Способ высокоамплитудной ультразвуковой очистки

Номер патента: 14643

Опубликовано: 30.08.2011

Автор: Луцко Валерий Федорович

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ВЫСОКОАМПЛИТУДНОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технической акустики Национальной академии наук Беларуси(72) Автор Луцко Валерий Федорович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технической акустики Национальной академии наук Беларуси(57) Способ высокоамплитудной ультразвуковой очистки, при котором размещают очищаемые детали в жидкой среде и возбуждают в ней ультразвуковые колебания с амплитудой выше 10-12 мкм, отличающийся тем, что до возбуждения ультразвуковых колебаний в жидкую среду вводят частицы термопластичного полимерного материала или иного материала, имеющего плотность, сравнимую с плотностью жидкой среды, и в количестве не более 0,2 и не менее 0,02 мас. ч. от массы жидкой среды. Изобретение относится к области обработки изделий в жидкой среде, в частности к способам ультразвуковой очистки, и может быть использовано, например, в машиностроительной промышленности при очистке изделий от эксплуатационных и технологических загрязнений. Известен наиболее близкий по технической сущности к заявляемому изобретению способ высокоамплитудной ультразвуковой очистки, заключающийся в размещении деталей в жидкой среде и возбуждении в ней колебаний с амплитудой выше 10-12 мкм 1. При этом в момент введения ультразвуковых колебаний в жидкую среду снижают ее акустическое сопротивление в зоне, прилегающей к поверхности излучателя колебаний, путем подачи в зону воздуха. Данный способ предназначен преимущественно для очистки изделий от технологических загрязнений и обеспечивает удовлетворительное качество очистки. Существенным недостатком этого способа является то, что он, в силу присущих ему приемов осуществления, например подачи воздуха в жидкую среду, отличается повышенной энергоемкостью и ограниченной возможностью очистки эксплуатационных загрязнений, например, в виде углеродистых отложений значительной толщины. Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание способа высокоамплитудной ультразвуковой очистки, обладающего расширенной областью применения, путем расширения номенклатуры разрушаемых поверхностных загрязнений, более высокой эффективностью очистки и меньшей энергоемкостью процесса. 14643 1 2011.08.30 Поставленная задача решается тем, что при использовании существенных признаков,характеризующих известный способ высокоамплитудной ультразвуковой очистки, при котором размещают очищаемые детали в жидкой среде и возбуждают в ней ультразвуковые колебания с амплитудой выше 10-12 мкм, в соответствии с изобретением, в нем до возбуждения ультразвуковых колебаний в жидкую среду вводят частицы термопластичного полимерного материала или иного материала, имеющего плотность, сравнимую с плотностью жидкой среды, и в количестве не более 0,2 и не менее 0,02 мас. ч. от массы жидкой среды. Сопоставительный анализ показывает, что предлагаемый способ отличается от известного введением в жидкую среду частиц полимерного или другого материала с плотностью,сравнимой с плотностью жидкой среды, что свидетельствует о наличии признаков, отличающих заявляемый способ от прототипа. В данном случае введение в жидкую среду измельченных частиц термопластичного полимерного материала с плотностью, сравнимой с плотностью жидкой среды, в совокупности с другими признаками позволяет расширить область применения, повысить эффективность ультразвуковой очистки и снизить энергоемкость процесса, так как в этом случае создается зона с жестким технологическим режимом разрушения загрязнений. Основным акустическим параметром, определяющим условия протекания и эффективность ультразвуковой очистки, является амплитуда колебаний источника звука. При очистке в высокоамплитудном режиме ( 10-12 мкм) наряду с акустической кавитацией появляются направленные гидродинамические потоки. Они играют определяющую роль в процессе выноса загрязнений из зоны обработки. Повышение амплитуды колебаний приводит к росту скорости гидродинамических потоков и увеличивает скорость очистки. Однако в ряде случаев при наличии загрязнений, имеющих прочные механические и химические связи с очищаемой поверхностью деталей, процесс ультразвуковой очистки даже в высокоамплитудном режиме протекает длительное время или не всегда дает положительный результат. Использование в заявляемом способе частиц из термопластичных полимерных материалов, плотность которых сравнима с плотностью моющих растворов, является наиболее целесообразным, так как только в этом случае частицы материала будут увлекаться и двигаться со скоростью, близкой к скорости гидродинамических потоков. Это позволяет с помощью потоков доставлять частицы материала к очищаемой поверхности, ударяясь о которую, частицы будут способствовать ускорению процесса разрушения загрязнений и в последующем выносу их из зоны очистки. Наряду с этим, обладая относительно невысокой твердостью, полимерные частицы не повреждают очищаемую поверхность. Введение в жидкую среду частиц других материалов, плотность которых, например, в 1,5 раза больше или меньше плотности жидкости, приведет к тому, что они будут соответственно оседать на дно ванны или находиться над поверхностью жидкости, т.е. они не будут участвовать в процессе очистки. Большое влияние на производительность процесса ультразвуковой очистки оказывает количество частиц полимера, одновременно участвующих в процессе. Использование большого количества полимерных частиц, например больше 0,2 мас. ч. от массы жидкости, приведет к экранному эффекту, препятствующему распространению ультразвука в глубь рабочего объема. В то же время, если количество полимерных частиц будет менее 0,02 мас. ч. от массы жидкой среды, это приведет к резкому снижению эффективности процесса очистки, так как уменьшится число частиц, участвующих в разрушении и выносе загрязнений. Наряду с термопластичными полимерными материалами для ультразвуковой очистки могут использоваться и другие материалы, плотность которых близка к плотности моющего раствора, например частицы древесины. Заявляемый способ осуществляется следующим образом. 2 14643 1 2011.08.30 Пример 1. Предварительно приготавливают жидкую среду путем получения водного раствора моющего средства ПРИМАЛЮКС (ТУ РБ 37430824.002-97) с плотностью раствора 0,99 г/см 3. Затем в раствор вводят частицы (гранулы) термопластичного полимерного материала полистирола 525 (ГОСТ 20282-86) плотностью 1,05 г/см 3 в количестве 0,2 мас. ч. от массы жидкости. Установку, оснащенную стержневой трехполуволновой колебательной системой, питаемую от ультразвукового генератора мощностью 1,0 кВт и частотой колебаний 21,6 кГц, заполняют приготовленной жидкой средой. Под излучатель помещают фильтрующий элемент масляного фильтра ЭФМС 100/35-0,1 тепловоза 2 ТЭ 10 М, поверхность которого загрязнена эксплуатационными углеродистыми отложениями. Расстояние между рабочим торцом излучателя и поверхностью детали устанавливают равным 20 мм. Амплитуду колебаний торца излучателя при этом задают равной 25 мкм. В жидкой среде возбуждают ультразвуковые колебания. Происходит очистка фильтрующего элемента от загрязнений. Продолжительность процесса очистки составляет 2,5 мин. Пример 2. Предварительно приготавливают жидкую среду путем получения водного раствора моющего средства ПРИМАЛЮКС (ТУ РБ 37430824.002-97) с плотностью раствора 0,99 г/см 3. Затем в раствор вводят частицы (гранулы) термопластичного полимерного материала полипропилена 210-030 (ГОСТ 26996-86) плотностью 0,91 г/см 3 в количестве 0,02 мас. ч от массы жидкости. Установку, оснащенную стержневой трехполуволновой колебательной системой, питаемую от ультразвукового генератора мощностью 1,0 кВт и частотой колебаний 21,6 кГц, заполняют приготовленной жидкой средой. Под излучатель в жидкую среду помещают фильтрующий элемент масляного фильтра ЭФМС 100/35-0,1 тепловоза 2 ТЭ 10 М, поверхность которого загрязнена эксплуатационными углеродистыми отложениями. Расстояние между рабочим торцом излучателя и поверхностью детали устанавливают равным 20 мм. Амплитуду колебаний торца излучателя при этом задают равной 25 мкм. В жидкой среде возбуждают ультразвуковые колебания. Происходит очистка фильтрующего элемента от загрязнений. Продолжительность процесса очистки составляет 2,5 минуты. Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить эффективность процесса ультразвуковой очистки, расширить номенклатуру разрушаемых поверхностных загрязнений за счет введения в очищаемую среду частиц термопластичного полимерного материала. Применение гранул, вводимых непосредственно в зону обработки, позволяет повысить эффективность процесса за счет создания зоны с жестким технологическим режимом. При этом в процесс ультразвуковой очистки вовлечены не только механизмы кавитационного воздействия, но и механизмы механического воздействия полимерных частиц на очищаемый объект, вызывающие разрушение загрязнений и их последующий вынос из зоны очистки. Все это свидетельствует о достижении высокого технического результата и возможности промышленной применимости способа. Источники информации 1.787119, 1980. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3

МПК / Метки

МПК: B08B 3/12

Метки: очистки, способ, ультразвуковой, высокоамплитудной

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/3-14643-sposob-vysokoamplitudnojj-ultrazvukovojj-ochistki.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Способ высокоамплитудной ультразвуковой очистки</a>

Похожие патенты