelectric installations it is useful to test aviation filters as cleaned parts, since their cleaning is strictly regulated by metrological standards .
  • Pavlenko O.G. patented a utility model (RU N ° 3704, V08VZ / 12, published on March 16, 1997) (adopted as a prototype), in which it was first proposed to use piezoelectric plants to clean aircraft filters.
  • This patent describes a piezoelectric device for ultrasonic cleaning of aviation filters and filter elements, containing one ultrasonic generator, N power amplifiers, the outputs of which are connected respectively to the inputs of N ultrasonic transducers, a bath with a washing solution, N - 1 ultrasonic generators, N frequency-locked units and N protection blocks overload, and the output of each ultrasonic generator is connected to the input of the corresponding overload protection unit, the output of which is connected to the input of the corresponding power amplifier, to the control input of each ultrasonic generator is connected the output of the corresponding frequency control unit, connected by its input to the electrical output of the corresponding ultrasonic transducer, while the transducers themselves are mounted on a removable frame, which, depending on the configuration and size of the workpieces Aviation filters can be placed inside the bathtub in an arbitrary position, and each ultrasonic transducer contains emitting and passive overlays, between which piezoelectric elements are located.
  • ultrasonic cleaning devices use an ultrasonic transducer containing emitting and passive plates, between which a pair of piezoelectric elements is located.
  • This design of the piezoelectric device is shown in the drawings for the patent RU .Ns 3704 and RU 60791 (H01L41 / 083, H04R17 / 10, published on January 27, 2007, patent holder O.G. Pavlenko). But in the patent RU -N ° 60791 for the first time a drawing of a piezoelectric device was given, in which four pairs of piezoelectric elements are located between the radiating and passive plates.
  • This example is one of the essential points and considered the possibility of increasing the pairs of piezoelectric elements to solve the problem of increasing the frequency range and increasing the efficiency of ultrasonic radiation and the apparatus (installation) as a whole.
  • These studies show the possibility and necessity of optimizing both the design of the piezoelectric device and its dimensions to increase efficiency, reduce energy consumption and minimize overall weight indicators. This will make it possible to move from bulky, ineffective and time-consuming stationary treatment plants to small-sized devices that can be powered by an on-board source and allow cleaning on board the aircraft in the shortest possible time.
  • the present invention is directed to solving the technical problem of changing the parameters of piezoelectric emitters and their working conditions in a liquid medium.
  • the technical result achieved in this case is to increase the efficiency of the piezoelectric device for ultrasonic cleaning, including such parts as aviation filters, filter elements and filter bags by reducing cleaning time while improving the quality of cleaning itself and increasing the reliability of operation by increasing the efficiency of the device and reducing heating emitters.
  • the specified technical result is achieved in that in a piezoelectric transducer for ultrasonic cleaning baths containing a passive steel plate in series, piezoelectric elements connected electrically with a generator and a radiating plate of aluminum or aluminum alloy made in the form of a truncated cone, a smaller base attached to the piezoelectric element, the radiating and passive plates are made of different heights, the ratio of the height of the passive plate to the height of the radiating plate is selected p or more units when the number of pairs of piezoelectric elements is two or more.
  • FIG. 1 is a diagram of a piezoelectric device
  • FIG. 2 piezoelectric device, the first example of the placement of the piezoelectric emitter
  • FIG. 3 a piezoelectric device, a second example of the placement of a piezoelectric emitter
  • FIG. 4 portable immersion sealed piezoelectric device
  • FIG. 5 is a piezoelectric device with focusing piezoelectric emitters of a structure according to the present invention
  • FIG. 6 is an example of using a portable piezoelectric device for any capacity.
  • the piezoelectric device for ultrasonic cleaning in a liquid medium of nodes and elements of any type and any structural complexity, including such critical nodes as aviation filters and filter elements, shown in figure 1, can improve the efficiency of the piezoelectric device for ultrasonic cleaning and expand the frequency range the functioning of piezoelectric emitters and reduce cleaning time while improving the quality of the cleaning itself.
  • This piezoelectric device contains at least one piezoelectric emitter (if there are several channels, then each channel has a separate piezoelectric emitter) made in the form of a prefabricated structure consisting of a passive plate 1 made of steel, piezoelectric elements 2 connected in series (a set of piezoelectric elements is performed in equal to two pairs of piezoelectric elements or more than two pairs of these elements) (made in the form of piezoceramic washers), which are electrically connected to the generator 3 form Hovhan frequency ultrasonic vibrations, and the radiating laths 4 of aluminum or aluminum alloy, constructed as a truncated cone, the small base attached to the piezoelement.
  • a feature of the emitter according to this utility model is that as a result of experiments, a new relationship between design parameters of the emitter elements. Moreover, the radiating and passive pads are made of different heights.
  • a feature of the emitter according to the present invention is that as a result of the experiments, a new relationship is established between the design parameters of the emitter elements and the number of piezoelectric elements in the set to increase the efficiency and reduce the heating of the emitter. So, the radiating and passive plates are made of different heights, the ratio of the height of the passive steel plate h 2 to the height of the emitter hi is equal to or more than one. Unlike typical piezoelectric transducers for cleaning air filters, in which only one pair of piezoelectric elements is used and in which the radiating aluminum plate is larger in height of the back steel plate.
  • the absolute value of the frequency is selected by increasing or decreasing the height of the radiating and passive plates. With an increase in the absolute dimensions of the heights of these parts and an increase in the number of piezoelectric elements, the frequency of the transducer will be less, and vice versa, with a decrease in the absolute dimensions of these parts, the frequency of the transducer will be greater.
  • piezoelectric transducers for cleaning air filters in which only one pair of piezoelectric elements is used and in which the radiating aluminum plate is higher in height than the back steel creature of the claimed utility model, it consists in increasing the number of pairs of piezoelectric elements and changing the ratio of the heights of the pads.
  • the device allows to increase the efficiency of the device and reduce the heating of the emitter and increase the reliability of its operation.
  • the piezoelectric device for ultrasonic cleaning of aviation filters and filter elements is carried out in a stationary version, in which the piezoelectric emitter can be glued with a radiating pad to the bottom of the bath (Fig. 2), filled with washing liquid for the product to be cleaned, or a landing nest with a hole and an emitter of its own are formed radiating pad is fixed in this slot (Fig. 3).
  • the oscillations are transmitted to the washing liquid through the wall of the bath
  • the emitter has direct contact with the washing liquid and the oscillations are transmitted directly to the liquid.
  • the piezoelectric emitter can be made in the form of a sealed module (separate unit), immersed in a bath with washing liquid for the product to be cleaned (Fig. 4).
  • the piezoelectric device for ultrasonic cleaning of aviation filters and filter elements can be portable (Fig. 4), in which the piezoelectric emitter is made as a separate unit in the housing 7 and is connected to the generator of the formation of the frequency of ultrasonic vibrations by an electric cable 8 to ensure immersion of the specified emitter in a container 9 with a washing liquid.
  • the emitter may have a suspension 10 for securing it when cleaning using a suitable container 9 (Fig. 6).
  • the large base of the radiating lining (Fig. 1) can be made non-planar, for example, a recess with a flat bottom and an inclined wall can be made on this base, or this recess can be profiled, the surface of which is a fragment of a second-order surface.
  • the cavitation mode is enhanced, despite the decrease in current consumption, compared with the use of typical traditional designs of piezoelectric emitters to obtain the same acoustic power, that is, the efficiency of the electro-acoustic system increases.
  • This design feature of such a new emitter was noted in patent 60791 and is essential for the claimed invention.
  • washing liquid or alkaline washing solutions, or liquids available on board the aircraft for example, fuel intended for operation of engines or an engine, or oil intended for operation of oil or hydraulic systems of an aircraft, are used, and washing an ultrasonic generator included in the set of an ultrasonic piezoelectric device for cleaning aviation filter elements and filters paths, possible from airborne or ground-based sources of direct or alternating voltage.
  • a frame with an ultrasonic piezoelectric emitter in each of the N channels and processed aviation filter elements and filter bags are installed in a certain position, after which the washing liquid is poured into it and the supply voltage is turned on, the bath body itself can perform the function of the frame for piezoelectric emitters, when this piezoelectric emitter is installed on the bottom of the bath (or under the bottom of the bath) or on its side walls.
  • This utility model allows for efficient high-quality cleaning of various types of filter elements and filter bags both in the erosion mode, and with the erosion-free effect or in the combined mode, depending on the requirements for products.
  • the cleaning process is in automatic mode to control the degree of cleaning according to the testimony of a device that responds to pressure differences between the filter cavity and the environment.
  • the present invention is industrially applicable, as it can be implemented using known means and techniques used in electrical engineering in the manufacture of electrical devices.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)

Abstract

The invention relates to ultrasonic cleaning of aviation filters for hydraulic, fuel and oil systems. The piezoelectric device for ultrasonic cleaning baths comprises, connected to one another in series: a passive lining consisting of steel; piezoelectric elements attached to the passive lining and connected electrically to an ultrasonic oscillations frequency generator; and a radiating lining consisting of aluminium or an aluminium alloy or Duralumin in the form of a truncated cone which is attached by the smaller base to the piezoelectric element. The ratio of the height of the passive lining to the height of the radiating lining is equal to or greater than unity given a number of piezoelectric elements which is equal to two or more pairs. Whereas the piezoelectric device is capable of being attached to a bath with washing liquid for the item to be cleaned or of being submersed in a bath with washing liquid for the item to be cleaned.

Description

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ  PIEZOELECTRIC DEVICE FOR ULTRASONIC
ВАНН ОЧИСТКИ  BATH CLEANING
Область техники  Technical field
Изобретение относится к ультразвуковой очистке загрязненных деталей и узлов, в том числе авиационных фильтров и фильтроэлементов для гидравлических, топливных и масляных систем летательных аппаратов (ЛА - самолетов и вертолетов), в моющей жидкости с использованием технологических эффектов развитой кавитации. Преимущественное рассмотрение именно авиационных фильтров, в первую очередь, вызвано как их использованием для обеспечения безопасности полетов ЛА, так и тем, что для сравнительного анализа эффективности различных существующих пьезоэлектрических установок полезно в качестве очищаемых деталей испытывать именно авиационные фильтры, поскольку их очистка строго регламентируется метрологическими нормами.  The invention relates to ultrasonic cleaning of contaminated parts and assemblies, including aviation filters and filter elements for hydraulic, fuel and oil systems of aircraft (aircraft - aircraft and helicopters), in a washing liquid using technological effects of developed cavitation. The predominant consideration of aviation filters, primarily, is caused both by their use to ensure flight safety of aircraft, and by the fact that for comparative analysis of the effectiveness of various existing piezoelectric installations it is useful to test aviation filters as cleaned parts, since their cleaning is strictly regulated by metrological standards .
Предшествующий уровень техники  State of the art
В течение десятков лет единственным типом ультразвуковых установок для очистки авиационных фильтров в авиации использовался только магнитострикционный тип. Пьезоэлектрический тип установок, выпускавшихся в мире с 1950 г., для очистки авиационных фильтров в авиации не использовался.  For decades, the only type of ultrasonic equipment used to clean aircraft filters in aviation has been the magnetostrictive type. The piezoelectric type of installations produced in the world since 1950 was not used for cleaning aviation filters in aviation.
22.03.1996 г. Павленко О.Г. запатентовал полезную модель (RU N° 3704, В08ВЗ/12, опубл. 16.03.1997) (принято в качестве прототипа), в которой впервые было предложено использовать пьезоэлектрические установки для очистки именно авиационных фильтров.  03.22.1996, Pavlenko O.G. patented a utility model (RU N ° 3704, V08VZ / 12, published on March 16, 1997) (adopted as a prototype), in which it was first proposed to use piezoelectric plants to clean aircraft filters.
В этом патенте описано пьезоэлектрическое устройство для ультразвуковой очистки авиационных фильтров и фильтроэлементов, содержащее один ультразвуковой генератор, N усилителей мощности, выходы которых соединены соответственно с входами N ультразвуковых преобразователей, ванну с моющим раствором, N - 1 ультразвуковых генераторов, N блоков автоподстройки частоты и N блоков защиты от перегрузки, причем выход каждого ультразвукового генератора соединен с входом соответствующего блока защиты от перегрузки, выход которого соединен с входом соответствующего усилителя мощности, к управляющему входу каждого ультразвукового генератора подключен выход соответствующего блока автоподстройки частоты, своим входом соединенный с электрическим выходом соответствующего ультразвукового преобразователя, при этом сами преобразователи закреплены на съемной раме, которая в зависимости от конфигурации и размеров обрабатываемых авиационных фильтров может быть размещена внутри ванны в произвольном положении, а каждый ультразвуковой преобразователь содержит излучающую и пассивную накладки, между которыми расположены пьезоэлементы. This patent describes a piezoelectric device for ultrasonic cleaning of aviation filters and filter elements, containing one ultrasonic generator, N power amplifiers, the outputs of which are connected respectively to the inputs of N ultrasonic transducers, a bath with a washing solution, N - 1 ultrasonic generators, N frequency-locked units and N protection blocks overload, and the output of each ultrasonic generator is connected to the input of the corresponding overload protection unit, the output of which is connected to the input of the corresponding power amplifier, to the control input of each ultrasonic generator is connected the output of the corresponding frequency control unit, connected by its input to the electrical output of the corresponding ultrasonic transducer, while the transducers themselves are mounted on a removable frame, which, depending on the configuration and size of the workpieces Aviation filters can be placed inside the bathtub in an arbitrary position, and each ultrasonic transducer contains emitting and passive overlays, between which piezoelectric elements are located.
Этот патент явился результатом двухлетней предшествующей проверки и опытной эксплуатации в Шереметьевском Авиационно-техническом Центре пьезоэлектрической установки для очистки авиафильтров, созданной изобретателем. Особенностью запатентованного устройства и способа его действия является то, что массогабаритные, энергетические и ценовые параметры были снижены в 10 раз по сравнению с установками магнитострикционного типа очистки.  This patent was the result of a two-year prior verification and trial operation at the Sheremetyevsk Aviation Technical Center of a piezoelectric installation for cleaning air filters, created by the inventor. A feature of the patented device and its method of action is that the weight, energy and price parameters were reduced by 10 times compared to magnetostrictive cleaning units.
Дальнейшее развитие этой темы в части оптимизации электрических параметров пьезоэлектрических установок отображено в патентах RU NsNs 2193932, 2193931, 2193930, 49740. Однако, данные патенты касаются совершенствования конструкций генераторов для пьезоэлектрических устройств и выявления новых эксплуатационных применений, а усовершенствование конструкции самих пьезоэлектрических излучателей не рассматривалась.  Further development of this topic in terms of optimizing the electrical parameters of piezoelectric installations is reflected in patents RU NsNs 2193932, 2193931, 2193930, 49740. However, these patents relate to improving the designs of generators for piezoelectric devices and identifying new operational applications, and improvement of the design of the piezoelectric emitters was not considered.
Практика применения пьезоэлектрических установок для очистки загрязненных элементов и узлов показывает необходимость контроля и учета затрачиваемой электрической энергии по отношению к ультразвуковому процессу, обеспечивающему очистку. Это обусловлено не только экономией энергии, но и тем, что очистка в стационарных условиях требует дислокацию ЛА непосредственно по месту размещения очистительной установки, а сам процесс очистки требует достаточно длительного времени. Такие ограничения серьезно влияют на расписание полетов ЛА. The practice of using piezoelectric installations for cleaning contaminated elements and assemblies shows the need to control and account for the consumed electrical energy in relation to the ultrasonic process that provides cleaning. This is due not only to savings energy, but also because cleaning under stationary conditions requires the deployment of aircraft directly at the location of the treatment plant, and the cleaning process itself requires a fairly long time. Such restrictions seriously affect the flight schedule of aircraft.
Решение задачи эффективной и для быстрой гарантированной очистки связано не только с конструкцией самого генератора, но и пьезоэлектрического излучающего устройства. Как правило, в устройствах ультразвуковой очистки используется ультразвуковой преобразователь, содержащий излучающую и пассивную накладки, между которыми расположена пара пьезоэлементов. Такая конструкция пьезоэлектрического устройства показана на чертежах к патенту RU .Ns 3704 и RU 60791 (H01L41/083, H04R17/10, опубл. 27.01.2007, патентообладатель О.Г.Павленко). Но в патенте RU -N° 60791 впервые был приведен чертеж пьезоэлектрического устройства, в котором между излучающей и пассивной накладками расположено четыре пары пьезоэлементов. Этот пример является одним из существенных моментов и рассматривал возможность увеличения пар пьезоэлементов для решения задачи увеличения частотного диапазона и повышения эффективности ультразвукового излучения и аппарата (установки) в целом. Данные исследования показывают возможность и необходимость оптимизации как конструкции пьезоэлектрического устройства, так и его габаритов для повышения кпд, снижения расхода электроэнергии и минимизации габаритно-весовых показателей. Это позволит перейти от громоздких малоэффективных и затратных по времени стационарных установок очистки к малогабаритным приборам, имеющим возможность питания от бортового источника и позволяющим в минимальные сроки произвести очистку на борту ЛА.  The solution to the problem is effective and for quick guaranteed cleaning is associated not only with the design of the generator itself, but also with the piezoelectric emitting device. As a rule, ultrasonic cleaning devices use an ultrasonic transducer containing emitting and passive plates, between which a pair of piezoelectric elements is located. This design of the piezoelectric device is shown in the drawings for the patent RU .Ns 3704 and RU 60791 (H01L41 / 083, H04R17 / 10, published on January 27, 2007, patent holder O.G. Pavlenko). But in the patent RU -N ° 60791 for the first time a drawing of a piezoelectric device was given, in which four pairs of piezoelectric elements are located between the radiating and passive plates. This example is one of the essential points and considered the possibility of increasing the pairs of piezoelectric elements to solve the problem of increasing the frequency range and increasing the efficiency of ultrasonic radiation and the apparatus (installation) as a whole. These studies show the possibility and necessity of optimizing both the design of the piezoelectric device and its dimensions to increase efficiency, reduce energy consumption and minimize overall weight indicators. This will make it possible to move from bulky, ineffective and time-consuming stationary treatment plants to small-sized devices that can be powered by an on-board source and allow cleaning on board the aircraft in the shortest possible time.
Раскрытие изобретения  Disclosure of invention
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по изменению параметров пьезоэлектрических излучателей и условий их работы в жидкой среде. Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эффективности работы пьезоэлектрического устройства для ультразвуковой очистки, в том числе таких деталей как авиационные фильтры, фильтроэлементы и фильтропакеты за счет уменьшения времени очистки при повышении качества самой очистки и увеличения надежности работы за счет повышения кпд устройства и уменьшения нагрева излучателей. The present invention is directed to solving the technical problem of changing the parameters of piezoelectric emitters and their working conditions in a liquid medium. The technical result achieved in this case is to increase the efficiency of the piezoelectric device for ultrasonic cleaning, including such parts as aviation filters, filter elements and filter bags by reducing cleaning time while improving the quality of cleaning itself and increasing the reliability of operation by increasing the efficiency of the device and reducing heating emitters.
Указанный технический результат достигается тем, что в пьезоэлектрическом преобразователе для ультразвуковых ванн очистки, содержащем последовательно соединенные между собой пассивную накладку из стали, пьезоэлементы, связанные электрически с генератором, и излучающую накладку из алюминия или алюминиевого сплава, выполненную в виде усеченного конуса, меньшим основанием прикрепленного к пьезоэлементу, излучающая и пассивная накладки выполнены разной высоты, отношение высоты пассивной накладки к высоте излучающей накладки выбрано равным или больше единицы при количестве пар пьезоэлементов равном два или более.  The specified technical result is achieved in that in a piezoelectric transducer for ultrasonic cleaning baths containing a passive steel plate in series, piezoelectric elements connected electrically with a generator and a radiating plate of aluminum or aluminum alloy made in the form of a truncated cone, a smaller base attached to the piezoelectric element, the radiating and passive plates are made of different heights, the ratio of the height of the passive plate to the height of the radiating plate is selected p or more units when the number of pairs of piezoelectric elements is two or more.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.  These features are significant and are interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.
Описание фигур чертежей  Description of the figures of the drawings
Настоящее изобретение поясняется конкретными примерами исполнения, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.  The present invention is illustrated by specific examples of execution, which, however, are not the only possible, but clearly demonstrate the ability to achieve the desired technical result.
На фиг. 1 - схема пьезоэлектрического устройства;  In FIG. 1 is a diagram of a piezoelectric device;
фиг. 2 - пьезоэлектрическое устройство, первый пример размещения пьезоэлектрического излучателя;  FIG. 2 - piezoelectric device, the first example of the placement of the piezoelectric emitter;
фиг. 3 - пьезоэлектрическое устройство, второй пример размещения пьезоэлектрического излучателя; фиг. 4 - портативное погружное герметичное пьезоэлектрическое устройство; FIG. 3 - a piezoelectric device, a second example of the placement of a piezoelectric emitter; FIG. 4 - portable immersion sealed piezoelectric device;
фиг. 5 - пьезоэлектрическое устройство с фокусирующими пьезоэлектрическими излучателями конструкции согласно настоящего изобретения;  FIG. 5 is a piezoelectric device with focusing piezoelectric emitters of a structure according to the present invention;
фиг. 6 - пример использования портативного пьезоэлектрического устройства для любой емкости.  FIG. 6 is an example of using a portable piezoelectric device for any capacity.
Лучшие варианты осуществления изобретения  The best embodiments of the invention
Пьезоэлектрическое устройство для ультразвуковой очистки в жидкой среде узлов и элементов любого типа и любой конструктивной сложности, в том числе и таких ответственных узлов как авиационных фильтров и фильтроэлементов, представленное на фиг.1, позволяет повысить эффективность работы пьезоэлектрического устройства для ультразвуковой очистки и расширить диапазон частот функционирования пьезоэлектрических излучателей и уменьшить время очистки при повышении качества самой очистки.  The piezoelectric device for ultrasonic cleaning in a liquid medium of nodes and elements of any type and any structural complexity, including such critical nodes as aviation filters and filter elements, shown in figure 1, can improve the efficiency of the piezoelectric device for ultrasonic cleaning and expand the frequency range the functioning of piezoelectric emitters and reduce cleaning time while improving the quality of the cleaning itself.
Это пьезоэлектрическое устройство содержит по крайней мере один пьезоэлектрический излучатель (если каналов несколько, то в каждом канале имеется отдельный пьезоэлектрический излучатель), выполненный в виде сборной конструкции, состоящей из последовательно соединенных между собой пассивной накладки 1 из стали, пьезоэлементов 2 (набор пьезоэлементов выполняется в количестве равном двум парам пьезоэлементов или более двух пар этих элементов) (выполнены в виде пьезокерамических шайб), которые связанные электрически с генератором 3 формирования частоты ультразвуковых колебаний, и излучающей накладки 4 из алюминия или алюминиевого сплава, выполненной в виде усеченного конуса, меньшим основанием прикрепленного к пьезоэлементу. Особенностью излучателя согласно настоящей полезной модели является то, что в результате экспериментов установлена новая зависимость между конструктивными параметрами элементов излучателя. При том излучающая и пассивная накладки выполнены разной высоты. This piezoelectric device contains at least one piezoelectric emitter (if there are several channels, then each channel has a separate piezoelectric emitter) made in the form of a prefabricated structure consisting of a passive plate 1 made of steel, piezoelectric elements 2 connected in series (a set of piezoelectric elements is performed in equal to two pairs of piezoelectric elements or more than two pairs of these elements) (made in the form of piezoceramic washers), which are electrically connected to the generator 3 form Hovhan frequency ultrasonic vibrations, and the radiating laths 4 of aluminum or aluminum alloy, constructed as a truncated cone, the small base attached to the piezoelement. A feature of the emitter according to this utility model is that as a result of experiments, a new relationship between design parameters of the emitter elements. Moreover, the radiating and passive pads are made of different heights.
Особенностью излучателя согласно настоящего изобретения то, что в результате экспериментов установлена новая зависимость между конструктивными параметрами элементов излучателя и количеством пьезоэлементов в наборе для повышения кпд и уменьшения нагрева излучателя. Так, излучающая и пассивная накладки выполнены разной высоты, отношение высоты пассивной стальной накладки h2 к высоте излучателя hi выполняется равным или более единицы. В отличие от типовых пьезоэлектрических преобразователей для очистки авиафильтров, в которых используется лишь одна пара пьезоэлементов и в которых излучающая алюминиевая накладка больше по высоте тыльной стальной накладки. A feature of the emitter according to the present invention is that as a result of the experiments, a new relationship is established between the design parameters of the emitter elements and the number of piezoelectric elements in the set to increase the efficiency and reduce the heating of the emitter. So, the radiating and passive plates are made of different heights, the ratio of the height of the passive steel plate h 2 to the height of the emitter hi is equal to or more than one. Unlike typical piezoelectric transducers for cleaning air filters, in which only one pair of piezoelectric elements is used and in which the radiating aluminum plate is larger in height of the back steel plate.
Это позволило:  It allowed:
1. Повысить кпд устройства.  1. Increase the efficiency of the device.
2. Повысить рабочий частотный диапазон излучения по сравнению с излучателем, выполненным с одной парой пьезоэлементов.  2. To increase the operating frequency range of the radiation compared with the emitter made with one pair of piezoelectric elements.
3. Повысить эффективность.  3. Increase efficiency.
4. Уменьшить нагрев излучателя и увеличить надежность его работы. Абсолютное значение частоты подбирается увеличением или уменьшением размеров высот излучающей и пассивной накладки. При увеличении абсолютных размеров высот этих частей и увеличении количества пьезоэлементоа частота преобразователя будет меньше, и наоборот, при уменьшении абсолютных размеров указанных частей частота преобразователя будет больше.  4. To reduce the heating of the emitter and increase the reliability of its operation. The absolute value of the frequency is selected by increasing or decreasing the height of the radiating and passive plates. With an increase in the absolute dimensions of the heights of these parts and an increase in the number of piezoelectric elements, the frequency of the transducer will be less, and vice versa, with a decrease in the absolute dimensions of these parts, the frequency of the transducer will be greater.
В отличие от типовых пьезоэлектрических преобразователей для очистки авиафильтров, в которых используется лишь одна пара пьезоэлементов и в которых излучающая алюминиевая накладка больше по высоте тыльной стальной существо заявленной полезной модели заключается в увеличении количества пар пьезоэлементов и изменении соотношения высот накладок. Устройство позволяет повысить кпд устройства и уменьшить нагрев излучателя и увеличить надежность его работы. Unlike typical piezoelectric transducers for cleaning air filters, in which only one pair of piezoelectric elements is used and in which the radiating aluminum plate is higher in height than the back steel creature of the claimed utility model, it consists in increasing the number of pairs of piezoelectric elements and changing the ratio of the heights of the pads. The device allows to increase the efficiency of the device and reduce the heating of the emitter and increase the reliability of its operation.
Пьезоэлектрическое устройство для ультразвуковой очистки авиационных фильтров и фильтроэлементов выполняется в стационарном исполнении, в котором пьезоэлектрический излучатель может быть приклеен излучающей накладкой к дну ванны (фиг. 2), заполненной моющей жидкостью для очищаемого изделия или в дне ванны формируется посадочное гнездо с отверстием и излучатель своей излучающей накладкой закрепляется в этом гнезде (фиг. 3). В первом случае колебания передаются моющей жидкости через стенку ванны, во втором случае - излучатель имеет прямой контакт с моющей жидкостью и колебания передаются непосредственно в жидкость. Пьезоэлектрический излучатель может быть выполнен в виде герметичного модуля (отдельного блока), погружаемого в ванну с моющей жидкостью для очищаемого изделия (фиг. 4).  The piezoelectric device for ultrasonic cleaning of aviation filters and filter elements is carried out in a stationary version, in which the piezoelectric emitter can be glued with a radiating pad to the bottom of the bath (Fig. 2), filled with washing liquid for the product to be cleaned, or a landing nest with a hole and an emitter of its own are formed radiating pad is fixed in this slot (Fig. 3). In the first case, the oscillations are transmitted to the washing liquid through the wall of the bath, in the second case, the emitter has direct contact with the washing liquid and the oscillations are transmitted directly to the liquid. The piezoelectric emitter can be made in the form of a sealed module (separate unit), immersed in a bath with washing liquid for the product to be cleaned (Fig. 4).
Использование таких погружных (потративных) или прикрепляемых на дне ванны под углом друг к другу излучателей позволяет получить фокусировку излучений, что позволяет получить эффект повышенной очистки (фиг. 5)  The use of such submersible (practical) or attached emitters on the bottom of the bath at an angle to each other allows one to obtain radiation focusing, which makes it possible to obtain an enhanced cleaning effect (Fig. 5)
Учитывая потребление малой мощности пьезоэлектрическое устройство для ультразвуковой очистки авиационных фильтров и фильтроэлементов может быть выполнено портативным (фиг. 4), в котором пьезоэлектрический излучатель выполнен в виде отдельного блока в корпусе 7 и связан с генератором формирования частоты ультразвуковых колебаний электрическим кабелем 8 для обеспечения погружения указанного излучателя в емкость 9 с моющей жидкостью. В портативном исполнении излучатель может иметь подвес 10 для его закрепления при проведении чистки с использованием подходящей емкости 9 (фиг. 6).  Given the low power consumption, the piezoelectric device for ultrasonic cleaning of aviation filters and filter elements can be portable (Fig. 4), in which the piezoelectric emitter is made as a separate unit in the housing 7 and is connected to the generator of the formation of the frequency of ultrasonic vibrations by an electric cable 8 to ensure immersion of the specified emitter in a container 9 with a washing liquid. In a portable design, the emitter may have a suspension 10 for securing it when cleaning using a suitable container 9 (Fig. 6).
Для работы пьезоэлектрического устройства используется ультразву- ковой генератор, конструкция которого описана в RU Ν° 3704. Для повышения эффективности очистки большое основание излучающей накладки (фиг. 1) может быть выполнено неплоским, например, в этом основании может быть выполнено углубление с плоским дном и наклонной стенкой, или это углубление может быть профильным, поверхность которого представляет собой фрагмент поверхности второго порядка. При использовании шести и более пар пьезоэлементов кавитационный режим усиливается, несмотря на уменьшение потребляемого тока, по сравнению с использованием типовых традиционных конструкций пьезоэлектрических излучателей для получения такой же акустической мощности, то есть увеличивается кпд электроакустической системы. Эта особенность конструкции такого нового излучателя была отмечена в патенте 60791 и является существенной для заявленного изобретения. For the operation of the piezoelectric device, an ultrasonic generator is used, the design of which is described in RU Ν ° 3704. To increase the cleaning efficiency, the large base of the radiating lining (Fig. 1) can be made non-planar, for example, a recess with a flat bottom and an inclined wall can be made on this base, or this recess can be profiled, the surface of which is a fragment of a second-order surface. When using six or more pairs of piezoelectric elements, the cavitation mode is enhanced, despite the decrease in current consumption, compared with the use of typical traditional designs of piezoelectric emitters to obtain the same acoustic power, that is, the efficiency of the electro-acoustic system increases. This design feature of such a new emitter was noted in patent 60791 and is essential for the claimed invention.
Для ультразвукового пьезоэлектрического устройства для очистки авиационных фильтроэлементов и фильтропакетов используется моющая жидкость либо щелочные моющие растворы, либо имеющиеся на борту самолета жидкости, например топливо, предназначенное для работы двигателей или двигателя, или масла, предназначенные для работы масляных или гидравлических систем летательного аппарата, а запитка ультразвукового генератора, входящего в комплект ультразвукового пьезоэлектрического устройства для очистки авиационных фильтроэлементов и фильтропакетов, возможна от бортовых или наземных источников постоянного или переменного напряжения.  For an ultrasonic piezoelectric device for cleaning aviation filter elements and filter bags, washing liquid or alkaline washing solutions, or liquids available on board the aircraft, for example, fuel intended for operation of engines or an engine, or oil intended for operation of oil or hydraulic systems of an aircraft, are used, and washing an ultrasonic generator included in the set of an ultrasonic piezoelectric device for cleaning aviation filter elements and filters paths, possible from airborne or ground-based sources of direct or alternating voltage.
В ванну с требуемыми размерами устанавливают в определенном положении раму с ультразвуковым пьезоэлектрическим излучателем в каждом из N каналов и обрабатываемые авиационные фильтроэлементы и фильтропакеты, после чего в нее заливают моющую жидкость и включают напряжение питания, функцию рамы для пьезоэлектрических излучателей может выполнять сам корпус ванны, при этом пьезоэлектрический излучатель устанавливают на дне ванны (или под дном ванны) или на ее боковых стенках. Электрические сигналы, сформированные генератором в виде пачек радиоимпульсов (или в непрерывном режиме) ультразвуковой частоты, через блоки защиты от перегрузки поступают на соответствующие усилители мощности и далее посредством герметичных кабелей на ультразвуковые пьезоэлектрические излучатели. С помощью блоков автоматической подстройки частоты, введенных в цепи обратной связи каждого канала, производится необходимая корректировка выходных частот радиоимпульсов (или непрерывных колебаний) ультразвуковых генераторов. В результате внутри моющей жидкости создаются макропотоки, имеющие различные направления скоростей и развитую кавитацию, что, в конечном итоге, приводит к повышению качества очистки авиационных фильтроэлементов и фильтропакетов. In a bath with the required dimensions, a frame with an ultrasonic piezoelectric emitter in each of the N channels and processed aviation filter elements and filter bags are installed in a certain position, after which the washing liquid is poured into it and the supply voltage is turned on, the bath body itself can perform the function of the frame for piezoelectric emitters, when this piezoelectric emitter is installed on the bottom of the bath (or under the bottom of the bath) or on its side walls. Electrical signals generated by the generator in in the form of packs of radio pulses (or in continuous mode) of ultrasonic frequency, through the overload protection units, they are supplied to the corresponding power amplifiers and then through hermetic cables to the ultrasonic piezoelectric emitters. Using the blocks of automatic frequency adjustment introduced into the feedback circuit of each channel, the necessary adjustment of the output frequencies of the radio pulses (or continuous oscillations) of the ultrasonic generators is carried out. As a result, macro-flows with different directions of speeds and developed cavitation are created inside the washing liquid, which, ultimately, leads to an increase in the quality of cleaning aviation filter elements and filter bags.
Настоящая полезная модель позволяет обеспечить эффективную качественную очистку различных типов фильтроэлементов и фильтропакетов как в режиме эрозионного воздействия, так и с безэрозионным воздействием или в комбинированном режиме в зависимости от требований, предъявляемых к изделиям. При этом процесс очистки идет в автоматическом режиме контроля степени очистки по показаниям прибора, реагирующего на разницу давлений между полостью фильтра и внешней средой. При этом появляется возможность работы устройства в широком диапазоне частот, что существенно повышает интенсивность процесса очистки и сокращает время этого процесса.  This utility model allows for efficient high-quality cleaning of various types of filter elements and filter bags both in the erosion mode, and with the erosion-free effect or in the combined mode, depending on the requirements for products. In this case, the cleaning process is in automatic mode to control the degree of cleaning according to the testimony of a device that responds to pressure differences between the filter cavity and the environment. In this case, it becomes possible to operate the device in a wide range of frequencies, which significantly increases the intensity of the cleaning process and reduces the time of this process.
Промышленная применимость  Industrial applicability
Настоящее изобретение промышленно применимо, так как может быть реализовано с использованием известных средств и приемов, применяемых в электротехнике при изготовлении электротехнических устройств.  The present invention is industrially applicable, as it can be implemented using known means and techniques used in electrical engineering in the manufacture of electrical devices.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Пьезоэлектрическое устройство для ультразвуковых ванн очистки, содержащее последовательно соединенные между собой пассивную накладку из стали, пьезоэлементы, присоединенные к пассивной накладке и связанные электрически с генератором формирования частоты ультразвуковых колебаний, и излучающую накладку из алюминия или алюминиевого сплава или дюралюминия, выполненную в виде усеченного конуса, меньшим основанием прикрепленного к пьезоэлементу, при этом излучающая и пассивная накладки выполнены разной высоты, отличающийся тем, что отношение высоты пассивной накладки к высоте излучающей накладки выполнено равным или большим единицы при количестве пьезоэлементов, равном двум и более парам, при этом пьезоэлектрическое устройство выполнено с возможностью прикрепления к ванне с моющей жидкостью для очищаемого изделия или с возможностью погружения в ванну с моющей жидкостью для очищаемого изделия.  1. A piezoelectric device for ultrasonic cleaning baths, containing a passive plate made of steel connected in series, piezoelectric elements connected to a passive plate and connected electrically to the generator for generating the frequency of ultrasonic vibrations, and a radiating plate made of aluminum or aluminum alloy or duralumin, made in the form of a truncated cone, a smaller base attached to the piezoelectric element, while the radiating and passive pads are made of different heights, characterized in that about wearing the height of the passive pad to the height of the radiating pad is made equal to or greater than one when the number of piezoelectric elements is two or more pairs, while the piezoelectric device is configured to attach to the bath with washing liquid for the product to be cleaned or immersed in the bath with washing liquid for the cleaned products.
2. Пьезоэлектрическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что поверхность большего основания излучающей накладки выполнена неплоской.  2. The piezoelectric device according to claim 1, characterized in that the surface of the larger base of the radiating lining is made non-planar.
3. Пьезоэлектрическое устройство по п. 2, отличающееся тем, что в большем основании излучающей накладки выполнено углубление с плоским дном и наклонной стенкой или профильное углубление, поверхность которого представляет собой фрагмент поверхности второго порядка.  3. The piezoelectric device according to claim 2, characterized in that in the larger base of the radiating lining there is a recess with a flat bottom and an inclined wall or a profile recess, the surface of which is a fragment of a second-order surface.
PCT/RU2011/000650 2011-06-01 2011-08-26 Piezoelectric device for ultrasonic cleaning baths WO2012165996A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011122158 2011-06-01
RU2011122158 2011-06-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012165996A1 true WO2012165996A1 (en) 2012-12-06

Family

ID=47259594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2011/000650 WO2012165996A1 (en) 2011-06-01 2011-08-26 Piezoelectric device for ultrasonic cleaning baths

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2012165996A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116991146A (en) * 2023-09-26 2023-11-03 恒超源洗净科技(深圳)有限公司 Control method and system of ultrasonic cleaning device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4909266A (en) * 1989-03-10 1990-03-20 Frank Massa Ultrasonic cleaning system
RU3704U1 (en) * 1996-03-22 1997-03-16 Олег Григорьевич Павленко PIEZOELECTRIC DEVICE FOR ULTRASONIC CLEANING OF AIRCRAFT FILTERS AND FILTER ELEMENTS
RU10125U1 (en) * 1998-10-05 1999-06-16 Бодров Валерий Владимирович BATH FOR ULTRASONIC PRODUCT CLEANING
GB2393899A (en) * 2002-09-27 2004-04-14 Ultrawave Ltd Multiple transducer ultrasonic cleaning system
RU60791U1 (en) * 2006-11-07 2007-01-27 Олег Григорьевич Павленко HIGH FREQUENCY ULTRASONIC RADIATOR FOR TECHNOLOGICAL CLEANING (OPTIONS)

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4909266A (en) * 1989-03-10 1990-03-20 Frank Massa Ultrasonic cleaning system
RU3704U1 (en) * 1996-03-22 1997-03-16 Олег Григорьевич Павленко PIEZOELECTRIC DEVICE FOR ULTRASONIC CLEANING OF AIRCRAFT FILTERS AND FILTER ELEMENTS
RU10125U1 (en) * 1998-10-05 1999-06-16 Бодров Валерий Владимирович BATH FOR ULTRASONIC PRODUCT CLEANING
GB2393899A (en) * 2002-09-27 2004-04-14 Ultrawave Ltd Multiple transducer ultrasonic cleaning system
RU60791U1 (en) * 2006-11-07 2007-01-27 Олег Григорьевич Павленко HIGH FREQUENCY ULTRASONIC RADIATOR FOR TECHNOLOGICAL CLEANING (OPTIONS)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YU. V. KHOLOPOV: "Oborudovanie dlia ultrazvukovoy svarki", LENINGRAD, ENERGOATOMIZDAT, LENINGRADSKOE OTDELENIE, 1985, pages 58 - 64 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116991146A (en) * 2023-09-26 2023-11-03 恒超源洗净科技(深圳)有限公司 Control method and system of ultrasonic cleaning device
CN116991146B (en) * 2023-09-26 2023-12-01 恒超源洗净科技(深圳)有限公司 Control method and system of ultrasonic cleaning device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gallego-Juárez et al. Power ultrasonic transducers with extensive radiators for industrial processing
CA2645933A1 (en) Megasonic processing apparatus with frequency sweeping of thickness mode transducers
CN206838452U (en) A kind of ultrasonic system
CN102019273A (en) Ultrasonic transducer
WO2012165996A1 (en) Piezoelectric device for ultrasonic cleaning baths
CN107931078B (en) Online real-time ultrasonic cleaning device of camera lens under water based on MEMS ultrasonic transducer array
RU110302U1 (en) SEMI-WAVE PIEZOELECTRIC CONVERTER FOR ULTRASONIC CLEANING BATHS
CN207401700U (en) The online real-time ultrasound cleaning device of underwater lens based on MEMS ultrasound transducer arrays
KR100424351B1 (en) Ultrasonic cleaning apparatus
CN203792469U (en) Vibration platform for concrete door fan
KR20040013269A (en) Tube type ultrasonic oscillation generator
CN204182626U (en) A kind of large wafer hand basket
RU3704U1 (en) PIEZOELECTRIC DEVICE FOR ULTRASONIC CLEANING OF AIRCRAFT FILTERS AND FILTER ELEMENTS
RU2286205C1 (en) Cavitation reactor
CN204557001U (en) A kind of Smart Home special eyeglasses supersonic wave cleaning machine
CN219594516U (en) Ultrasonic cleaner
CN209377524U (en) A kind of household cleaning sink using multiple modal vibrations energy converter
CN204182657U (en) A kind of strip wafer cleaning hand basket
JP5129383B1 (en) Water purification apparatus and water purification method
CN102794145A (en) Acoustic cavitation device
RU2429086C1 (en) Method of cleaning wire and apparatus for realising said method
CN201622836U (en) Ultrasonic wave transducer device
CN109500488B (en) Ultrasonic vibration-based powder coating device and process
KR20150038839A (en) Painting pre-processing ultrasonic apparatus
RU2486971C2 (en) Method of making ultrasound processing units

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11866771

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11866771

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1