Ультрадыбыстық ваннаның жұмыс принципі - өндірісте немесе үйде қалай таңдауға және пайдалануға болады. Тазалау ерітіндісін қашан ауыстыру керек? Тиімді тазалау: қарапайым, арзан және тиімді

14.10.2021Тақырып: Төлем

Ультрадыбыстың әсерімен сұйық ортада өтетін барлық технологиялық процестердің ішінде қатты заттардың беттерін тазалау ең көп қолдануды алды.

Ультрадыбыстық тазалау- ультрадыбыстық тербелістердің әсерінен сұйықтықта пайда болатын сызықты емес әсерлерді қолдануға негізделген тазалау әдісі. Осы әсерлердің ішінде кавитация басты маңызға ие. Басқа әсерлер: акустикалық токтар, дыбыс қысымы, дыбыс капиллярлық әсері.

Кавитацияайнымалы дыбыс қысымында қол жетімді созылу фазасында ультрадыбыстық өрісте қуыстар мен көпіршіктердің пайда болу процесі деп аталады. Қысу фазасында бұл қуыстар мен көпіршіктер шөгеді.

Кавитация бірқатар физикалық және химиялық процестерді жеделдетеді. Кавитацияның ерекше тиімділігінің себебі, көпіршіктердің ыдырауы тазартылатын бетінде басталады. Кавитация өте жоғары лездік гидростатикалық қысымның пайда болуымен бірге жүреді, олар тазартылатын бетке жабысатын кір бөлшектерін жұлып тастайды.

Кавитация ультрадыбыстық өріс қарқындылығының белгілі бір мәнінде сұйықтықта пайда болатын ысқырықты шу ретінде естіледі.

Жуу ерітінділеріне ультрадыбыстық тербелістерді енгізу тазалау процесін жылдамдатуға ғана емес, сонымен қатар көбірек алуға мүмкіндік береді. жоғары дәрежебетінің тазалығы. Бұл жағдайда көп жағдайда өрт қауіпті және улы органикалық еріткіштерді алып тастауға және техникалық жуғыш заттардың тек сулы ерітінділерін пайдалануға болады. Бұл жұмысшылардың еңбек жағдайының жақсаруына, өндіріс мәдениетінің артуына әкеліп соғатыны сөзсіз, сонымен қатар экологиялық қауіпсіздік мәселелерін ішінара шешуге мүмкіндік береді.

Ультрадыбыс өнімдер мен бөлшектерді өндіру кезінде де, оларды пайдалану кезінде де пайда болатын ластаушы заттардан тазарту үшін қолданылады. Ультрадыбыстық тазалау әсіресе жабынды жағу алдында бетті дайындауда және өнімдердегі күрделі қуыстар мен арналарды тазалау кезінде пайдалы.

Ультрадыбыстық сымдарды, металл таспаларды, саптамаларды, кабельдерді және т.б. тазалау үшін кеңінен қолданылады. Технологияның арнайы қолданбалары үшін ультрадыбыстық тазалауұнтақтарды, радиоактивті ластанған беттерді тазалауды, керамикалық сүзгілерді регенерациялауды жатқызуға болады.

Ультрадыбыстық тазалаудың тиімділігі көптеген параметрлерді, соның ішінде жуу сұйықтығының физика-химиялық қасиеттерін таңдауға байланысты. Ерітінділерді дұрыс таңдау үшін ластаушы заттардың табиғатын ескеру қажет: олардың тазаланатын бетке адгезия дәрежесі, тазалау ерітіндісімен химиялық әрекеттесу, микросоққыларға төтеп беру қабілеті (кавитацияға төзімділік). ). Ластаушы заттардың алдын ала жіктелуі қандай белгілер бойынша оларды жер бетінен жою оңайырақ екенін анықтау үшін маңызды. Бұл мүмкіндікті анықтай отырып, дұрыс ультрадыбыстық тазалау технологиясын таңдауға болады (тазалау құралдары мен дыбыс өрісінің параметрлері).

Ластану сипатын және олардың жер бетімен байланыс сипатын ескере отырып, ластанудың келесі негізгі түрлері бөлінеді:

Бейорганикалық ластану:

бетімен механикалық әлсіз байланысқан (шаң, үгінділер, металл және металл емес жоңқалар, күйе және т.б.);
бетіне механикалық түрде карикатураланған (абразивті дәндер, минералды немесе металл бөлшектері);
бетінде тұндырылған (тұзды ванналарда өңдеуден кейінгі тұз қыртысы, қақ және т.б.).

Органикалық немесе органикалық байланыстырылған ластаушылар мен жабындар:

бетімен механикалық әлсіз байланысқан (шаң, пластик үгінділер мен жоңқалар, күйе, көмір, кокс);
бетіне адгезияның төмен дәрежесімен (майлы және майлы қабықшалар мен майлау материалдары, тегістеу, жылтырату және тегістеу пасталары);
бетіне мықтап жабыстырылады (шайыр, лак, желім, бояу және т.б.).

Ультрадыбыстық тазалауға арналған жабдық

Ультрадыбыстық тазалау үшін тазартылатын бетке жанасатын тазалау сұйықтығы бар контейнер және ультрадыбыстық тербеліс көзі қажет. ультрадыбыстық эмитент... Ультрадыбыстық түрлендіргіштің беті көбінесе мұндай эмитент ретінде әрекет етеді. Сондай-ақ түрлендіргішті резервуардың қабырғасына немесе эмиттерге айналатын тазартылатын нысанға бекітетін опциялар бар.

Ультрадыбыстық тазалау үшін қолданылатын жабдық түрлері:

Жеке бөліктерді ультрадыбыстық тазалауға арналған ең көп таралған және әртүрлі құрылғылар - ультрадыбыстық ванналар. Біз әртүрлі өлшемдегі (0,6-дан 19 000 литрге дейін) және пішіндегі ванналарды шығарамыз. Мақсатына байланысты ванналар әртүрлі қосымша жабдықтармен жабдықталуы мүмкін: жылыту, таймер, толып кету қалтасы, ағынды тазалау, жуу ерітіндісінің айналымы және сүзгілеуі және т.б.

Бір ультрадыбыстық эмитенті бар шағын ванналар: UZV-1, UZV-1.1.
Бірнеше эмитенттері бар шағын ванналар, автоматты жылыту және таймер: UZV-2, UZV-4, UZV-7.
Қалталы моншалар: МО-46, МО-55, МО-197, МО-229, МО-207.
Қосымша ағынды тазалауы бар ванналар: МО-12.
Үлкен және өте үлкен заттарды тазалауға арналған ванналар: МО-21, МО-92, МО-93.
Бүріккіш саптамаларды, плунжер втулкаларын және т.б. тазалауға арналған арнайы ванналар.

Ультрадыбыстық модульдер қолданыстағы жуу жабдығын жақсарту үшін қолданылады. Оларды контейнерлерге салуға, оларға батыруға немесе сұйықтықтың бетінде қалқып тұруға болады.

Ұзын өнімдерді (сым, таспа, құбырлар) тазалау үшін біз өндірістік желілерге салуға болатын арнайы қондырғыларды ұсынамыз (

УЗИ дегеніміз не?

Ультрадыбыстық (АҚШ) - жиілігі 15 ... 20 кГц жоғары болатын серпімді тербелістер мен толқындар. Ультрадыбыстық жиіліктер аймағының төменгі шекарасы, оны естілетін дыбыс аймағынан бөлетін, адамның есту қабілетінің субъективті қасиеттерімен анықталады және шартты болып табылады. Жоғарғы шек тек материалдық ортада ғана таралатын серпімді толқындардың физикалық табиғатына байланысты, яғни толқын ұзындығы газдардағы молекулалардың орташа еркін жүру жолынан немесе сұйықтардағы атомаралық қашықтықтардан әлдеқайда үлкен болған жағдайда. қатты заттарО. Сондықтан газдарда ультрадыбыстық жиіліктердің жоғарғы шегі дыбыс толқынының ұзындығы мен молекулалардың еркін жолының шамамен теңдігі шартынан анықталады. Қалыпты қысымда ол 10 9 Гц. Сұйықтар мен қатты денелерде шешуші фактор толқын ұзындығының атомаралық қашықтыққа теңдігі болып табылады, ал кесу жиілігі 10 12 -10 13 Гц жетеді. Толқын ұзындығы мен жиілігіне байланысты ультрадыбыстық сәулеленудің, қабылдаудың, таралудың және қолданудың өзіндік ерекшеліктері бар, сондықтан ультрадыбыстық жиіліктер аймағын үш қосалқы аймаққа бөлу ыңғайлы:

Төмен - 1,5–10 ... 10 5 Гц;

Орташа - 10 5 ... 10 7 Гц;

Жоғары - 10 7 ... 10 9 Гц.

Жиілігі 1 · 10 8 ... 1 · 10 13 Гц болатын серпімді толқындарды әдетте гипердыбыс деп атайды.

Дыбыс толқынының теориясы

Ультрадыбыстық серпімді толқындар ретінде

Ультрадыбыстық толқындар өзінің табиғаты бойынша естілетін диапазондағы серпімді толқындардан, сондай-ақ инфрадыбыстық толқындардан ерекшеленбейді.

Ультрадыбыстың таралуы кез келген жиілік диапазонындағы акустикалық толқындарға тән негізгі заңдарға бағынады, әдетте дыбыс толқындары деп аталады. Олардың таралуының негізгі заңдарына әр түрлі орталар шекарасында дыбыстың шағылысу және сыну заңдылықтары, ортада кедергілер мен біртекті емес және шекаралардағы біркелкі емес болған кезде дыбыстың дифракциясы мен шашырауы, шектелген ортада толқын өткізгіштің таралу заңдары жатады. ортаның аймақтары.

Ультрадыбыстың спецификалық ерекшеліктері

Ультрадыбыстың физикалық табиғаты және оның таралуының негізгі заңдылықтары кез келген жиілік диапазонындағы дыбыс толқындарымен бірдей болғанымен, оның ғылым мен техникадағы маңызын анықтайтын бірқатар ерекше белгілер бар. Олар оның салыстырмалы түрде жоғары жиіліктеріне және сәйкесінше шағын толқын ұзындығына байланысты.

Сонымен, жоғары ультрадыбыстық жиіліктер үшін толқын ұзындықтары:

Ауада - 3,4⋅10 -3 ... 3,4⋅10 -5 см;

Суда - 1,5⋅10 -2 ... 1,5⋅10 -4 см;

Болатта - 1⋅10 -2 ... 1⋅10 -4 см.

Ультрадыбыстық толқындардың (USW) мәндеріндегі мұндай айырмашылық олардың әртүрлі орталарда таралу жылдамдығының әртүрлілігіне байланысты. Төмен жиілікті аймақ үшін ультрадыбыстық толқын ұзындығы көп жағдайда бірнеше сантиметрден аспайды және диапазонның төменгі шекарасына жақын жерде қатты денелерде бірнеше ондаған сантиметрге жетеді.

USW төмен жиілікті толқындарға қарағанда әлдеқайда жылдам ыдырайды, өйткені дыбысты жұту коэффициенті (бірлік қашықтыққа) жиіліктің квадратына пропорционал.

Ультрадыбыстың тағы бір маңызды ерекшелігі - діріл ығысуының салыстырмалы түрде аз амплитудаларында жоғары қарқындылық мәндерін алу мүмкіндігі, өйткені берілген амплитудада қарқындылық жиіліктің квадратына тікелей пропорционалды. Діріл ығысуының амплитудасы іс жүзінде акустикалық эмитенттердің күшімен шектеледі.

Ультрадыбыстық өрістегі ең маңызды сызықтық емес әсер кавитация болып табылады - бумен, газбен немесе олардың қоспасымен толтырылған пульсирленген көпіршіктердің массасының сұйықтықта пайда болуы. Көпіршіктердің күрделі қозғалысы, олардың құлауы, бір-бірімен қосылуы және т.б., сұйықтықта қысу импульстары (микрошок толқындары) және микроағындар тудырады, ортаның жергілікті қызуын, иондануын тудырады. Бұл әсерлер затқа әсер етеді: сұйықтықтағы қатты заттардың бұзылуы орын алады (кавитациялық эрозия), әртүрлі физикалық және химиялық процестер басталады немесе жеделдетіледі (1-сурет).

Күріш. бір

Кавитацияның пайда болу шарттарын өзгерту арқылы әртүрлі кавитация әсерлерін күшейтуге немесе әлсіретуге болады. Мысалы, ультрадыбыстық жиіліктің жоғарылауымен микроағындардың рөлі артады және кавитациялық эрозия төмендейді, сұйықтықтағы гидростатикалық қысымның жоғарылауымен микрошок әсерлерінің рөлі артады. Жиіліктің жоғарылауы әдетте кавитацияның басталуына сәйкес келетін шекті қарқындылық мәнінің жоғарылауына әкеледі, ол сұйықтық түріне, оның газ құрамына, температурасына және т.б. байланысты. Төмен жиілікті ультрадыбыстық диапазондағы су үшін атмосфералық қысымол әдетте 0,3-1 Вт / см 3 құрайды.

Ультрадыбыстың көздері

Табиғатта ультрадыбыс көптеген табиғи шуларда (желдің, сарқыраманың, жаңбырдың шуында, теңіз суымен домалап жатқан қиыршық тастардың шуында, найзағай разрядтарымен бірге жүретін дыбыстарда және т.б.), сондай-ақ дүние жүзінде кездеседі. оны эхолокация және байланыс үшін пайдаланатын жануарлардың саны.

RAS зерттеуде қолданылатын техникалық ультрадыбыстық эмитенттерді және олардың техникалық қолданылуын екі топқа бөлуге болады. Біріншісіне эмитент-генераторлар (ысқырғыштар) жатады. Олардағы тербелістер тұрақты ағынның – газ немесе сұйықтық ағынының жолында кедергілердің болуына байланысты қозғалады. Эмитенттердің екінші тобы - электроакустикалық түрлендіргіштер: олар бұрыннан берілген электрлік тербелістерді қоршаған ортаға акустикалық толқындарды шығаратын қатты дененің механикалық тербелістеріне айналдырады.

Ультрадыбысты қолдану

Ультрадыбыстың әртүрлі мүмкіндіктері қолданылатын бірнеше қолдануды шартты түрде үш бағытқа бөлуге болады. Біріншісі РАС арқылы ақпаратты алумен, екіншісі – затқа белсенді әсер етумен, ал үшіншісі – сигналдарды өңдеумен және берумен байланысты (бағыттар олардың тарихи қалыптасу ретімен берілген).

Ультрадыбыстық тазалау принциптері

Ультрадыбыстың сұйықтықтардағы заттар мен процестерге әсер етуінде негізгі рөлді кавитация атқарады. Ең көп қолданылатын ультрадыбыстық технологиялық процесс кавитацияға негізделген - қатты заттардың беттерін тазалау. Ластану сипатына байланысты микрошок әсерлері, микроағындар және қыздыру сияқты кавитацияның әртүрлі көріністері үлкен немесе азырақ маңызды болуы мүмкін. Дыбыс өрісінің параметрлерін, жуу сұйықтығының физика-химиялық қасиеттерін, оның газдық құрамын, сыртқы факторларды (қысым, температура) таңдай отырып, ластану түріне байланысты оны оңтайландырып, тазалау процесін кең ауқымда басқаруға болады. және тазартылатын бөлшектердің түрі. Тазалаудың бір түрі ультрадыбыстық өрісте өрнектеу болып табылады, мұнда ультрадыбыстық әсер күшті химиялық реагенттердің әрекетімен біріктіріледі. Ультрадыбыстық металдандыру және дәнекерлеу шын мәнінде біріктірілетін немесе металдандырылатын беттерді ультрадыбыстық тазалауға (соның ішінде оксидті пленкадан) негізделген. Пісіруді тазалау (2-сурет) балқытылған металдағы кавитациядан туындайды. Бұл жағдайда тазарту дәрежесінің жоғары болғаны сонша, қалыпты жағдайда дәнекерлеуге болмайтын материалдардың қосылыстары түзіледі, мысалы, алюминий басқа металдармен, әртүрлі металдар шыны, керамика, пластмассалармен.

Күріш. 2

Тазалау және металдандыру процестерінде тазартқыш ерітіндінің немесе балқыманың ең кішкентай жарықтар мен тесіктерге енуін қамтамасыз ететін дыбыс-капиллярлық әсер де маңызды.

Тазалау және жуу механизмдері

Тазалау көп жағдайда қоспаларды ерітуді (ерітілген тұздар жағдайында), қырып алуды (ерімейтін тұздар жағдайында) немесе екеуін де ерітуді және қырып алуды (майлы қабықшалар қабатында бекітілген ерімейтін бөлшектер сияқты) қажет етеді. . Ультрадыбыстық энергияның механикалық әсерлері ерітуді жеделдету үшін де, тазартылатын бетінен бөлшектерді бөлу үшін де пайдалы болуы мүмкін. Ультрадыбысты шаю процесінде де тиімді пайдалануға болады. Жуғыш заттардың қалдықтары ультрадыбыстық шаю арқылы тез жойылуы мүмкін.

Ластаушы заттарды еріту арқылы жою кезінде еріткіш ластаушы қабықпен байланысып, оны жоюы керек (3-сурет, а). Еріткіш ластануды еріткендіктен, еріткіш – ластану шекарасында еріткіште ластанудың қаныққан ерітіндісі пайда болады және ластану бетіне жаңа ерітінді жеткізілмейтіндіктен еру тоқтайды (3-сурет, б).

Күріш. 3

Ультрадыбыстық әсер қаныққан еріткіш қабатын бұзады және ластану бетіне жаңа ерітіндінің жеткізілуін қамтамасыз етеді (Cурет 3, в). Бұл әсіресе баспа платалары мен электронды модульдер сияқты синустардың лабиринті және беткі рельефі бар «тұрақты емес» беттерде тазалау кезінде тиімді.

Кейбір ластаушы заттар иондық байланыс пен адгезия күштерімен бетіне қатты жабысқан ерімейтін бөлшектердің қабаты болып табылады. Тарту күштерін бұзу және кейіннен жою үшін оларды тазарту ортасының көлеміне беру үшін осы бөлшектерді бетінен бөліп алу жеткілікті. Кавитациялық және акустикалық ағындар бетінен шаң сияқты ластаушы заттарды жұлып, жуып, алып тастайды (Cурет 4).

Күріш. 4

Ластану, әдетте, көп компонентті және кешенде еритін және ерімейтін компоненттер болуы мүмкін. Ультрадыбыстың әсері кез келген құрамдас бөліктерді эмульсиялайды, яғни оларды жуу ортасына өткізеді және онымен бірге өнімдердің бетінен жояды.

Ультрадыбыстық энергияны тазалау жүйесіне енгізу үшін ультрадыбыстық генератор, генератордың электр энергиясын ультрадыбыстық сәулеленуге түрлендіргіш және акустикалық қуат өлшегіш қажет.

Электрлік ультрадыбыстық генератор тордан электр энергиясын ультрадыбыстық жиілікте электр энергиясына түрлендіреді. Бұл белгілі әдістермен жасалады және ерекшелігі жоқ. Дегенмен, шығыс айнымалы полярлықтың тікбұрышты импульстары болған кезде цифрлық генерациялау техникасын қолданған дұрыс (5-сурет). Мұндай генераторлардың тиімділігі 100% -ға жақын, бұл процестің энергияны тұтыну мәселесін шешуге мүмкіндік береді. Тіктөртбұрышты толқын пішінін пайдалану гармонияға бай акустикалық сәулеленуге әкеледі. Көп жиілікті тазалау жүйесінің артықшылықтары тазалау ортасының көлеміндегі кедергі түйіндерінде «өлі» аймақтардың пайда болмауында. Сондықтан көп жиілікті ультрадыбыстық сәулелену ультрадыбыстық ваннаның кез келген аймағында тазалау объектісін іс жүзінде анықтауға мүмкіндік береді.

Күріш. 5

«Өлі» аймақтардан құтылудың тағы бір әдісі - сыпырылған генераторды пайдалану (Cурет 6). Бұл жағдайда интерференциялық өрістің түйіндері мен антитүйіндері сәулеленусіз тазалауға арналған аумақтарды қалдырмай, тазалау жүйесінің әртүрлі нүктелеріне ауысады. Бірақ мұндай генераторлардың тиімділігі салыстырмалы түрде төмен.

Күріш. 6

Ультрадыбыстық түрлендіргіштердің екі жалпы түрі бар: магнитостриктивтік және пьезоэлектрлік. Олардың екеуі де электр энергиясын механикалық энергияға түрлендіру бойынша бірдей тапсырманы орындайды.

Магнитострикциялық түрлендіргіштер (7-сурет) кейбір материалдар айнымалы магнит өрісінде сызықтық өлшемдерін өзгертетін магнитострикция әсерін пайдаланады.

Күріш. 7

Ультрадыбыстық генератордың электр энергиясы алдымен магнитостриктордың орамасы арқылы айнымалы магнит өрісіне айналады. Айнымалы магнит өрісі, өз кезегінде, магниттік өрістің жиілігімен уақыт бойынша магнит тізбегінің деформациясы салдарынан ультрадыбыстық жиіліктің механикалық тербелістерін тудырады. Магнитостриктивтік материалдар электромагниттер сияқты әрекет ететіндіктен, олардың деформация тербелістерінің жиілігі магниттік, демек, электр өрісінің жиілігінен екі есе көп.

Электромагниттік түрлендіргіштер құйынды токтар үшін энергия шығындарының жоғарылауымен және жиіліктің жоғарылауымен магниттелудің кері өзгеруімен сипатталады. Сондықтан қуатты магнитостриктивтік түрлендіргіштер 20 кГц-тен жоғары жиіліктерде сирек қолданылады. Пьезотүрлендіргіштер, керісінше, мегагерц диапазонында жақсы сәуле шығара алады. Магнитостриктивтік түрлендіргіштер әдетте пьезоэлектрлік аналогтарына қарағанда тиімділігі төмен. Бұл, ең алдымен, магнитостриктивтік түрлендіргіш энергияның қос түрленуін қажет ететіндігімен түсіндіріледі: электрліктен магниттікке, содан кейін магниттіктен механикалыққа. Энергияның жоғалуы әр түрлендіруде болады. Бұл магнитострикторлардың тиімділігін төмендетеді.

Пьезотүрлендіргіштер (8-сурет) пьезоэлектрлік әсерді қолдану арқылы электр энергиясын тікелей механикалық энергияға түрлендіреді, онда кейбір материалдар (пьезоэлектриктер) электр өрісі әсер еткенде сызықтық өлшемдерін өзгертеді. Бұрын пьезоэлектрлік эмитенттер табиғи кварц кристалдары және синтезделген барий титанаты сияқты пьезоэлектрлік материалдарды пайдаланды, олар нәзік және тұрақсыз, сондықтан сенімсіз болды. Қазіргі түрлендіргіштерде берік және жоғары тұрақты керамикалық пьезоэлектрлік материалдар қолданылады. Бүгінгі таңда ультрадыбыстық тазалау жүйелерінің басым көпшілігі пьезоэлектрлік әсерді пайдаланады.

Күріш. сегіз

Ультрадыбыстық тазалауға арналған жабдық

Қолданылатын ультрадыбыстық тазалау жабдықтарының ауқымы өте кең: стоматологиядағы, зергерлік дүкендердегі, электроника өнеркәсібіндегі шағын үстел үсті модульдерден бастап, бірқатар өнеркәсіптік қолданбаларда көлемі бірнеше мың литр болатын үлкен жүйелерге дейін.

Дұрыс таңдау қажетті құрал-жабдықтарультрадыбыстық тазалаудың сәттілігі үшін өте маңызды. Ең қарапайым ультрадыбыстық тазалау қолданбасы қыздырылған жуу сұйықтығын қажет етуі мүмкін. Неғұрлым күрделі тазарту жүйелері ванналардың үлкен санын талап етеді, олардың соңғысы тазартылған немесе ионсыздандырылған сумен толтырылуы керек. Ең үлкен жүйелер суасты ультрадыбыстық түрлендіргіштерді пайдаланады, олардың комбинациясы кез келген көлемдегі ванналарды сәулелендіреді. Олар максималды икемділікті және пайдалану мен техникалық қызмет көрсетудің қарапайымдылығын қамтамасыз етеді. Ультрадыбыстық ванналаржылытылатын жуғыш зат ерітіндісі көбінесе зертханаларда, медицинада, зергерлік бұйымдарда қолданылады.

Ауқымды өндірісте қолданылатын ультрадыбыстық тазалау желілері (9-сурет) бір ғимаратта электр ультрадыбыстық генераторларды, ультрадыбыстық түрлендіргіштерді, ванналарда өңделетін объектілерді жылжытуға арналған көлік жүйесін және басқару жүйесін біріктіреді.