ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской разработки.

Изобретение относится к области ультразвуковых технологий, связанных с интенсификацией технологических процессов при помощи ультразвуковых колебаний высокой интенсивности, а именно к устройствам очистки изделий от трудноудаляемых обычными способами загрязнений, и может быть использовано при создании современной материально-технической базы станций технического обслуживания автомобильной техники, осуществляющих очистку инжекторов современных автомобилей от загрязнений и нагара.

Суть предлагаемого технического решения заключается в том, что в известном устройстве для очистки автомобильных инжекторов, состоящем из технологического объема для погружения очищаемого инжектора в жидкость, генератора электрических колебаний ультразвуковой частоты, ультразвуковой колебательной системы, включающей в себя электромеханический (пьезоэлектрический) преобразователь и концентратор механических колебаний, имеющий торцевую излучающую поверхность, ультразвуковая колебательная система размещена в технологическом объеме таким образом, что ее акустическая ось совпадает с осью, перпендикулярной распылительному отверстию инжектора и проходящей через его центр, диаметр торцевой рабочей поверхности концентратора выбирают из условия исключения осевой неустойчивости концентратора, на торцевой излучающей поверхности концентратора ультразвуковой колебательной системы выполняют сферическое углубление в основании радиусом r с углом раскрыва 2а. Инжектор устанавливается от концентратора на расстояния l, определяемом из условия

l=(r-r)·ctg2 90°<2><>

где r - радиус распылительного отверстия очищаемого инжектора.

Устройство для очистки автомобильных инжекторов схематично показано на чертеже.

На чертеже приняты следующие обозначения:

1 - генератор электрических колебаний;

2 - технологический объем;

3 - ультразвуковая колебательная система;

4 - очищаемый инжектор;

5 - моющая жидкость;

r - радиус торцевой излучающей поверхности концентратора ультразвуковой колебательной системы;

r - радиус распылительного отверстия очищаемого инжектора;

l - расстояние между излучающей поверхностью концентратора и распылительным отверстием инжектора.

Важнейшим узлом устройства ультразвуковой очистки автомобильных инжекторов является ультразвуковая колебательная система. Она служит для преобразования электрической энергии, вырабатываемой электронным генератором, в механическую энергию ультразвуковых колебаний и передачи этой энергии в зону очистки. Колебательная система выполнена по полуволновой схеме и состоит из пьезокерамического преобразователя, механического концентратора энергии ультразвуковых колебаний, заканчивающегося торцевой излучающей поверхностью [6].

Выбранная конструктивная схема позволила создать колебательную систему длиной менее 110 мм и диаметром 38 мм (на рабочую частоту 22 кГц) или длиной менее 60 мм и диаметром 30 мм (на рабочую частоту 44 кГц).

Для питания ультразвуковой колебательной системы используется ультразвуковой генератор, преобразующий электрическую энергию промышленной частоты (50 Гц) в электрическую энергию ультразвуковой частоты (22 или 44 кГц).

Генератор электрических колебаний включает в себя задающий генератор, предварительный усилитель, усилитель мощности и узел обратной связи, обеспечивающий автоматическую подстройку частоты. Необходимость автоматической подстройки частоты обусловлена изменениями резонансной частоты колебательной системы в процессе очистки из-за повышения температуры моющей жидкости колебательной системы и, как следствие, изменения акустической нагрузки.

Представленное на чертеже устройство ультразвуковой очистки автомобильных инжекторов работает следующим образом.

Генератор вырабатывает электрические колебания ультразвуковой частоты, предназначенные для питания пьезоэлектрического преобразователя колебательной системы. В пьезоэлектрическом преобразователе за счет пьезоэффекта происходит преобразование электрических колебаний в упругие ультразвуковые. Упругие ультразвуковые колебания усиливаются концентратором и достигают торцевой излучающей поверхности. Торцевая поверхность, имеющая сферическое углубление в основании радиусом r и углом раскрыва 2 , обеспечивает направленное излучение ультразвуковых колебаний вдоль акустической оси колебательной системы на распылительное отверстие инжектора, повышая интенсивность ультразвуковых колебаний в зоне очистки до требуемой величины. Расстояние l между торцевой поверхностью концентратора, имеющей сферическое углубление в основании радиусом r с углом раскрыва 2 , и распылительным отверстием инжектора выбирается из тех условий, что излучение концентрируется на участке, соответствующем распылительному отверстию инжектора. Концентрация УЗ колебаний осуществляется на расстоянии l, определяемом из условия

l=(r-r)·ctg2 90°<2><>

где r - диаметр распылительного отверстия очищаемого инжектора.

Определение численного значения l осуществляется по заданному значению r и измеряемому для каждого типа инжекторов размеру распылительного отверстия r. Значение l, представленное в формуле, определено из геометрических построений, показанных на чертеже.

Предложенное устройство позволяет обеспечить высокую интенсивность ультразвукового излучения в зоне очистки (достаточную для реализации режима высокоамплитудной очистки) и исключает нерациональное использование ультразвуковой энергии.

Действие устройства очистки автомобильных инжекторов основано на использовании ультразвуковых колебаний высокой интенсивности, создающих в жидкой среде взрывающиеся кавитационные пузырьки и потоки жидкости. Кавитационные пузырьки обеспечивают механическое разрушение пленки загрязнений, а акустические потоки выносят растворенные загрязнения из зон очистки.

Проведенные экспериментальные исследования позволили установить, что с применением предложенного устройства и обычных растворителей (типа 646) за 5...10 минут полностью восстанавливается работоспособность любого инжектора, и его эффективность поднимается до номинального значения (по производительности распыляемого топлива и виду формируемого факела).

Предложенное техническое решение реализовано в виде работоспособного ультразвукового технологического аппарата, испытано в лабораторных условиях и внедрено в опытную эксплуатацию на двух станциях технического обслуживания г. Бийска Алтайского края.