Особенности ультразвукового технологического оборудования
Существующее УЗ технологическое оборудование различной мощности, степени сложности и назначения, базируется на общих принципах работы и сходно по своей структуре.На рисунке 2.14 представлена структурная схема УЗ технологического аппарата, который состоит из сетевого источника питания, транзисторного усилителя (инвертора), задающего генератора УЗ частоты, устройства контроля и управления, устройства согласования, колебательной системы (пьезопреобразователя и концентратора), технологической среды.
Рисунок 2.14 – Структурная схема ультразвукового генератора
По схемному решению генераторы могут быть с независимым возбуждением, с самовозбуждением, с электрической или акустической автоподстройкой частоты [10].По своим техническим возможностям УЗ аппараты могут быть универсального применения и специализированные. Универсальные рассчитаны на работу с различными технологическими средами, допускают широкую вариацию выходных параметров (мощности, частоты, напряжения и т.п.) и условий согласования с нагрузкой. Примерами универсальных аппаратов могут служить: погружной УЗ аппарат, разработанный ООО «Сапфир» [11] и состоящий из излучателя и генератора УЗГ-500М2, выполненных в отдельных корпусах и соединённых между собой высокочастотным кабелем. Корпус излучателя выполнен герметичным из нержавеющей стали. Подобные аппараты разработаны швейцарской фирмой ACTIVE ULTRASONIC [12]. Они комплектуются стержневыми излучателями, позволяющими эффективно выводить УЗ энергию в жидкие среды. Излучатели могут быть использованы для оснащения УЗ химических реакторов и технологических ванн различной мощности. Мощность отдельного излучателя лежит в пределах от 600 Вт до 2000 Вт. Специализированные аппараты рассчитаны на питание одной или нескольких определенных нагрузок. Эти генераторы имеют неизменяемые выходные параметры (рабочую частоту, выходную мощность и т.д.). Универсальные генераторы предназначены для использования в лабораториях, на опытных производствах, для питания устройств, где не происходит изменения параметров технологического воздействия. При применении в массовом производстве, где выходные параметры генератора остаются неизменными, предпочтительны специализированные ультразвуковые аппараты.
Характеристики аппаратов, как электрические, так и неэлектрические обусловлены, характеристиками ультразвуковой технологической установки, в состав которой они входят.
Наличие взаимного влияния параметров среды и преобразователя [10] приводит к влиянию параметров технологической среды на электрические параметры УЗ колебательных систем и электронных генераторов. Это объясняется тем, что УЗ колебательная система, являясь частью технологического аппарата, одновременно входит в состав генератора электрических колебаний, являясь его электрической нагрузкой. УЗ колебательная система представляет собой электромеханическую резонансную систему, к главным характеристикам которой относятся резонансная частота и добротность [10]. Параметры такой системы очень чувствительны к влиянию на неё различных факторов. В связи с этим любое воздействие на колебательную систему изменяет её основные характеристики, что приводит к изменению параметров генератора. Таким образом, на работу генератора электрических колебаний УЗ частоты оказывает влияние изменение параметров колебательной системы.
