Устройство для очистки поверхности изделий

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЙ(71) Заявитель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(72) Авторы Воинов Валерий Васильевич Михайловская Людмила Вячеславовна Мокринский Владимир Валерьевич Хартанович Николай Георгиевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(57) Устройство для очистки поверхности изделий, содержащее таймер, последовательно соединенные датчик вибраций и усилитель, вибратор и усилитель мощности, квадратичный детектор, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, блок дифференцирования, согласующий блок, генератор с управляемой частотой, счетчик, регистр, схему задержки, в котором выход усилителя подключен ко входу квадратичного детектора, последовательно с которым включены усилитель с регулируемым коэффициентом усиления,блок дифференцирования, согласующий блок и генератор импульсов с управляемой частотой, выход которого подключен ко входу усилителя мощности и входу счетчика,выходов которого посредством регистра подключены куправляющим входам усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход таймера соединен с управляющим входом регистра и через схему задержки с управляющим входом счетчика, отличающееся тем, что в него включены второй согласующий блок и индикатор, причем вход второго согласующего блока подключен к выходу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, а выход второго согласующего блока подключен ко входу индикатора. 75072011.08.30 Полезная модель относится к устройствам для очистки поверхности от налипших веществ и различного рода отложений и может быть использована для очистки поверхности изделий от мягких, вязких и сыпучих отложений. Известно устройство для вибрационной очистки стенок емкостей 1, содержащее последовательно подключенные датчик вибрации, усилитель, возбудитель, вибратор, амплитудный детектор, формирователь импульсов, блок умножения, первый и второй фильтры нижних частот, электронный ключ, генератор импульсов, операционный усилитель, компаратор, таймер, в котором первый и второй входы блока умножения подключены соответственно через амплитудный детектор и формирователь импульсов к выходу датчика вибрации, вход электронного ключа через первый фильтр нижних частот подключен к выходу блока умножения, управляющий вход электронного ключа подключен к генератору, а первый и второй выходы электронного ключа подключены соответственно к первому и второму входам операционного усилителя, выход которого через второй фильтр нижних частот и компаратор подключен ко входу таймера, а выход таймера подключен ко второму входу усилителя. Недостатком известного устройства является то, что вырабатываемые импульсы воздействия на очищаемую поверхность имеют частоту, равную резонансной частоте корпуса очищаемого изделия. Поскольку частота, на которой мощность воздействия максимальна,выше резонансной, скорость очистки, особенно от мягких и вязких отложений, оказывается низкой. Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемой полезной модели является устройство для очистки поверхности изделий 2, содержащее таймер, последовательно соединенные датчик вибраций, усилитель, вибратор, усилитель мощности, квадратичный детектор, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, блок дифференцирования,согласующий блок, генератор с управляемой частотой, счетчик, регистр, схему задержки,причем выход усилителя подключен к входу квадратичного детектора, последовательно с которым включены усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, блок дифференцирования, согласующий блок и генератор импульсов с управляемой частотой, выход которого подключен ко входу усилителя мощности и входу счетчика,выходов которого посредством регистра подключены куправляющим входам усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход таймера соединен с управляющим входом регистра и через схему задержки с управляющим входом счетчика. Недостатком известного устройства является низкая скорость при очистке сложных изделий, состоящих из элементов, имеющих различные частоты колебаний максимальной разрушающей мощности. Задачей полезной модели является повышение скорости очистки поверхности сложных изделий. Техническим результатом осуществления полезной модели является повышение скорости очистки не менее чем в 2 раза. Поставленная задача решается тем, что в устройство для очистки поверхности изделий, содержащее таймер, последовательно соединенные датчик вибраций и усилитель,вибратор и усилитель мощности, квадратичный детектор, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, блок дифференцирования, согласующий блок, генератор с управляемой частотой, счетчик, регистр, схему задержки, в котором выход усилителя подключен ко входу квадратичного детектора, последовательно с которым включены усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, блок дифференцирования, согласующий блок и генератор импульсов с управляемой частотой, выход которого подключен ко входу усилителя мощности и входу счетчика,выходов которого посредством регистра подключены куправляющим входам усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход таймера соединен с управляющим входом регистра и через схему задержки с управляющим входом счетчика, включены второй согласующий блок и индикатор, при 2 75072011.08.30 чем вход второго согласующего блока подключен к выходу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, а выход второго согласующего блока подключен ко входу индикатора. На фиг. 1 приведена схема заявляемой полезной модели, на фиг. 2 - пример выполнения схемы усилителя с регулируемым коэффициентом усиления. Обозначения на фиг. 1, 2 следующие 1 - очищаемая поверхность 2 - вибратор, например, магнитострикционный 3 - усилитель мощности 4 - генератор с управляемой частотой, выполненный, например, на микросхеме КР 408 ПП 1 5, 6 - первый и второй согласующие блоки соответственно, выполненные, например,первый на базе усилителя, второй на базе последовательно соединенных двухполупериодного выпрямителя и усилителя 7 - датчик вибраций, например пьезоэлемент 8 - усилитель, выполненный, например, на микросхеме К 140 УД 8 9 - квадратичный детектор, выполненный, например, на двух полевых транзисторах,включенных по мостовой схеме 10 - усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 11 - блок дифференцирования, выполненный, например, на усилителе с отрицательной обратной связью, параллельно которому включен резистор 12 - регистр, выполненный, например, на микросхемах 155 ИР 17 13 - счетчик, выполненный, например, на основе интегральных микросхем 155 ИЕ 5 14 - таймер, выполненный, например, на микросхеме КР 1006 ВИ 1 15 - схема задержки, выполненная, например, на элементах И-НЕ микросхемы 155 ЛАЗ 16 - индикатор, например, стрелочный 17 - резистор 18 - блок резисторов 19 - блок электронных ключей, выполненный, например, на микросхемах К 284 КН 1 20 - операционный усилитель, например микросхема К 140 УД 7. На фиг. 3 показана зависимость выходного напряжения усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 10 от частоты , а на фиг. 4 - зависимость выходного напряжения блока дифференцирования 11 от частоты . Принцип работы полезной модели (фиг. 1, 2) заключается в следующем. Вибратор 2 создает в корпусе очищаемого изделия упругую деформацию. Эта деформация, распространяясь в материале корпуса изделия, вызывает деформацию сдвига между материалом изделия и отложениями на его поверхности. В результате прочность сцепления отложений с поверхностью изделия уменьшается. Периодическое повторение деформаций приводит к полному удалению отложений с очищаемой поверхности. Для поддержания максимальной мощности колебаний вибрации стенки элементов поверхности очищаемого изделия регистрируются датчиком 7, установленным на поверхности стенки этого элемента. В дальнейшем они усиливаются усилителем 8 и детектируются квадратичным детектором 9, в результате чего на выходе детектора 9 образуется напряжение, пропорциональное квадрату амплитуды этих вибраций. Это напряжение поступает на вход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 10, коэффициент усиления которого пропорционален частоте генератора с управляемой частотой 4. Достигается такое значение коэффициента усиления следующим образом. В течение фиксированного интервала времени, определяемого таймером 14, счетчик 13 определяет количество импульсов, поступающих на него с генератора 4, которое пропорционально частоте генератора. Эта величина в виде цифрового кода по управляющему импульсу от таймера 14 записывается в регистр 12, а счетчик 13 спустя время задержки, определяемое схемой 15,3 75072011.08.30 обнуляется, после чего процесс повторяется. Записанный в регистр 12 цифровой код поступает на управляющие входы регулируемого усилителя 10. При этом происходит замыкание некоторых ключей блока 19, что изменяет общее сопротивление блока резисторов 18 и, как следствие, коэффициент усиления операционного усилителя 20. Таким образом,сигнал на выходе регулируемого усилителя 10 оказывается одновременно прямо пропорционален квадрату амплитуды и частоте, то есть мощности колебаний. В результате усиления входного напряжения на выходе усилителя 10 будет напряжение, зависящее от частоты так же, как и мощность. Зависимость выходного напряжения усилителя 10 (10) от частоты показана на фиг. 3. Для того чтобы автоматически поддерживать частоту генератора 4 максимальной , это напряжение дифференцируется в блоке 11. В результате зависимость выходного напряжения 11 от частоты имеет вид, показанный на фиг. 4. Напряжение 11 через первый согласующий блок 5 прикладывается к управляющему входу генератора 4, в результате чего осуществляется автоматическая подстройка частоты генератора 4 до величины . Это происходит следующим образом. Уменьшение частотыприводит к увеличению напряжения 11 и соответственно к увеличению частоты управляемого генератора 4, и, наоборот, увеличение частоты приводит к уменьшению 11 и уменьшению частоты управляемого генератора 4. Импульсы тока с выхода управляемого генератора 4 поступают на вход усилителя мощности 3, а с выхода усилителя мощности 3 - на вибратор 2, который и создает колебания стенки выделенного элемента очищаемого изделия. Сигнал с выхода усилителя 10 поступает на вход второго согласующего блока 6, с выхода которого подается на индикатор 16. Второй согласующий блок 6 преобразует выходной сигнал усилителя 10 в постоянный ток, регистрируемый стрелочным индикатором 16. Об окончании очистки поверхности выделенного элемента изделия судят по стабилизации показаний индикатора 16, после чего вибратор 2 и датчик вибрации 7 переносят на поверхность следующего элемента очищаемого изделия. Этот процесс повторяют до полной очистки всех выделенных элементов изделия. Поскольку все элементы изделия механически связаны, колебания стенки одного элемента изделия передаются на стенки других элементов. При оптимальной очистке одного из элементов колебаниями с частотой, соответствующей максимальной разрушающей мощности, остальные элементы очищаются колебаниями меньшей мощности. Постепенный перенос вибратора 2 и датчика 7 с одного выделенного элемента изделия на другой обеспечивает полную очистку изделия с повышенной, по сравнению с устройством-прототипом скоростью. Для оценочного сравнения скорости очистки заявляемым устройством и устройствомпрототипом рассмотрим очистку поверхности изделия, состоящего из трех элементов равной поверхности , но с разными частотами максимальной разрушающей скорости. Будем считать, что при совпадении частот скорость очистки равна 1, в противном случае - 2. Общее время очистки состоит из суммы времен полной очистки всех трех элементов. Первый элемент очищается со скоростью 1, тогда(1) 1 В это время два остальных элемента очищаются со скоростью 2. После переноса датчика время очистки второго элемента составит. 1 После окончания очистки второго элемента чистится полностью третий элемент. Его время очистки 31 Тогда время полной очистки 123.(4) После несложных преобразований выражений (1)(4) получим окончательное значение времени очистки 33211 2 1 Средняя скорость очистки составит 1 ср 11,8 . Тогда ср 3,2882. 2 Если бы очистка осуществлялась с постоянной привязкой датчика к одному из элементов, скорость очистки была бы равна 2, то есть скорость очистки увеличилась в 3,2 раза по сравнению с устройством-прототипом. В случае очистки поверхности изделия, состоящего из двух элементов равной поверхности, но с разными частотами максимальной разрушающей скорости, средняя скорость очистки составляет 2,4922. Таким образом, за счет введения второго согласующего блока и индикатора и последовательного переноса датчика вибрации с поверхности одного из элементов очищаемой поверхности на другой до полной очистки изделия скорость увеличивается с учетом переустановки датчика и вибратора не менее чем в 2 раза. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.