Установка для ультразвуковой очистки лент

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э В 08 В 3/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТО CCCP (ГОСПАТЕНТ СССР) /"ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " " -:"

О

00 ОО

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4909651/12 (22) 10.12,90 (46) 15,12.92, Бюл. ¹ 46 (75) А.Г.Сучков (56) Ультразвуковая технология / Под ред, Б.А.Агранота M. Металлургия, 1974, с. 252. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ

ОЧИСТКИ Л Е НТ (57) Использование: для очистки ленты от разного рода загрязнения, Сущность изобретения: установка снабжена П-образной пластиной, центральная часть которой расположена между концентратором ультразвуковой энергии и волноводом, а боковые охватывают волновод. В пластине выполнены сквозные отверстия, имеющие одинаковые или разные диаметры в своих значениях, равные 0,3-5 толщинам П-образной пластины, которые расположены в один или несколько рядов на одинаковом или разном расстоянии один от другого. Отверстия

Изобретение относится к очистке и может быть применено в различных отраслях народного хозяйства для очистки лент от, разного родэ загрязнений, .. Известна установка для ультразвуковой очистки ленты, включающая последовательно и жестко соединенные между собой электромеханический преобразователь, концентратор ультразвуковой энергии и выполненный с поперечным сечением монотонно увеличивающимся E направлении к очищаемой ленте, волновод в виде усеченного конуса, излучающий торец которого расположен и; раллельно ленте и установ- лен с зазором относительно ее поверхности.

Эта установка не обеспечивает качественной очистки торцев ленты, т.к. ультра„„. И „„1780878 Al расположены с шагом, равным 0,5 — 3 диаметрам отверстий., на участке, ограниченном двумя условными плоскостями, в одном из которых лежит излучающий торец волновода, а в другом — торцы боковых частей

П-образной пластины. На боковой поверхности волновода выполнены две лыски, параллельные между собой и параллельные оси симметрии волновода, высота которы" составляет 40-75% длины,волновода, а на его излучающем торце — фигурный паз образующий двэ выступа, площади которых не равны между собой, а в сумме составляют

50 — 80% от площади излучающего торца волновода, причем глубина фигурного паза составляет 0,01-0,05 длины волновода, его поперечное сечение монотонно увеличивается в направлении от оси симметрии волновода к его лыскам, а площади упомянутых выступов относятся друг к другу как 1:3. 12 э.п.ф-лы, 21 ил, звуковые колебания распространяются параллельно торцу очищаемой ленты, а не перпендикулярно к нему.

Кроме того, данная установка не обеспечивает выноса загрязнений из пространства между очи щэемой лентой и излучающим торцем волновода, что отрицательно сказывается не только на качестве очистки поверхности ленты, но и на качестве очистки ее торцев. Этот недостаток обусловлен тем, что излучающий торец волновода имеет форму круга и выполнен плоским.

Целью изобретения является повышение качества очистки.

Для этого установка для ультразвуковой очистки ленты снабжена П-образной пластиной, центральная часть которой располо1780878 жена между концентратором и волноводом, а боковые охватывают волновод, на боковой поверхности волновода выполнены две лыски параллельные его оси, а на его излучающем торце - фигурный паз, образующий два 5 выступа, площади которых не равны между собой.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлены вертикальные сечения предлагаемой установки вдоль (фиг. 1) 10 и поперек (фиг. 2) технологической ванны, показаны геометрические формы отверстий (фиг. 3 и фиг. 4) и боковых частей (фиг. 5 и 6)

П-образной пластины, а также приведены варианты: расположения отверстий (фиг. 7- 15

12); выполнения П-образной пластины со-. ставной (фиг. 3); выполнения продольных пазов в Г-образных:элементах (фиг. 14 — 16); расположения (фиг, 17-19) торцев П-образной пластины. относительно очищаемой 20 ленты; выполнения (фиг, 20-21) волновода.

Установка (см, фиг. 1 и 2) для ультразвуковой очистки ленты 1 состоит из технологической ванны 2, оснащенной направляющими роликами 3, и ультразвуко- 25 вой колебательной системы, включающей жестко и последовательно соединенные между собой электромеханический преобразоаатель 4, концентратор ультразвуковой энергии 5, монолитную П-образную пласти- 30 ну 6 резонансной длины и вол новод 7; Электромеханический преобразователь 4 оснащен обмоткой возбуждения 8, соединенной с ультразвуковым генератором (на чертежах не показан) и расположен в полом 35 цилиндрическом корпусе 9, герметично соединенным с фланцем 10, выполненным на боковой поверхности концентратора ультразвуковой энергии. Концентратор 5, цент ральная часть П-образной пластины 6 и 40 волновод 7 соединены между собой при помощи резьбовой шпильки 11, а электромеханический преобразователь 4 и концентратор 5 — посредством пайки, Излучающий торец волновода 7, имеющего по- 45 перечное сечение монотонно увеличивающееся в направлении к ленте 1, расположен параллельно ленте и установлен с зазором относительно ее поверхности. На боковых частях П-образной 50 пластины 6, имеющих форму трапеции, т,е. характеризующихся монотонно изменяющимся поперечным сечением, в их участке (см. фиг. 3) ограниченном двумя условными плоскостями(обозначены цифрами! и I I и 55 показаны йунктирными линиями), в одной из которой (I} гежит излучающий торец волновода 7, а в другой (!!) — торцы боковых частей Il-образной пластины, выполнены цилиндрические отверстия 12, имеющие одинаковые размеры и расположенные в пучности колебательных смещений в один ряд и на одинаковом расстоянии одно от другого.

На боковой поверхности волновода 7 выполнены (см. фиг. 20 и 21) две лыски 13, параллельные между собой и оси симметрии волновода (на фиг. 21 обозначены штрихпунктирной линией), а на его излучающем торце — фигурный паз 14, образующий два выступа 15 и 16, площади которых не равны между собой: площадь первого по ходу движения ленты меньше площади BTo" рого выступа;

Очистка лент на предлагаемой установке осуществляется следующим образом.

Перед началом эксплуатации установки в технологическую ванну 2 посредством направляющих роликов 3 заправляют ленту 1., подлежащую очистке, Затем технологическую ванну заполняют моющим раствором, в корпус 9 подают охладитель электромеханического преобразователя 4. и включают ультразвуковой генератор. Переменное напряжение резонансной частоты, поступая с ультразвукового генератора на обмотку возбуждения 8, создает магнитное поле, под воздействием которого электромеханический преобразователь 4 начинает совершать колебар!я с ультразвуковой частотой вдоль своей продольной оси..

Эти колебания увеличиваются по амплитуде концентратором 5 ультразвуковой энергии и передаются им П-образной пластине 6 и волноводу 7, вследствие чего они также начинают совершать колебания с ультразвуковой частотой. При этом П-образная пластина совершает изгибные колебания, а волновод — продольные. распространяющиеся от боковых частей f1-образной пластины и от излучающего торца волновода, соответственно, перпендикулярно к торцам ленты и перпендикулярно к .поверхности ленты, Воздействуя на моющий раствор колебания

П-образной пластины 6 и волновода 7создают в нем область с развитой кавитацией, в которой и находится очищаемая лента 1.

После возбуждения ультразвуковой колебательной системы включают механизм перемещения ленты.через.технологическую ванну 2 и, следовательно, через область с развитой кавитацией. проходя которую лен-. та очищается от загрязнений,на ней имеющихся. Причем основная масса загрязнений, попадая под выступ 15 излучающего торца волновода 7, отделяется от ленты и поступает в фигурный паз 14, из которого она направляется к отверстиям 12 пластины 6. Под выступ 16 излучающего торца волновода 7 лента попадает уже до1780878 новода. 55

Выполнение на боковой поверхности волновода 7 лысок 13, а на его излучающем . торце — фигурного паза 14, образующего два выступа 15 и 16, также направлено на повышение качества очистки ленты, котостаточно чистой и омывается раствором, имеющим минимум загрязнений, После завершения очистки ленты 1 выключают механизм ее перемещения и ультразвуковой генератор, прекращают подачу моющего раствора в ванну 2 и охладителя в корпус 9.

Необходимость выполнения сквозных отверстий 12 на боковых частях П-образной пластины 6 обусловлена тремя факторами, первый иэ которых направлен на концентрацию ультразвуковых колебаний, т.е. на увеличение амплитуды колебаний, совершаемых каждой боковой поверхностью Побразной пластины в районе торца ленты; второй — на турбулизацию потока моющего раствора и, следовательно, на повышение качества очистки всей поверхности ленты; третий — на обеспечение высокой эффективности выноса загрязнений из эоны очистки.

В своих размерах диаметр отверстий 12 ограничен 0,3-5 толщинами П-образной пластины (Т). Экспериментрально установлено, что оптимальным диаметром отверстий 12 является такой, который в своих значениях в 2-4 раза превышает толщину очищаемой ленты, что эквивалентно 0,6 — 4,2 толщинам П-образной пластины, в своих Оптимальных значениях равной 1-7 миллиметрам.

Расстояние между отверстиями 12, т,е. расстояние от края одного отверстия до края другого отверстия ограничено интервалом (0,5-3,0)0, где: D — диаметр отверстия. В целях предотвращения усталостного разрушения П-образной пластины минимальное расстояние между ее краем и краем отверстия в своих значениях не должно быть меньше величины диаметра отверстия.

Количество отверстий 12, выполненных в каждой из боковых частей П-образной пластины, равно как и ее ширина в районе торца ленты, т,е. длина, большего основания трапеции(см фиг. 1), определяется технологическими особенностями очистки, в частности степенью загрязнения поверхности ленты и скоростью ее движения через технологическую ванну. При этом отверстия целесообразнее выполнять так, чтобы их оси лежали в пучности колебательных смещений ультразвуковой волны, распространяющейся в боковой .части П-образной пластины (см. эпюру 17 на фиг. 9), а их край, в данном случае верхней (см, фиг. 3). был бы расположен выше излучающего торца вол10

50 рое обеспечивается путем и р инудител ьн ого выноса загрязнений из пространства между лентой 1 и излучающим торцем волновода

7.

Лыски 13 должны быть параллельны между собой и параллельны оси симметрии волновода 7, т.к. только в этом случае его излучающий торец имеет (при определенной ширине ленты) наибольшую полезную площадь. Исходя из этого же, высота лысок .13 должна быть не менее 40% и не более

75% от длины волновода, Фигурный паэ.14, глубина которого составляет 0,01-0,05 длины волновода 7, т,к. . только при этих размерах обеспечивается эффективных вынос загрязнений из зоны очистки, на излучающем торце волновода образовывает два выступа 15 и 16, суммарная площадь которых должна быть не менее 50% и не более 80% от площади этого торца. При этом выступ, являющийся первым по ходу движения ленты, должен иметь меньшую площадь, Экспериментально установлено, что отношение площадей этих выступов должно быть равным 1:3, а поперечное сечение паза 14 должно монотонно увеличиваться в направлении от оси симметрии волновода к его лыскам.

Другие примеры выполнения предлагаемой установки.

Отверстия 12 в боковых частях П-образной пластины 6 могут быть выполнены (см. фиг, 4) коническими с углом раскрытия конуса внутрь пластины, т.е. к торцам очищаемой ленты 1. Это способствует повышению эффективности выноса загрязнений из зоны очистки. Величина конусности отверстий может быть ограничена интервалом 5-30 градусов, причем конусной может быть выполнена вся поверхность отверстия или же только некоторая ее часть, В зависимости от технологических особенностей процесса очистки или от конструкции ванны 2 боковые части П-образной пластины 6 могут иметь монотонно уменьшающееся в направлении к ленте 1 (фиг. 9) или постоянно (фиг. 6) поперечное сечение.

При этом ширина центральной части П-об-,, разной пластины может быть больше(фиг. 5 и 7 — 12) или равной (фиг. 1 и 6) диаметру меньшего основания концентратора 5 ультразвуковой энергии. . Достаточно большая площадь участка .боковых. частей П-образной пластины 6, заключенного между условными плоскостями

I u II при сравнительно маленьком дйаметре отверстий 12, позволяет располагать эти отверстия как в один (фиг. 1, 9, 10), так и в два (фиг. 11) и более (фиг.12) параллельных между собой рядов, При этом в ряду отвер7

1780878 монотонно увеличивающимся вдоль ее оси к торцу сечением.

4, Установка по и. 1, отличающаяся тем, что на боковой поверхности волновода

: нр.оси волновода выполнены лыски, высота

10 каждой из которых составляет 40 75og от верхностей с различными площадями, 15 сумма которых составляет 50 — 80 Д от пло20

30 гого на разном расстоянии.

40 10, Установка по и. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что отверстия расположены в пучности ультразвуковых колебаний боковых частей пластины.

1.1. Установка по и. 1, о т л и ч а ю щ а я45 с я тем, что отверстия выполнены коническими с углом раскрытия конуса к внутрен-. ней поверхности пластины..

12. Установка по и, 11, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что угол раскрытия составляет 550 30 .

13. Установка по и. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что пластина выполйена составной из двух Г-образйых элементов, меньшие подлине. участки которых образуют централь55 ную часть П-образной пластины, причем в каждом из этих участков выполнены про: дольные пазы для возможности изменения расстояния между боковыми частями пластины. стия могут иметь одинаковый (фиг, 1, 5, 6 и

9-11) или разные (фиг. 7, 8 и 12) диаметры, величина которых изменяется монотонно (фиг. 8) или скачкообразно как в одном ряду (фиг.7), так и от одного ряда отверстий к другому" (фйг.12). Причем,в ряду отверстия 12 могут бьггь расположены на одинаковом (фиг.1, 5, 8, 11 и 12) или разном(фиг.9 и 10) расстоянии; одно от другого, величина которого может изменяться как монотонно (фиг.9); так и скачкообразно (фиг.10).

С акустической точки зрения отверстия

12, в случае их выполнения в боковой части пластины 6 в один ряд, выгоднее располагать в пучности колебательных смещений (см, эпюру 17 на фиг. 9) ультразвуковой волны.

Изготовление П-образной пластины 6 составной (фиг. 13), т.е. образованной двумя

Г-образными элементами .18, выполненными с продольными пазами 19, которые (см. фиг. 14-16) расположены на их меньших по длине участках, образующих центральную часть П-образной пластины 6, позволяет ре- гулировать расстояние между-торцами лен-- ты 1 и боковыми частями П-образной 2 пластины и располагать торцы последних параллельно (фиг. 17) или под некоторым углом (фиг. 18 и 19) относительно торцев

JleHTbl и тем самым активно воздействовать на степень турбулизации потока моющего раствора и на эффективность выйоса загрязнений из зоны очистки.

Сопоставительный анализ известной и предлагаемой установок для ультразвуковой очистки лент показывает значительные преимущества последней из них в качестве очистки как торцев ленты, так и ее поверхности.

Формула изобретения

;1. Установка для ультразвуковой очистки лент, содержащая ванну для моющей жидкости и колебательную систему, имеющую последовательно соединенные ультразвуковой преобразователь, концентратор и волновод, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества очистки, она снабжена П-образной пластиной, центральная часть которой размещена между койцентратором и волноводом, а боковые охватывают волновод с зазором, причем на каждом свободном конце боковой. части пластины параллельно его торцу выполнен по меньшей мере один ряд сквозных отверстий, расположенных между плоскостями, проходящими через торцы пластины и то-. рец волновода

2. Установка по и. 1, отличающаяся тем, что каждая боковая часть. выполнена с постоянным вдоль ее оси сечением.

3. Установка по и. 1, отличающаяся тем, что каждая боковая часть выполнена с вдоль боковых частей.пластины и параллельдлинй волновода, а на излучающем торце волновода выполнен фигурный паз с образованием на торце двух выступающих пощади излучающего торца волновода, причем глубина фигурного паза составляет

0,001-0,05 длины волновода, поперечное сечение паза увеличивается от оси симметрии волновода к его лыскам, а соотношение площадей выступающих поверхностей выбирают 1;3, 5. Установка по и, 1, отличающаяся тем, что каждое отверстие на боковых частях пластин выполнейо диаметром 0,3-5,0 ширины:П-образной пластины.

6.Установка поп.1, отличающаяся тем, что все отверстия пластины выполнены равного диаметра.

7.Установка поп.1;отличающаяся тем, что отверстия каждой боковой части пластины выполнены различными по диаметру.

8, Установка по п.1, отл ича юща яся тем, что отверстия расположены с шагом

0,5-3.0 диаметров отверстия

9.Установка по п,1, отличающаяся тем, что отверстия расположены одно от дру1780878

1780878

17806 73

1780878

° !

l б бб А б ! ° б! б !!

Мм с!!

1780878

Корректор Е.Папп

Заказ 4235 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Р,:.

Редактор

Составитель A,Có÷êîB

Техред M. Моргентал