Parimi i funksionimit të një banjë tejzanor - si të zgjidhni dhe përdorni në prodhim ose në shtëpi. Kur duhet të zëvendësohet solucioni i pastrimit? Pastrim efektiv: i thjeshtë, i lirë dhe efektiv

14.10.2021Titulli: Pagesa

Ndër të gjitha proceset teknologjike që ndodhin në media të lëngëta me efektin e ultrazërit, pastrimi i sipërfaqeve të lëndëve të ngurta ka marrë aplikimin më të madh.

Pastrim me ultratinguj- një metodë pastrimi e bazuar në përdorimin e efekteve jolineare që lindin në një lëng nën veprimin e dridhjeve tejzanor. Ndër këto efekte, kavitacioni është i një rëndësie parësore. Efekte të tjera: rrymat akustike, presioni i zërit, efekti kapilar i zërit.

Kavitacioni quhet procesi i formimit të zgavrave dhe flluskave në një fushë tejzanor gjatë fazës së shtrirjes, e cila është e disponueshme në një presion të alternuar të zërit. Gjatë fazës së kompresimit, këto zgavra dhe flluska shemben.

Kavitacioni përshpejton një sërë procesesh fizike dhe kimike. Arsyeja për efikasitetin e jashtëzakonshëm të kavitacionit është se rënia e flluskave fillon në sipërfaqen që do të pastrohet. Kavitacioni shoqërohet me shfaqjen e presioneve hidrostatike të menjëhershme shumë të larta, të cilat shkëputin grimcat e papastërtive që ngjiten në sipërfaqen e pastruar.

Kavitacioni dëgjohet si një zhurmë fërshëllimë e krijuar në një lëng në një vlerë të caktuar të intensitetit të fushës tejzanor.

Futja e dridhjeve tejzanor në solucionet e larjes lejon jo vetëm përshpejtimin e procesit të pastrimit, por edhe marrjen e më shumë shkallë të lartë pastërtia e sipërfaqes. Në këtë rast, në shumicën e rasteve, është e mundur të përjashtohen tretësit organikë të rrezikshëm dhe toksikë nga zjarri dhe të përdoren ekskluzivisht zgjidhje ujore të detergjenteve teknikë. Kjo padyshim çon në një përmirësim të kushteve të punës së punëtorëve, një rritje të kulturës së prodhimit, dhe gjithashtu lejon që të zgjidhen pjesërisht çështjet e sigurisë mjedisore.

Ultratingulli përdoret për pastrimin nga ndotësit që lindin si gjatë prodhimit të produkteve dhe pjesëve, ashtu edhe gjatë funksionimit të tyre. Pastrimi me ultratinguj është veçanërisht i dobishëm në përgatitjen e sipërfaqes përpara aplikimit të veshjes dhe gjatë pastrimit të zgavrave komplekse dhe kanaleve në produkte.

Ekografia përdoret gjerësisht për pastrimin e telave, shiritave metalikë, grykave, kabllove, etj. Për aplikime të veçanta të teknologjisë pastrim me ultratinguj mund t'i atribuohet pastrimit të pluhurave, sipërfaqeve të kontaminuara me radioaktive, rigjenerimit të filtrave qeramikë.

Efektiviteti i pastrimit me ultratinguj varet nga zgjedhja e shumë parametrave, duke përfshirë vetitë fiziko-kimike të lëngut larës. Për zgjedhjen e duhur të zgjidhjeve, është e nevojshme të merret parasysh natyra e ndotësve: shkalla e ngjitjes së tyre në sipërfaqen që do të pastrohet, ndërveprimi kimik me tretësirën e pastrimit, aftësia për t'i bërë ballë ngarkesave mikro-goditje (rezistenca ndaj kavitacionit ). Klasifikimi paraprak i ndotësve është i rëndësishëm për të përcaktuar se cila nga shenjat është më e lehtë për t'i hequr ato nga sipërfaqja. Pasi të keni përcaktuar këtë veçori, mund të zgjidhni teknologjinë e duhur të pastrimit me ultratinguj (parametrat e mediave të pastrimit dhe fushës së zërit).

Duke marrë parasysh natyrën e ndotjes dhe natyrën e lidhjes së tyre me sipërfaqen, dallohen llojet e mëposhtme kryesore të ndotjes:

Ndotja inorganike:

të lidhura mekanikisht dobët në sipërfaqe (pluhur, tallash, ashkël metalike dhe jometalike, blozë, etj.);
karikaturuar mekanikisht në sipërfaqe (kokrra gërryese, grimca minerale ose metalike);
të depozituara në sipërfaqe (korja e kripës pas trajtimit në banjot me kripë, luspa etj.).

Ndotës dhe veshje të lidhura organike ose organike:

të lidhura mekanikisht dobët në sipërfaqe (pluhur, tallash dhe ashkla plastike, blozë, qymyr, koks);
me një shkallë të ulët ngjitjeje në sipërfaqe (filma dhe lubrifikantë me yndyrë dhe vaj, pasta bluarëse, lustruese dhe mbuluese);
ngjitur fort në sipërfaqe (rrëshirë, llak, ngjitës, bojë, etj.).

Pajisjet e pastrimit me ultratinguj

Pastrimi me ultratinguj kërkon një enë me një lëng pastrimi në kontakt me sipërfaqen që do të pastrohet dhe një burim dridhjesh tejzanor, i quajtur emetues tejzanor... Sipërfaqja e transduktorit tejzanor më së shpeshti vepron si një emetues i tillë. Ekzistojnë gjithashtu opsione kur transduktori ngjitet në murin e rezervuarit ose në objektin që do të pastrohet, të cilët bëhen emetues.

Llojet e pajisjeve të përdorura për pastrimin me ultratinguj:

Pajisjet më të zakonshme dhe të larmishme për pastrimin me ultratinguj të pjesëve individuale janë banjot tejzanor. Prodhojmë vaska me përmasa të ndryshme (nga 0,6 deri në 19000 litra) dhe forma. Në varësi të qëllimit, banjat mund të pajisen me një sërë pajisjesh shtesë: ngrohje, kohëmatës, xhep i tejmbushjes, pastrim me avion, qarkullim dhe filtrim të tretësirës larëse, etj.

Banja të vogla me një emetues tejzanor: UZV-1, UZV-1.1.
Banja të vogla me disa emetues, ngrohje automatike dhe një kohëmatës: UZV-2, UZV-4, UZV-7.
Banja me xhepa përmbytjeje: MO-46, MO-55, MO-197, MO-229, MO-207.
Banja me pastrim shtesë me avion: MO-12.
Banja për pastrimin e sendeve të mëdha dhe shumë të mëdha: MO-21, MO-92, MO-93.
Banja speciale për pastrimin e grykave të spërkatjes, tufave të pistës etj.

Modulet tejzanor përdoren për të përmirësuar pajisjet ekzistuese të larjes. Ato mund të futen në kontejnerë, të zhyten në to ose të notojnë në sipërfaqen e një lëngu.

Për pastrimin e produkteve të gjata (tela, shirit, tuba), ne ofrojmë instalime speciale që mund të ndërtohen në linjat e prodhimit (

Çfarë është ultratingulli?

Ultratinguj (SHBA) - dridhje dhe valë elastike, frekuenca e të cilave është më e lartë se 15 ... 20 kHz. Kufiri i poshtëm i rajonit të frekuencave tejzanor, duke e ndarë atë nga rajoni i tingullit të dëgjueshëm, përcaktohet nga vetitë subjektive të dëgjimit njerëzor dhe është i kushtëzuar. Kufiri i sipërm është për shkak të natyrës fizike të valëve elastike, të cilat mund të përhapen vetëm në një mjedis material, domethënë, me kusht që gjatësia e valës të jetë shumë më e madhe se rruga mesatare e lirë e molekulave në gaze ose distancat ndëratomike në lëngje dhe të ngurta Oh. Prandaj, në gazra, kufiri i sipërm i frekuencave tejzanor përcaktohet nga kushti i barazisë së përafërt të gjatësisë së valës së zërit dhe shtegut të lirë të molekulave. Në presion normal, është 10 9 Hz. Në lëngjet dhe trupat e ngurtë, faktori vendimtar është barazia e gjatësisë së valës me distancat ndëratomike, dhe frekuenca e ndërprerjes arrin 10 12 -10 13 Hz. Në varësi të gjatësisë së valës dhe frekuencës, ultratingulli ka veçori specifike të rrezatimit, marrjes, përhapjes dhe aplikimit, prandaj, është i përshtatshëm të ndahet rajoni i frekuencave tejzanor në tre nënrajone:

E ulët - 1,5–10 ... 10 5 Hz;

Mesatarja - 10 5 ... 10 7 Hz;

E lartë - 10 7 ... 10 9 Hz.

Valët elastike me frekuenca 1 · 10 8 ... 1 · 10 13 Hz quhen zakonisht hipertinguj.

Teoria e valëve të zërit

Ultratingulli si valë elastike

Valët tejzanor për nga natyra e tyre nuk ndryshojnë nga valët elastike të diapazonit të dëgjueshëm, si dhe nga valët infrasonike.

Përhapja e ultrazërit u bindet ligjeve bazë të përbashkëta për valët akustike të çdo diapazoni të frekuencës, që zakonisht quhen valë zanore. Ligjet bazë të përhapjes së tyre përfshijnë ligjet e reflektimit dhe thyerjes së zërit në kufijtë e mediave të ndryshme, difraksionin dhe shpërndarjen e tingullit në prani të pengesave dhe inhomogjeniteteve në mjedis dhe parregullsive në kufij, ligjet e përhapjes së valëve në kufij. zonat e mediumit.

Karakteristikat specifike të ultrazërit

Megjithëse natyra fizike e ultrazërit dhe ligjet bazë që rregullojnë përhapjen e tij janë të njëjta si për valët zanore të çdo diapazoni frekuencash, ai ka një sërë veçorish specifike që përcaktojnë rëndësinë e tij në shkencë dhe teknologji. Ato janë për shkak të frekuencave të tij relativisht të larta dhe, në përputhje me rrethanat, një gjatësi vale të vogël.

Pra, për frekuencat e larta tejzanor, gjatësitë e valëve janë:

Në ajër - 3,4⋅10 -3 ... 3,4⋅10 -5 cm;

Në ujë - 1,5⋅10 -2 ... 1,5⋅10 -4 cm;

Në çelik - 1⋅10 -2 ... 1⋅10 -4 cm.

Një ndryshim i tillë në vlerat e valëve ultrasonike (USW) është për shkak të shpejtësive të ndryshme të përhapjes së tyre në media të ndryshme. Për rajonin me frekuencë të ulët, gjatësitë e valëve tejzanor nuk kalojnë, në shumicën e rasteve, disa centimetra dhe vetëm afër kufirit të poshtëm të diapazonit arrijnë disa dhjetëra centimetra në trupa të ngurtë.

USW zbërthehet shumë më shpejt se valët me frekuencë të ulët, pasi koeficienti i thithjes së zërit (për njësi distancë) është proporcional me katrorin e frekuencës.

Një veçori tjetër shumë e rëndësishme e ultrazërit është aftësia për të marrë vlera me intensitet të lartë në amplituda relativisht të vogla të zhvendosjes vibruese, pasi në një amplitudë të caktuar intensiteti është drejtpërdrejt proporcional me katrorin e frekuencës. Amplituda e zhvendosjes vibruese në praktikë është e kufizuar nga forca e emetuesve akustikë.

Efekti më i rëndësishëm jolinear në një fushë tejzanor është kavitacioni - shfaqja në një lëng i një mase flluskash pulsuese të mbushura me avull, gaz ose përzierje të tyre. Lëvizja komplekse e flluskave, shembja e tyre, shkrirja me njëra-tjetrën, etj., gjenerojnë impulse ngjeshje (valë mikroshok) dhe mikrorrjedhje në lëng, shkaktojnë ngrohjen lokale të mediumit, jonizimin. Këto efekte ndikojnë në substancë: ndodh shkatërrimi i lëndëve të ngurta në lëng (erozioni i kavitacionit), inicohen ose përshpejtohen procese të ndryshme fizike dhe kimike (Fig. 1).

Oriz. një

Duke ndryshuar kushtet për shfaqjen e kavitacionit, është e mundur të rriten ose dobësohen efektet e ndryshme të kavitacionit. Për shembull, me një rritje të frekuencës së ultrazërit, roli i mikroflukseve rritet dhe erozioni i kavitacionit zvogëlohet; me një rritje të presionit hidrostatik në një lëng, rritet roli i efekteve të mikroshokut. Një rritje e frekuencës zakonisht çon në një rritje të vlerës së intensitetit të pragut që korrespondon me fillimin e kavitacionit, i cili varet nga lloji i lëngut, përmbajtja e tij e gazit, temperatura, etj. Për ujin në intervalin ultrasonik me frekuencë të ulët në presioni atmosferik zakonisht është 0,3-1 W / cm 3.

Burimet e ultrazërit

Në natyrë, ekografia gjendet në shumë zhurma natyrore (në zhurmën e erës, ujëvarës, shiut, në zhurmën e guralecave të rrokullisur nga surfimi i detit, në tingujt që shoqërojnë shkarkimet e rrufesë etj.), si dhe në botë. të kafshëve që e përdorin për ekolokacion dhe komunikim.

Emituesit teknikë të ultrazërit të përdorur në studimin e RAS dhe aplikimet e tyre teknike mund të ndahen në dy grupe. E para përfshin emetuesit-gjeneruesit (bilbilat). Lëkundjet në to janë të ngacmuara për shkak të pranisë së pengesave në rrugën e një rrjedhje të vazhdueshme - një avion gazi ose lëngu. Grupi i dytë i emetuesve janë transduktorët elektro-akustikë: ata shndërrojnë dridhjet elektrike të dhëna tashmë në dridhje mekanike të një trupi të ngurtë, i cili lëshon valë akustike në mjedis.

Aplikimi i ultrazërit

Aplikime të shumta të ultrazërit, në të cilat përdoren karakteristika të ndryshme të tij, mund të ndahen me kusht në tre drejtime. E para shoqërohet me marrjen e informacionit përmes RAS, e dyta - me një efekt aktiv në substancë, dhe e treta - me përpunimin dhe transmetimin e sinjaleve (drejtimet renditen sipas rendit të formimit të tyre historik).

Parimet e pastrimit me ultratinguj

Roli kryesor në efektin e ultrazërit në substancat dhe proceset në lëngje luhet nga kavitacioni. Procesi teknologjik tejzanor më i përdorur bazohet në kavitacion - pastrimi i sipërfaqeve nga trupat e ngurtë. Në varësi të natyrës së ndotjes, manifestime të ndryshme të kavitacionit, të tilla si ndikimet e mikroshokut, mikrorrjedhjet dhe ngrohja, mund të kenë rëndësi më të madhe ose më të vogël. Duke zgjedhur parametrat e fushës së zërit, vetitë fiziko-kimike të lëngut larës, përmbajtjen e tij të gazit, faktorët e jashtëm (presioni, temperatura), është e mundur të kontrollohet procesi i pastrimit brenda kufijve të gjerë, duke e optimizuar atë në lidhje me llojin e ndotjes. dhe llojin e pjesëve që duhen pastruar. Një lloj pastrimi është gravurja në një fushë tejzanor, ku veprimi i ultrazërit kombinohet me veprimin e reagentëve të fortë kimikë. Metalizimi dhe saldimi tejzanor bazohen në fakt në pastrimin tejzanor (përfshirë filmin oksid) të sipërfaqeve që do të bashkohen ose metalizohen. Pastrimi i brumit (Fig. 2) shkaktohet nga kavitacioni në metalin e shkrirë. Në këtë rast, shkalla e pastrimit është aq e lartë sa që formohen komponime materialesh që nuk mund të bashkohen në kushte normale, për shembull, alumini me metale të tjera, metale të ndryshme me xhami, qeramikë dhe plastikë.

Oriz. 2

Në proceset e pastrimit dhe metalizimit, efekti tingull-kapilar është gjithashtu thelbësor, duke siguruar depërtimin e tretësirës së pastrimit ose shkrirjen në çarjet dhe poret më të vogla.

Mekanizmat e pastrimit dhe larjes

Pastrimi në shumicën e rasteve kërkon që papastërtitë të treten (në rastin e kripërave të tretshme), të kryhen (në rastin e kripërave të patretshme) ose të treten dhe të kryhen (si në rastin e grimcave të patretshme të fiksuara në një shtresë filmash yndyrore) . Efektet mekanike të energjisë tejzanor mund të jenë të dobishme si për të përshpejtuar shpërbërjen dhe për të ndarë grimcat nga sipërfaqja që do të pastrohet. Ekografia me ultratinguj mund të përdoret gjithashtu në mënyrë efektive në procesin e shpëlarjes. Kimikatet e mbetura të detergjentit mund të hiqen shpejt me shpëlarje tejzanor.

Kur hiqni ndotësit me tretje, tretësi duhet të bie në kontakt me filmin kontaminues dhe ta shkatërrojë atë (Fig. 3, a). Ndërsa tretësi shpërndan ndotjen, një zgjidhje e ngopur e kontaminimit në tretës lind në ndërfaqen tretës-ndotje dhe shpërbërja ndalon, pasi nuk ka shpërndarje të tretësirës së freskët në sipërfaqen e ndotjes (Fig. 3, b).

Oriz. 3

Ekspozimi ndaj ultrazërit shkatërron shtresën e tretësit të ngopur dhe siguron shpërndarjen e tretësirës së freskët në sipërfaqen e kontaminimit (Fig. 3, c). Kjo është veçanërisht e efektshme kur pastrimi kryhet në sipërfaqe "të parregullta" me një labirint sinusesh dhe reliev sipërfaqësore, të tilla si bordet e qarkut të printuar dhe modulet elektronike.

Disa ndotës janë një shtresë grimcash të patretshme që ngjiten fort në sipërfaqe nga forcat e lidhjes dhe ngjitjes jonike. Mjafton vetëm që këto grimca të ndahen nga sipërfaqja në mënyrë që të thyejnë forcat e tërheqjes dhe t'i transferojnë ato në vëllimin e mediumit të pastrimit për heqjen e mëvonshme. Kavitacioni dhe rrymat akustike heqin ndotësit si pluhuri nga sipërfaqja, i lajnë dhe i largojnë ato (Fig. 4).

Oriz. 4

Ndotja, si rregull, është shumëkomponente dhe mund të përmbajë përbërës të tretshëm dhe të patretshëm në një kompleks. Efekti i ultrazërit është se ai emulsifikon çdo përbërës, domethënë i transferon në një mjet larës dhe së bashku me të i largon nga sipërfaqja e produkteve.

Për të futur energjinë tejzanor në sistemin e pastrimit, kërkohet një gjenerator tejzanor, një konvertues i energjisë elektrike të gjeneratorit në rrezatim tejzanor dhe një matës i fuqisë akustike.

Një gjenerator elektrik tejzanor konverton energjinë elektrike nga rrjeti në energji elektrike në një frekuencë tejzanor. Kjo bëhet me metoda të njohura dhe nuk ka ndonjë specifikë. Megjithatë, preferohet përdorimi i teknikës së gjenerimit dixhital, kur dalja janë impulse drejtkëndëshe me polaritet të alternuar (Fig. 5). Efikasiteti i gjeneratorëve të tillë është afër 100%, gjë që bën të mundur zgjidhjen e problemit të konsumit të energjisë të procesit. Përdorimi i formës valore drejtkëndore rezulton në rrezatim akustik të pasur me harmonikë. Përparësitë e një sistemi pastrimi me shumë frekuencë janë se nuk formohen zona "të vdekura" në nyjet e ndërhyrjes në vëllimin e mediumit të pastrimit. Prandaj, rrezatimi me ultratinguj me shumë frekuencë bën të mundur vendndodhjen e objektit të pastrimit praktikisht në çdo zonë të banjës me ultratinguj.

Oriz. 5

Një teknikë tjetër për të hequr qafe zonat "të vdekura" është përdorimi i një gjeneratori të fshirë (Fig. 6). Në këtë rast, nyjet dhe antinyjet e fushës së ndërhyrjes lëvizin në pika të ndryshme të sistemit të pastrimit, pa lënë asnjë zonë për pastrim pa rrezatim. Por efikasiteti i gjeneratorëve të tillë është relativisht i ulët.

Oriz. 6

Ekzistojnë dy lloje të përgjithshme të transduktorëve tejzanor: magnetostrictive dhe piezoelectric. Ata të dy kryejnë të njëjtën detyrë të shndërrimit të energjisë elektrike në energji mekanike.

Konvertuesit magnetostriktive (Fig. 7) përdorin efektin e magnetostriksionit, në të cilin disa materiale ndryshojnë dimensionet e tyre lineare në një fushë magnetike alternative.

Oriz. 7

Energjia elektrike nga gjeneratori tejzanor fillimisht konvertohet nga dredha-dredha e magnetostriktorit në një fushë magnetike alternative. Fusha magnetike e alternuar, nga ana tjetër, gjeneron dridhje mekanike të frekuencës tejzanor për shkak të deformimit të qarkut magnetik në kohë me frekuencën e fushës magnetike. Meqenëse materialet magnetostrictive sillen si elektromagnet, frekuenca e dridhjeve të tyre të deformimit është dyfishi i frekuencës së fushës magnetike dhe, rrjedhimisht, fushës elektrike.

Konvertuesit elektromagnetikë karakterizohen nga një rritje në humbjet e energjisë për rrymat vorbull dhe kthimi i magnetizimit me frekuencë në rritje. Prandaj, transduktorët e fuqishëm magnetostrictive përdoren rrallë në frekuenca mbi 20 kHz. Nga ana tjetër, transduktorët piezo mund të emetojnë mirë në intervalin megaherz. Transduktorët magnetostriktive janë përgjithësisht më pak efikas se homologët e tyre piezoelektrikë. Kjo është kryesisht për shkak të faktit se një konvertues magnetostrictive kërkon një transformim të dyfishtë të energjisë: nga elektrike në magnetike dhe më pas nga magnetike në mekanike. Humbjet e energjisë ndodhin në çdo transformim. Kjo zvogëlon efikasitetin e magnetostriktorëve.

Transduktorët piezo (Fig. 8) konvertojnë energjinë elektrike drejtpërdrejt në energji mekanike përmes përdorimit të efektit piezoelektrik, në të cilin disa materiale (piezoelektrikë) ndryshojnë dimensionet e tyre lineare kur aplikohet një fushë elektrike. Më parë, emetuesit piezoelektrikë përdorën materiale të tilla piezoelektrike si kristalet natyrale të kuarcit dhe sintetizuan titanatin e bariumit, të cilët ishin të brishtë dhe të paqëndrueshëm, dhe për këtë arsye jo të besueshëm. Materialet piezoelektrike qeramike më të qëndrueshme dhe shumë të qëndrueshme përdoren në konvertuesit modernë. Shumica dërrmuese e sistemeve të pastrimit me ultratinguj sot përdorin efektin piezoelektrik.

Oriz. tetë

Pajisjet e pastrimit me ultratinguj

Gama e pajisjeve të pastrimit me ultratinguj të përdorur është shumë e gjerë: nga module të vogla tavoline në stomatologji, dyqane bizhuterish, industri elektronike, deri te sistemet e mëdha me vëllime prej disa mijëra litrash në një sërë aplikimesh industriale.

Zgjedhja e duhur pajisjet e nevojshme ka një rëndësi të madhe për suksesin e pastrimit me ultratinguj. Aplikimi më i thjeshtë i pastrimit me ultratinguj mund të kërkojë aq pak sa lëngu larës i nxehtë. Sistemet më komplekse të pastrimit kërkojnë një numër të madh banjash, këto të fundit duhet të mbushen me ujë të distiluar ose të dejonizuar. Sistemet më të mëdha përdorin transduktorë tejzanor zhytës, kombinimi i të cilëve mund të rrezatojë banjot e pothuajse çdo madhësie. Ato ofrojnë fleksibilitet maksimal dhe lehtësi në përdorim dhe mirëmbajtje. Banja me ultratinguj Zgjidhja e nxehtë e detergjentit përdoret më shpesh në laboratorë, mjekësi, bizhuteri.

Linjat e pastrimit me ultratinguj (Fig. 9), të përdorura në prodhimin në shkallë të gjerë, kombinojnë në një ndërtesë gjeneratorë tejzanor elektrikë, transduktorë tejzanor, një sistem transporti për objektet lëvizëse që do të trajtohen në banjë dhe një sistem kontrolli.