PL208600B1

PL208600B1 - Sposób utrzymywania stałej, wysokiej intensywności kawitacji w procesach oczyszczania ultradźwiękowegow roztworach wodnych

Info

Publication number: PL208600B1
Application number: PL379231A
Authority: PL
Inventors: Bogdan Niemczewski
Original assignee: Inst Tele I Radiotech
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2011-05-31
Also published as: PL379231A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób utrzymywania stałej, wysokiej intensywności kawitacji w procesach oczyszczania ultradźwiękowego w roztworach wodnych.

Oczyszczanie ultradźwiękowe znanym sposobem przeprowadza się zwykle w temperaturach bliskich 60°C. W tych temperaturach reakcje chemiczne zanieczyszczeń zachodzą z dużą intensywnością, a równocześnie intensywność kawitacji, choć niezbyt wysoka, jest wystarczająca.

Nie zawsze jednak reakcja chemiczna zanieczyszczenia z roztworem oczyszczającym stanowi główny czynnik wpływający na skuteczność oczyszczania ultradźwiękowego.

Przy niektórych rodzajach zanieczyszczeń reakcja chemiczna spełnia wprawdzie istotną rolę, ale zanieczyszczenie na tyle mocno przylega do podłoża, że intensywna kawitacja jest konieczna. Intensywność kawitacji roztworu przy temperaturach bliskich 60°C, którą uzyskuje się stosując znany sposób oczyszczania, jest wówczas zbyt niska. Obniżenie temperatury o 10-15°C również nie prowadzi do dobrych rezultatów. Kawitacja jest wprawdzie wówczas wyższa, ale jej intensywność nie jest stabilna i waha się, podobnie zresztą jak przy temperaturze 60°C, w szerokim zakresie.

Przyczyną braku stabilności intensywności kawitacji jest fakt przemiennego ogrzewania się i chł odzenia roztworu. Chcą c utrzymać stałą temperaturę procesu, na przykł ad bliską 60°C, roztwór ogrzewa się przy pomocy grzałek, w które zaopatrzona jest myjka. Układ termostatowania na przemian załącza grzanie, doprowadzając temperaturę do nieco wyższej od założonej, na przykład do 65°C, a następnie wyłącza grzanie i roztwór stygnie do temperatury na przykład 55°C, po czym następuje kolejne załączenie grzania.

Badania wykazały, że roztwór wodny w trakcie ogrzewania w podwyższonych temperaturach kawituje ze znacznie niższą intensywnością niż w trakcie chłodzenia w tych samych temperaturach. Stąd duże wahania intensywności kawitacji.

Na rysunku przedstawiono wykresy intensywności kawitacji w funkcji temperatury dla roztworu oczyszczającego, przykładowo 3% roztworu kwasu siarkowego, przy czym kawitacja mierzona jest miernikiem kawitacji, osobno dla procesu ogrzewania tego roztworu i jego chłodzenia. Krzywe chłodzenia i grzania krzyżują się ze sobą (lub bardzo znacznie zbliżają się do siebie) w dwóch miejscach. Jednym z tych miejsc jest temperatura leżąca w zakresie ponad 70°C, a drugim temperatura leżąca w przedziale 20-45°C. W miejscach przecięcia krzywych kawitacja jest stabilna i nie zależy od tego czy roztwór jest ogrzewany czy chłodzony. Okazuje się, że w temperaturach odpowiadających punktowi przecięcia krzywych kawitacji dla cykli chłodzenia i grzania, intensywność kawitacji, zwłaszcza roztworów zasadowych, w bardzo niewielkim stopniu zależy od poziomu cieczy w myjce. Nie jest celowe utrzymywanie temperatury w miejscu przecięcia krzywych leżącym w okolicy 70°C, bowiem kawitacja jest tam wprawdzie stabilna, ale zawsze dość niska. Natomiast w temperaturze odpowiadającej przecięciu krzywych w niższych temperaturach intensywność kawitacji jest wysoka, najczęściej bliska maksymalnej wartości kawitacji możliwej do uzyskania. Prowadząc proces oczyszczania w niższej temperaturze odpowiadającej drugiemu punktowi przecięcia krzywych, wykonanych dla zastosowanego roztworu oczyszczającego w posiadanej myjce, uzyskuje się znaczne przyspieszenie tego procesu oczyszczania dla zanieczyszczeń silnie przywierających do podłoża, mimo że intensywność przebiegu reakcji chemicznych jest w tej temperaturze niższa niż przy 60°C. Przeprowadzone badania wykazały, że dla około 3% roztworów kwasów niższa wartość temperatury, odpowiadająca punktowi przecięcia krzywych dla procesu grzania i chłodzenia, leży najczęściej w zakresie temperatur 30-38°C, natomiast dla roztworów zasadowych w zakresie temperatur 25-30°C.

Sposób utrzymywania stałej, wysokiej intensywności kawitacji w procesach oczyszczania ultradźwiękowego w roztworach wodnych, według wynalazku polega na tym, że proces oczyszczania prowadzi się w temperaturach bliskich temperaturze, przy której na uprzednio wykonanym wykresie intensywności kawitacji w funkcji temperatury, w procesie grzania i w procesie chłodzenia stosowanego w danym procesie roztworu wodnego, wartoś ci intensywnoś ci kawitacji są sobie równe lub róż nica wartości intensywności kawitacji jest najmniejsza, przy czym z dwóch tak zdefiniowanych temperatur wybiera się temperaturę, przy której występuje wyższy poziom kawitacji.

Przeprowadza się czyszczenie przedmiotów stalowych, których powierzchnia pokryta jest rdzą i zendrą . Do usuwania tego rodzaju zendry, stosuje się 3% roztwór kwasu siarkowego.

Myjkę ultradźwiękową, zaopatrzoną w termometr elektroniczny, napełnia się roztworem kwasu siarkowego o stężeniu 3%, do poziomu ¾ objętości komory. Załącza się ogrzewanie i ultradźwięki a następnie ogrzewając roztwór do temperatury 70°C, co około 3°C mierzy się intensywność kawitacji,

PL 208 600 B1 stosując miernik kawitacji, działający na zasadzie pomiaru intensywności szumów kawitacyjnych. Po osiągnięciu temperatury 70°C nadźwiękawianie i ogrzewanie przerywa się i rozpoczyna się chłodzenie cieczy, poprzez ustawienie myjki w możliwie chłodnym miejscu i zastosowanie wentylatorów intensyfikujących chłodzenie. Co około 3°C załącza się na krótko ultradźwięki, notując wskazania miernika kawitacji i termometru. Po osiągnięciu temperatury około 25°C chłodzenie przerywa się.

Uzyskane wartości intensywności wykresy kawitacji w funkcji temperatury przedstawione są na rysunku w formie wykresu. Jak widać krzyżują się one w temperaturze 31°C. Termostat myjki ustawia się na temperaturę 31°C i utrzymując tę temperaturę przeprowadza się oczyszczane kolejnych szarż przedmiotów stalowych.

Claims

Sposób utrzymywania stałej, wysokiej intensywności kawitacji w procesach oczyszczania ultradźwiękowego w roztworach wodnych, znamienny tym, że proces oczyszczania prowadzi się w temperaturach bliskich temperaturze, przy której na uprzednio wykonanym wykresie intensywności kawitacji w funkcji temperatury, w procesie grzania i w procesie chłodzenia stosowanego w danym procesie roztworu wodnego, wartości intensywności kawitacji są sobie równe lub różnica wartości intensywności kawitacji jest najmniejsza, przy czym z dwóch tak zdefiniowanych temperatur wybiera się temperaturę, przy której występuje wyższy poziom kawitacji.