МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ АППАРАТЫ

УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Как было показано ранее, в состав любой ультразвуковой технологической установки, в том числе и в состав многофункциональных аппаратов входят источник энергии (генератор) и ультразвуковая колебательная система.

УЗ колебательная система технологического назначения состоит из преобразователя, согласующего элемента и рабочего инструмента (излучателя).

В преобразователе (активном элементе) колебательной системы происходит преобразование энергии электрических колебаний в энергию упругих колебаний ультразвуковой частоты и создается знакопеременная механическая сила.

Согласующий элемент системы (пассивный концентратор) осуществляет трансформацию скоростей и обеспечивает согласование внешней нагрузки и внутреннего активного элемента.

Рабочий инструмент создает ультразвуковое поле в обрабатываемом объекте или непосредственно воздействует на него.

Важнейшей характеристикой УЗ колебательных систем является •резонансная частота. Обусловлено это тем, что эффективность технологических процессов определяется амплитудой колебаний (значений колебательных смещений), а максимальные значения амплитуд достигаются при возбуждении УЗ колебательной системы на резонансной частоте. Значения резонансной частоты УЗ колебательных систем должны быть пределах разрешенных диапазонов (для многофункциональных УЗ аппаратов это частота 22 ± 1,65 кГц ).

Отношение накопленной в УЗ колебательной системе энергии к энергии, используемой для технологического воздействия за каждый период колебаний, называется добротностью колебательной системы. Добротность определяет максимальную амплитуду колебаний на Резонансной частоте и характер зависимости амплитуды колебаний от частоты (т. е. ширину частотного диапазона).

Внешний вид типичной ультразвуковой колебательной системы п°казан на рис. 3.1. Она состоит из преобразователя - 1, трансформатора (концентратора) - 2, рабочего инструмента - 3, опоры - 4 и корпуса - 5.

F

А

5

УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

1

УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

4

УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Рис. 3.1. Двухполуволновая колебательная система и распределение амплитуд колебаний А и действующих механических напряжений F

Ш

J

Т


Распределение амплитуды колебаний А и сил (механических напряжений) F в колебательной системе имеет вид стоячих волн (при условии пренебрежения потерями и излучением).

Как видно из рис. З.1., существуют плоскости, в которых смещения и механические напряжения всегда равны нулю. Эти плоскости называются узловыми. Плоскости, в которых смещения и напряжения минимальны называются точностями. Максимальные значения смещений (амплитуд) всегда соответствую в минимальным значениям механических напряжений и наоборот. Расстояния между двумя соседними узловыми плоскостями или пучностями всегда равны половине длины волны.

В колебательной системе всегда имеются соединения, обеспечивающие акустическую и механическую связь её элементов. Соединения могут быть неразъемными, однако при необходимости смены рабочего инструмента соединения выполняются резьбовыми.

УЗ колебательная система вместе с корпусом, устройствами подвода питающего напряжения, и вентиляционными отверстиями выполняется обычно в виде отдельного узла. В дальнейшем, используя
Термин УЗ колебательная система, мы будем говорить обо всем узле в целом.

Используемая в многофункциональных УЗ аппаратах Технологического назначения колебательная система должна Удовлетворять ряду общих требований.

1. Работать в заданном частотном диапазоне.

2. Работать при всех возможных в ходе технологического процесса изменениях нагрузки.

3. Обеспечивать необходимую интенсивность излучения или

Амплитуду колебаний.

4. Иметь максимально возможный коэффициент полезного действия.

5. Части УЗ колебательной системы, контактирующие с обрабатываемыми веществами должны обладать кавитационной и химической стойкостью.

6. Иметь жесткое крепление в корпусе.

7. Должна иметь минимальные габариты и вес.

8. Должны выполняться требования техники безопасности.

Ультразвуковая колебательная система, показанная на рис. 3.1. является двух полуволновой колебательной системой. В ней преобразователь имеет резонансный размер, равный половине длины волны УЗ колебаний в материале преобразователя. Для увеличения амплитуды колебаний и согласования преобразователя с обрабатываемой средой используется концентратор, имеющий резонансный размер, соответствующий половине длины волны УЗ колебаний в материале концентратора.

Если показанная на рис. 3.1. колебательная система выполнена из ста-™ (скорость распространения УЗ колебаний в стали более 5000 м/с ), то ее общий продольный размер соответствует

Л = С2я/ю > 23 см.

Для выполнения требований высокой компактности и малого веса используются полуволновые колебательные системы, состоящие из четвертьволновых преобразователя и концентратора. Такая колебательная систем схематично показана на рис. 3.2. Обозначения элементов колебательной системы соответствуют обозначениям на рис. 3.1.

УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Рис. 3.2. Полуволновая колебательная система и распределение амплитуд колебаний А и действующих напряжений F.

В этом случае удается обеспечить минимально возможные продольный размер и массу УЗ колебательной системы, а также уменьшить число механических соединений.

Недостатком такой колебательной системы является соединение преобразователя с концентратором в плоскости наибольших механических напряжений. Однако этот недостаток, как будет показано далее, удается частично устранить путем смещения активного элемента преобразователя от точки максимальных действующих напряжений.

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ АППАРАТЫ

СОЕДИНЕНИЕ ПОРЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ УЛЬТРАЗВУКА

В связи с широким применением полимерных материалов в домашнем хозяйстве и различных отраслях промышленности, возникает необходимость в соединении сйдор^дных и разнородных полимерных деталей, пленок, текстильных материалов на основе химических волокон. …

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Проблема сохранения природы незаметно для всех нас переросла в проблему выживания. В настоящее время в неблагоприятной антропогенно- экологической обстановке живет около 50-70 миллионов человек. Площадь экологически неблагоприятных районов составляет 2 …

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОБРАБОТКА МОЛОКА

В составе молока содержится 87,3% воды, 12,5% сухих веществ, в том числе 3,8% молочного жира, 3,3% белков, 4,7% молочного сахара, 0,7 минеральных веществ. Особенность многих компонентов молока в том, что …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.