Заряд с помощью ультразвука

Ультразвуковое устройство получение водорода

Полезная модель относится к электрохимии а конкретнее, к водородной энергетике и может быть полезно использована для получения топливной смеси с высоким содержанием водорода из любых водных растворов.

Известны устройства прямого электрохимического разложения (диссоциации) воды и водных растворов на водород и кислород путем пропускания через воду электрического тока. Их главное достоинство-простота реализации.

Главные недостатки известного водородного генератора–устройства-прототипа –низкая производительность, значительные энергозатраты и низкий к.п.д.

Обратите внимание

Теоретический расчет требуемой электроэнергии для выработки 1 м3 водорода из воды составляет 2,94 квт–час, что пока затрудняет использование данного способа получения водорода в качестве экологически чистого топлива на транспорте.

Наиболее близким устройством (прототипом) по конструкции и того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является известный электролизер- простейший водородный генератор, содержащий полую камеру с водным раствором(водой), электроды, размещенные в нем, и присоединенный к ним источник электроэнергии (кн. «Химическая энциклопедия”,т.1,м.,1988г., с.401)

Сущность работы прототипа – известного водородного генератора состоит в электролитической диссоциации воды и водных растворов под действием электрического тока на Н2 и О2 .

Недостаток прототипа состоит в низкой производительности водорода и значительных затратах электроэнергии.

Целью данного изобретения является модернизация устройства для улучшения его энергетической эффективности

Технический результат, данной полезной модели состоит в техническом и энергетическом усовершенствовании известного устройства, необходимом для достижения поставленной цели.

Указанный технический результат достигается тем, что известное устройство, содержащее полую камеру с водным раствором, электроды, размещенные в воде, присоединенный к ним источник электроэнергии, дополнено капиллярами, размешенными вертикально в воде, с верхними торцами выше уровня воды, причем электроды выполнены плоскими, один из которых размещены под капиллярами, а второй электрод выполнен сетчатым и размещен над ними, причем источник электроэнергии выполнен высоковольтным ирегулируемым по амплитуде и частоте, причем зазор между торцами капилляров и вторым электродом и параметры электроэнергии, подаваемой на электроды выбирают по условию обеспечения максимальной производительности по водороду, причем регуляторами производительности является регулятор напряжения упомянутого источника и регулятор зазора между капиллярами и вторым электродом, причем устройство дополнено также двумя ультразвуковыми генераторами, один из которых размещен под нижним торцом этих капилляров ивторой — выше их верхнего торца, причем устройство дополнено также электронным диссоциатором молекул активированного водного тумана содержащим пару электродов, размещённых над поверхностью жидкости, с их плоскостями, перпендикулярно поверхности жидкости, и электрически присоединённых к дополнительному электронному генератору высоковольтных высокочастотных импульсов с регулируемой частотой и скважностью, в диапазоне частот, перекрывающим резонансные частоты возбуждения испаренных молекул жидкости и ее ионов.

ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА В СТАТИКЕ

Устройство для получения водорода из воды (фиг.1) состоит из диэлектрической емкости 1, с налитой в нее водного раствора жидкости 2, из тонко пористого капиллярного материала 3, частично погруженного в эту жидкость и предварительно смоченного в ней.

В состав данного устройства входят также высоковольтные металлические электроды 4,5, размещенные по торцам капилляров 3, и электрически присоединенные к выводам высоковольтного регулируемого источника знакопостоянного электрического поля 10, причем один из электродов 5 выполнен в виде дырчато-игольчатой пластины, и размещен подвижно над торцом капилляров 3 , например, параллельно ему на расстоянии, достаточном для предотвращения электрического пробоя на смоченный фитиль 3. Другой высоковольтный электрод 4 размещен в жидкости параллельно нижнему торцу капиллярного, например, пористого материала 3 Устройство дополнено двумя ультразвуковыми генераторами 6, один из которых размещен в жидкости 2 , почти на дне емкости 1, а второй размещен над уровнем жидкости, например на сетчатом электроде 5.

Устройство содержит также электронный диссоциатор молекул активированного водного тумана, состоящий из двух электродов 7,8, размещённых над поверхностью жидкости, с их плоскостями, перпендикулярно поверхности жидкости, и электрически присоединённых к дополнительному электронному генератору 9 высоковольтных высокочастотных импульсов с регулируемой частотой и скважностью, в диапазоне частот, перекрывающим резонансные частоты возбуждения испаренных молекул жидкости и ее ионов. Устройство дополнено также колоколом 12, размещенным над емкостью 1 — сборным газовым коллектором 12, в центре которого размещен выводной патрубок для вывода топливного газа и Н2 к потребителям. По существу, узел устройства, содержащий электроды 4,5 с блоков высокого напряжения 10и капиллярный узел 3 4, 5, 6, является комбинированным устройством электроосмотического насоса и электростатического испарителя жидкости 2 из емкости 1.. Блок 10 позволяет регулировать скважность импульсов и напряженность знакопостоянного электрического поля от 0 до 30 кВ/см. Электрод 5 выполнен металлическим дырчатым или сетчатым для обеспечения возможности беспрепятственного пропускания через себя образуемого водяного тумана и топливного газа с торца капилляров 3. В устройстве имеются регуляторы и приспособления для изменения частоты импульсов и их амплитуды и скважности, а также для изменения расстояния и положения электрода 5 относительно поверхности капиллярного испарителя 3(на фиг. 1 они не показаны).

ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА РАБОТЫ УСТРОЙСТВА (РИС.1)

Вначале наливают в емкость 1 водный раствор, например активированную воду или водо-топливную смесь(эмульсию)2, предварительно смачивают ею капилляр 3-пористый испаритель.

Затем включают высоковольтный источник напряжения 10 и подают высоковольтную разность потенциалов к капиллярному испарителю 3, через электроды 4,5, причем размещают дырчатый электрод 5 выше поверхности торца капилляров 3 на расстояние, достаточное для предотвращения электрического пробоя между электродами 4,5.

В результате, вдоль волокон капилляров 3 под действием электроосмотических а по сути — электростатических сил продольного электрического поля водные кластеры частично разрываются исортируясь по размерам, всасываются в капилляры 3 .

Причем дипольные поляризованные молекулы жидкости разворачиваются вдоль вектора электрического поля и двигаются из емкости в направлении верхнего торца капилляров 3 к противоположному электрическому потенциалу электрода 5 (электроосмос).

Затем они, под действием электростатических сил, срываются этими электрическими силами поля с поверхности торца капилляра 3 – по сути электроосмотического испарителя и превращаются в частично диссоциированный поляризованный наэлектризованный водяной туман.

Этот водяной туман выше электрода 5 затем интенсивно обрабатывают также импульсным поперечным высокочастотным электрическим полем, создаваемым между поперечными электродами 7,8 электронным генератором высокой частоты 9.

Важно

В процессе интенсивного столкновения испаренных дипольных молекул и водных кластеров над жидкостью между собою с молекулами воздуха и озона, электронами в зоне ионизации между электродами 7,8.происходит дополнительная интенсивная диссоциация (радиолиз) активированного водяного тумана с образованием топливного горючего газа.

Далее этот полученный топливный газ поступает самостоятельно вверх в газосборный колокол 12 и далее через выводной патрубок 13 подается потребителям, для приготовления синтетической топливной смеси, например во впускной тракт двигателей внутреннего сгорания и подачи его в камеры сгорания двигателя автотранспорта.

В состав этого горючего газа входят молекулы водорода (Н2), кислорода (О2),водяного пара, тумана (Н2О), а также активированные органические молекулы испаренных в составе прочего — углеводородных добавок.

Экспериментально ранее показана работоспобность данного устройства и выяснено, что интенсивность процесса испарения и диссоциации молекул водных растворов, существенно зависят и изменяются в зависимости от параметров электрического поля источников9,10.(напряженности, мощности), от расстояния между электродами 4, 5 ,от площади капиллярного испарителя 3, от вида жидкости, размеров капилляров и качества капиллярного материала 3. Имеющиеся в устройстве регуляторы позволяют оптимизировать производительность топливного газа в зависимости от вида и параметров водного раствора и конкретной конструкции данного электролизера. Поскольку в данном устройстве водный раствор жидкости интенсивно испаряется и частично диссоциирует на Н2 и О2,под действием капиллярного электроосмоса, и ультразвука, а затем дополнительно активно диссоциирует вследствие интенсивных соударений молекул испаренного водного раствора посредством дополнительного поперечного резонансного электрического поля, то такое устройство получения водорода и топливного газа потребляет мало электроэнергии и поэтому существенно в десятки сотни раз экономичнее известных электролизных водородных генераторов.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Ультразвуковое устройство для получения водорода из любого водного раствора, содержащее емкость с водным раствором, металлические электроды, размещенные в ней, и присоединенный к ним источник электроэнергии, отличающееся тем, что оно дополнено капиллярами, размещенными вертикально в этой камере, с их верхними торцами выше уровня водного раствора, причем один из двух электродов размещен в жидкости под капиллярами, а второй электрод выполнен подвижным исетчатым и размещен над ними, причем источник электроэнергии выполнен высоковольтным и регулируемым по амплитуде и частоте, причем устройство дополнено также двумя ультразвуковыми генераторами, один из которых размещен под нижним торцом этих капилляров и второй размещен выше их верхнего торца, причем устройство дополнено также резонансным электронным диссоциатором молекул активированного водного тумана, содержащим пару электродов, размещённых над поверхностью жидкости, с их плоскостями, перпендикулярно поверхности жидкости, и электрически присоединённых к дополнительному электронному генератору высоковольтных высокочастотных импульсов с регулируемой частотой и скважностью, в диапазоне частот, содержащим резонансные частоты возбуждения испаренных молекул жидкости и ее ионов.

Источник: http://zaryad.com/2011/02/27/ultrazvukovoe-ustroystvo-poluchenie/

Ультразвуковая терапия. Дозиметрия и порядок назначения процедур

21 Апреля в 11:29 9000

Распространение ультразвука в средах (тканях) происходит в виде потока волновой энергии, который оказывает определенное давление на частицы среды. Величина этого давления характеризуется как мощность ультразвука и обозначается количеством ватт (Вт) в единицу времени (с).

В физиотерапии принято пользоваться понятием интенсивности ультразвуковой энергии, проходящей через 1 см2 площади излучателя в течение одной секунды. Она выражается в Вт/см2.

Величина интенсивности тесно связана с общей выходной мощностью ультразвука, и этот показатель должен особо учитываться при работе с аппаратами, имеющими излучатели различной площади и особенно большой (10 см2). Для выбора интенсивности имеет значение локализация воздействия, площадь озвучания, выраженность подкожного жирового слоя, возраст и т. д.

В современной физиотерапии утвердилось подразделение интенсивностей ультразвука на малые (0,05-0,2-0,4 Вт/см2), средние (0,6-0,8 Вт/см2) и большие (1,0-1,2 Вт/см2). Пьезоэлемент, заложенный в основании головки ультразвукового излучателя, со временем меняет свои свойства, изнашивается.

Поэтому выходная мощность ультразвуковой энергии в аппарате тоже может изменятся, и ее следует подвергать проверке. Для этой цели разработай специальный прибор – измеритель ультразвуковой мощности («ИМУ-3»), часто называемый «ультразвуковые весы». Проверка прибором «ИМУ-3» осуществляется техником.

Медицинская сестра ежедневно, до начала проведения процедур, производит проверку наличия ультразвуковых колебаний одним из двух способов. При первом способе ультразвуковой излучатель погружают в стакан с водой. При работе аппарата в непрерывном режиме с интенсивностью 0,4-0,6 Вт/см2 ультразвук вызывает дегазацию воды.

В стакане наблюдается появление пузырьков воздуха, направляющихся к излучающей поверхности вибратора и оседающих на ней. При втором способе на рабочую поверхность излучателя наносят несколько капель воды или вазелинового масла. При исправном аппарате наблюдается «кипение», подпрыгивание этих капель.

Совет

Выбор ультразвукового аппарата для проведения процедуры зависит от глубины расположения органов и тканей, подлежащих лечению. Аппараты, работающие на частоте 880 кГц, относятся к аппаратам глубинного воздействия и предназначены для озвучивания органов и тканей до глубины 4-6 см.

Аппараты, генерирующие ультразвуковые колебания частотой 2640 кГц, относятся к аппаратам поверхностного действия и предназначены для озвучивания тканей, расположенных на глубине 1,5-2 см. Назначение ультразвука производится с обязательным указанием режима работы.

Режим подачи ультразвуковой энергии в современных аппаратах может быть непрерывным и импульсным, когда поток энергии чередуется с паузами. Импульсные режимы различаются по длительности импульса и пауз. Чем короче импульс, тем больше пауза и тем мягче действие ультразвука. Обычно воздействия ультразвуком производятся на ограниченные части тела (поля).

Площадь одного поля в среднем не более 150-250 см2. При необходимости назначить ультразвук на сравнительно большую поверхность (например, па паравертебральные зоны и область распространения болей при радикулите) всю площадь делят на отдельные поля. В течение одной процедуры можно подвергать воздействию 4-5, редко 6 полей.

Различают воздействие ультразвуком местное – непосредственно на область патологического процесса (пораженный сустав) и сегментарное – на рефлексогенные зоны, обычно парапертебрально в области соответствующих сегментов.

Не следует воздействовать ультразвуком на область сердца, выступающие костные поверхности (например, остистые отростки позвонков), сильно отечные ткани, зоны роста у детей, область беременной матки. Время воздействия ультразвуком на одно поле не должно превышать 5-10 мин при общей продолжительности процедуры 11с более 15 мин.

Читайте также:  Проблемы экологического страхования

Воздействия производят через день или ежедневно. Общий курс лечения составляет 6-12 процедур, редко 15-20. Курсы ультразвуковой терапии повторяют с промежутками не менее 3 месяцев. В связи с тем, что ультразвуковые колебания полностью отражаются даже от очень тонкого слоя воздуха, подведение их к телу больного осуществляется через безвоздушные плотные среды – вазелиновое или другие виды масла, воду. Масло (предварительно слегка подогретое) тонким слоем наносят на кожную поверхность участка тела, подвергающегося воздействию, с помощью шпателя, пипетки или ватного тампона.

По окончании процедуры также ватным тампоном его снимают с поверхности излучателя и кожи с последующей обработкой этих поверхностей раствором 96% спирта. За рубежом выпускают специальные контактные среды. В России специально разработана контактная среда – гель «Репак-Т», которая обеспечивает 100% контакт между датчиком ультразвуковых колебаний и озвучиваемой поверхностью, не растекается па поверхности воздействия, легко снимается салфеткой, не образует пленок. Гель может быть использован для контакта со слизистой.

Отражение ультразвуковой энергии зависит и от угла падения (оно увеличивается при его увеличении). Поэтому необходимо, чтобы во время проведения процедуры излучатель располагался перпендикулярно к озвучиваемой поверхности.

Способ проведения ультразвуковой процедуры может быть контактным (когда через вазелиновое масло воздействуют непосредственно на кожу) или неконтактным (через воду). При контактном способе пользуются лабильной (подвижной) методикой. При этом соблюдают плотное прилегание излучающей поверхности излучателя к коже.

Передвижение его совершают медленными поглаживающими (массирующими) круговыми движениями со скоростью 1-1,5 см в с. В случае необходимости произвести перемещение излучателя с одного поля на другое, требующее отрыва его от поверхности кожи, ручку переключателя интенсивности переводят в пулевое положение.

Обратите внимание

Реже при контактном способе применяют стабильную методику, когда излучатель фиксируют неподвижно на ограниченном участке. Воздействие ультразвуком через воду применяют в случаях, когда невозможно использовать контактный способ, чаще при поражениях конечностей (кисть, стопа). Вода температурой 32-36 °С наливается в фаянсовую или фарфоровую ванночку.

Для уменьшения содержания в воде воздушных пузырьков применяют кипяченую воду или наполняют ванночку простой водопроводной водой. В воду погружают конечность больного и ультразвуковой излучатель.

Излучатель либо закрепляют на одной из стенок ванночки, – и тогда необходимо больному самому делать вращательные движения конечностью перед вибратором, либо медицинская сестра перемещает излучатель вокруг фиксированной конечности.

В этом случае для защиты от влияния ультразвуковых колебаний медицинская сестра надевает на руку хлопчатобумажную, а поверх нее резиновую перчатку. Расстояние излучателя от поверхности кожи должно составлять 1-2 см (неконтактный способ воздействия).

В практике ультразвуковой терапии имеют место специальные частные способы воздействия, когда контактная среда (вода или масло) помещается в приспособления определенной формы (глазные ванночки, тубусы для методики фонофореза и др.). Широкое распространение приобретает способ введения с помощью ультразвука лекарственных препаратов. Данный способ воздействия ультразвуком получил название ультрафонофореза или фонофореза. Для фонофореза используют небольшое количество лекарственных веществ, которые, в основном, представлены в табл. 6.

Таблица 6. Лекарственные вещества для фонофореза

Обычно применяют контактную методику воздействия. На подлежащую воздействию поверхность тела наносят тонким слоем с помощью шпателя соответствующую мазь. При использовании сильнодействующего или гормонального препарата учитывают его разовую дозу и содержание в 1 г мази.

В этом случае расход мази на процедуру часто составляет от 0,5 до 2-3 г. Вместо обычного нанесения мази на кожу часто ее втирают в озвучиваемый участок, так как это усиливает проникновение лекарства в организм.

Медицинскому персоналу при этом необходимо пользоваться резиновыми перчатками или напальчниками во избежание попадания в их организм применяемых лекарств.

Важно

Лекарственные растворы наносят на кожу шприцем или пипеткой, затем растирают стеклянной палочкой или пальцем, покрывая данный участок тела тонким слоем глицерина или вазелинового масла для создания полного контакта излучателя с озвучаемой поверхностью. При фонофорезе, как правило, используют лабильную методику воздействия.

В области выраженных болевых точек излучатель задерживается на 1-2 с. Наряду с контактной методикой фонофореза возможно воздействие через воду. При этом ванночки или другие сосуды заполняют лекарственным веществом (температура 28-32 °С).

Данный способ фонофореза применяют в лечебной практике, в основном, в специализированных клиниках (офтальмология, стоматология и др.). В последние годы начинают применяться полостные методики фонофореза (внутрипузырный, ректальный фонофорез антибиотиков, гидрокортизона). Все параметры ультразвукового воздействия устанавливает врач, и процедура выполняется в соответствии с ними. Боголюбов В.М., Васильева М.Ф., Воробьев М.Г.

  • Методики гальванизации и лекарственного электрофорезаВ описанных методиках гальванизации можно использовать прямую и обратную полярность электродов, за исключением классической методики по Щербаку. При электрофорезе полюсность зависит от вводимого лекарственного вещества. Поэтому при проведении процедуры смачиваем фильтровальную бумагу раствором под о…Физиотерапия
  • Гальванизация и лекарственный электрофорезГальванизация – применение с лечебной целью постоянного непрерывного электрического (гальванического) тока низкого напряжения (до 80 В) и небольшой силы (до 50 мА), подводимого к телу больного через контактно наложенные электроды.Физиотерапия
  • Особенности проведения физиотерапевтических процедур у детейФизиотерапия в педиатрии располагает многочисленными и весьма разнообразными по лечебному действию факторами, которые применяют детям с первых дней жизни с целью профилактики и лечения заболеваний, повышения защитных сил, своевременного созревания и развития всех систем организма. Однако техника и м…Физиотерапия
  • Ультрафиолетовое излучение. Дозиметрия и дозирование ультрафиолетового излученияВ настоящее время для практики производятся отечественные компактные переносные приборы (УФ-радиометры), позволяющие измерять энергетические характеристики любых источников УФ-излучения с высокой точностью.Физиотерапия
  • Ультразвуковая терапия. Воздействие при заболеваниях носа, его придаточных пазух, глоткиИспользуют аппараты, имеющие ультразвуковой излучатель малой площади (1см2), «ЛОР-1А», «ЛОР-2», «УЗТ-5», «УЗТ-101». При лечении ринитов воздействие проводят на область спинки и скатов носа. Интенсивность 0,2-0,4 Вт/см2, режим непрерывный или импульсный, методика лабильная, способ контактный…Физиотерапия

Источник: https://medbe.ru/materials/fizioterapiya/ultrazvukovaya-terapiya-dozimetriya-i-poryadok-naznacheniya-protsedur/?PAGEN_2=2

Показания и противопоказания к применению ультразвуковой терапии

Ультразвуковая терапия применяется для лечения различных заболеваний, используя механические колебания ультравысокой частоты (20-3000 кГц). Ультразвук широко применяют во многих сферах медицины: хирургия – литотрипсия, диагностика – УЗИ, физиотерапия.

Для терапии используются звуковые колебания различной частоты: для вибротерапии применяют инфразвуковые колебания (ниже 16 Гц), для психотерапии – звуковые колебания (16-20000 Гц). Волны ультразвука способны повысить проницаемость кожи, увеличивают абсорбцию лекарственных препаратов кожей через потовые протоки, сальные железы, волосяные фолликулы.

Поглощают ультразвук в большей мере газы, труднее идет поглощение в твердых средах. В пограничных областях УЗ поглощается как прямая, так и отраженная энергия.

Как влияет ультразвук?

Основа метода – механические колебания с низкой и высокой частотой, физико-химический и тепловой факторы.

  1. Механическое действие — это своеобразный микромассаж тканей на уровне клеток.
  2. Физико-химическое действие. Под влиянием механического резонанса ускоряется движение молекул, в следствие чего увеличивается их ионный распад, меняется изоэлектрическое состояние, появляются свободные радикалы, появляются новые электрические поля. В связи с действием ультразвука происходит активизация обменных процессов, стимуляция биохимических и физико-химических процессов, возрастает количество простагландинов Р2а, нормализуется рН тканей.
  3. Тепловое действие – это преобразование механической энергии в тепловую. В результате ткани нагреваются на 1 градус. Тепловое воздействие повышается при непрерывном ультразвуке стабильного воздействия с повышенной интенсивностью.

Ультразвуковые волны оказывают ряд лечебных эффектов:

  • ускоряются процессы регенерации тканей;
  • восстанавливается проводимость нервных волокон;
  • происходит скорейшее рассасывание травматических отеков, инфильтратов, кровоизлияний, экссудатов;
  • противовоспалительный эффект;
  • анальгетический;
  • спазмолитический;
  • ганглиоблокирующий;
  • гипотензивный;
  • метаболический;
  • фибринолитический;
  • десенсибилизирующий;
  • бактерицидный;
  • дефиброзирующий;
  • улучшается адсорбция кожи;
  • усиливается регионарный кровоток.

Показания к применению

Показания к использованию УЗ-терапии – следующие синдромы:

  • воспалительные изменения;
  • бронхообструктивный;
  • болевой;
  • гипертензивный;
  • дыхательной, сердечной, сосудистой, почечной, печеночной недостаточности;
  • диспептический;
  • нарушения стула;
  • нефротический;
  • дизурический;
  • мышечно-тонический;
  • мочевой;
  • нарушения функции суставов;
  • болезнь Рейно;
  • кожный;
  • деформация позвоночника;
  • аллергический;
  • нарушения целостности тканей;
  • энцефаломиелопатия;
  • ожирение;
  • невропатия;
  • полинейропатия;
  • вестибулярный;
  • дисциркуляторная энцефалопатия;
  • отечный;
  • атрофический;
  • цереброишемический;
  • корешково-сосудистый;
  • корешковый;
  • рефлекторный.

Используется при следующих заболеваниях:

  • заболевания ЛОР-органов;
  • Болезнь Шегрена;
  • лечение послеоперационных рубцов;
  • экземы и нейродермиты;
  • болезни нервной системы;
  • заболевания суставов;
  • энурезы у детей;
  • остеохондроз поясничного отдела, при котором происходит ущемление артерий, расположенных близко к нервным корешкам спинного мозга;
  • поясничный радикулит (хронический или при обострении);
  • гастрит с пониженной кислотностью;
  • артрит, артроз, в частности ревматоидные и деформирующие;
  • невралгия тройничного нерва (хроническая и острая);
  • заболевания глаз: катаракта, рассасывание бельма. При поражении сетчатки улучшается зрительная функция;
  • косолапость и мышечная атрофия;
  • сколиоз II степени;
  • рубцовые контрактуры;
  • послеожоговые рубцы;
  • свежие болезненные травмы;
  • пяточные шпоры;
  • трофические и варикозные язвы;
  • переломы трубчатых длинных костей;
  • простатит вялый фолликулярный;
  • гипогалактия;
  • гипофункция яичников, бесплодие;
  • серозный мастит, аднексит;
  • заболевания придатков и матки хронической формы со спайками в малом тазу.

Противопоказания

Общие противопоказания: нельзя воздействовать на область сердца, ростковые зоны костей и выступающие костные поверхности у детей, нельзя воздействовать на головной мозг. Также не рекомендуется проводить ультразвуковую терапию при следующих синдромах:

  • гнойные или осумкованные воспалительные изменения;
  • нарушения ритма сердца;
  • интоксикационный;
  • тромбофлебитический;
  • гипотензивный;
  • желтуха;
  • флеботромбоз;
  • гипергликемический;
  • гипоталамический;
  • печеночная и почечная колика;
  • гипертиреоидный;
  • невротический;
  • астенический;
  • вегетососудистая дистония;
  • болезни системы кровообращения, в частности гемофилия;
  • сахарный диабет в поздних стадиях;
  • хронические нефриты;
  • атеросклероз;
  • туберкулез легких;
  • гипертония 2-4 степеней;
  • злокачественные новообразования;
  • инфекционные заболевания (бактериальные и вирусные);
  • беременность;
  • склонность к кровотечениям;
  • тиреотоксикоз;
  • паралич лицевого нерва, невралгии.

Применяемая аппаратура

Аппараты, применяемые в медицине бывают:

  • физиотерапевтические — УЗТ-1. 01 Ф;
  • стоматологические — УЗТ-1. 02 С;
  • урологические — УЗТ-1. 03 У;
  • офтальмологические — УЗТ-1. 04 О;
  • гинекологические — УЗТ 3. 01-Г;
  • дерматологический — УЗТ3. 02-Д;
  • детский дерматологический — УЗТ 3. 06;
  • общетерапевтический — УЗТ-3. 05;

Более современные аппараты «Гамма», «Барвинок», «Стержень», «Проктон-1», «Генитон», «ЛОР-3», зарубежные аппараты «Sonostat», «Sonopuls», «ЕСО», «ECOSCAN». Отдельного внимания заслуживает низкочастотный аппарат «Ретон», который можно использовать как в больницах, так и для дома. Основная его функция – УЗ-терапия, а также как дополнение фонофорез.

Источник: https://nashynogi.ru/raznoe/pokazaniya-i-protivopokazaniya-k-primeneniyu-ultrazvukovoj-terapii.html

Похудение с помощью ультразвука

В этой статье мы расскажем вам о новой методике похудения с помощью ультразвука.

Специальный аппарат направляет на выбранную вами точку тела ультразвуковые волны, которые разрушают находящиеся там жировые отложения, не затрагивая при этом кожу, сосуды, нервные окончания и соседние ткани.

Процедура абсолютно безболезненная, но достаточно эффективная, так как происходит уменьшение целлюлита и лифтинг кожи. Ультразвук прекрасно справляется с жировыми отложениями в так называемых проблемных зонах: на животе, бедрах, талии, ягодицах.

Но вот второй подбородок убрать с его помощью не удастся, так как там недостаточно жира.

Похудение с помощью ультразвука: принцип действия

Механизм действия аппарата выглядит следующим образом: он генерирует ультразвуковые колебания высокой частоты (220 кГц), механически воздействующие на клеточную мембрану жировых клеток и разрушающие их. В результате этого жир разлагается, а его составляющие переходят в кровеносную и лимфатическую системы, где они частично поглощаются бактериями-макрофагами, а частично поступают в печень.

Поскольку печень не отличает продукты распада жировых клеток от жира, поступающего с пищей, то перерабатывает их естественным образом.

За одну процедуру можно уменьшить объем жировой ткани на 3-4 см (до 500 мл) и даже на 6 см.

Перед процедурой обязательно комплексное обследование, включающее биохимический анализ крови для выявления патологии печени и нарушений липидного обмена.

Противопоказанием служит первая (и выше) степень ожирения, если индекс массы тела превышает 29; беременность, лактация, онкология, опухоли различного генеза, кожные заболевания на участке воздействия, болезни печени, а также возраст (менее 18 лет).

Однако самой процедурой всё не ограничивается, ведь разрушенные клетки будут выводиться из организма в течение 14-15 дней, причем наиболее интенсивно – в первые 3-4 дня. В этот период необходимо придерживаться низкокалорийной диеты, уменьшить потребление жиров и углеводов, не употреблять алкоголь и выпивать не меньше 2 л воды (чай и кофе сюда не входят).

Читайте также:  33 принципа жизни в гармонии с природой

Поскольку продукты распада жировых клеток – это шлаки, которые нужно выводить из организма, то необходимо увеличить физические нагрузки либо в спортзале, либо совершая длительные прогулки или пробежки.

Совет

Практика показала, что оптимальный результат дает курс ультразвука, состоящий из 3 процедур с перерывом между ними 2-2,5 недели. Расщепленные жировые клетки будут быстрее попадать в лимфу, если после процедуры ультразвука на зоне воздействия сделать массаж.

Для женщин, страдающих лишним весом, это прекрасная возможность решить свои проблемы без изнурительных диет и изматывающих физических нагрузок в спортзале.

Источник: http://stylish-lady.ru/pohudenie/pohudenie-s-pomoshhyu-ultrazvuka.html

Устройства для получения и приёма ультразвука

В основе устройства излучателей и приёмников УЗ, применяемых в медицинской УЗ-аппаратуре, лежит или пьезоэлектрический или магнитострикционный эффект.

В технике также используются искусственные источники УЗ – специальные свистки и сирены.

Для получения и приёма ультразвука относительно низких частот (до 50 кГц), используются магнитострикционныепреобразователи.

Работа магнитострикционных излучателей основана на прямом магнитострикционном эффекте.

Если на катушку, в которую помещён стержень из ферромагнитного материала, подавать переменный электрический ток, то вдоль стержня будет происходить сжатие или растяжение. Это явление называется прямым магнитострикционным эффектом (рис. 8).

Рис. 8. Схема прямого магнитострикционного эффекта

Если периоды собственных колебаний стержня и магнитного поля одинаковы, то амплитуда колебаний будет максимальна, имеет место явление резонанса. Колебания стержня продольные, поэтому волна будет исходить из концов стержня.

Обычный магнитострикционный излучатель представляет собой пакет, набранный из тонких пластин толщиной 0,1 – 0,2 мм, которые изолируются между собой лакированием или оксидированием. Материалом пластин служат ферриты.

Для приёма УЗ используется обратный магнитострикционный эффект – если стержень из ферромагнитного материала сжимать или растягивать, то в обмотке возникает переменный ток (рис. 9).

Рис. 9. Схема обратного магнитострикционного эффекта

Пьезоэлектрические преобразователи

Для создания ультразвука высоких частот 1 – 10 МГц используются пьезоэлектрические излучатели. Пьезоэлектрические излучатели могут генерировать ультразвук с частотой до 50 МГц.

Обратите внимание

Пьезоэлектрические преобразователи основаны на принципе пьезоэлектрического эффекта («пьезо» от греческого слова означающего “нажать”), открытого в 1880 году французскими учеными Жаком и Пьером Кюри.

Сущность эффекта состоит в том, что при деформации пластины из некоторых кристаллов (кварца, сегнетовой соли, турмалина, фосфорнокислого аммония, керамических материалов на основе титаната бария и др.) на ее гранях возникают противоположные по знаку
электрические заряды.

Образующиеся при этом заряды прямо пропорциональны прикладываемой к кристаллу силе.

Причём в случае приложения к противоположным граням таких кристаллов разности потенциалов на них образуются разноимённые электрические заряды, под действием которых он деформируется. Это явление в отличие от предыдущего («прямого») назвали «обратным пьезоэлектрическим эффектом».

Применяемые в УЗ устройствах датчики содержат пьезоэлектрические кристаллы, способные преобразовывать электрическую энергию в механическую и наоборот.

Прямой пьезоэлектрический эффект используется в приемниках ультразвуковых волн.

Обратный пьезоэлектрический эффект применяется для излучения УЗ механических волн.

Схемы прямого и обратного пьезоэлектрического эффекта показаны на рис. 10:

а)

б)

Рис. 10. Схема пьезоэлектрического эффекта:
а) прямой, б) обратный

Пьезоэлектрический источник содержит пьезокристалл, на обеих гранях которого закреплены электроды (Рис. 11).

Рис. 11. Схема УЗ источника: 1 – пьезокристалл, 2 – электроды,

3 -изолирующий материал, 4 – проводники

С одной стороны кристалла находится прослойка вещества, поглощающего УЗ, который распространяется в направлении,
противоположном требуемому. На стороне, обращенной к объекту, помещена УЗ линза. Используются различные кристаллы, генерирующие УЗ разной частоты (1 – 10) МГц, имеющие разный диаметр, фокусное расстояние 6-14 см. Выбор кристалла зависит от задачи исследования.

В некоторых случаях применяются сложные источники, состоящие из нескольких сотен мелких пьезокристаллов, работающих в одинаковом режиме. Это позволяет создавать УЗ пучок высокой плотности.

УЗ волны, используемые в медицине для диагностики, имеют частоту 2-10 МГц, соответственно, длину волны в жидкости λ – 0,5 – 1,5 мм, что позволяет создавать узкий УЗ луч способный производить очень точную локацию биологических структур и органов.

Под разрешающей способностью прибора понимают минимальное расстояние между двумя точками объекта, при котором они регистрируются на экране монитора как отдельные. Различают аксиальную (вдоль луча) и латеральную (перпендикулярно к нему) разрешающие способности.

Важно

Первая определяется длиной УЗ импульса (которая пропорциональна длине волны), вторая – шириной луча. Чем выше частота, тем лучше разрешение. Однако при этом возрастает поглощение энергии УЗ луча и ухудшается его проникающая способность.

Таким образом, можно говорить об оптимальной разрешающей способности для конкретной задачи.

Для диагностики чаще всего используют УЗ с частотой 2 – 4 МГц. УЗ луч с такой частотой, позволяет зарегистрировать отстоящие друг от друга объекты на расстоянии

около 1 мм. Считают в этом случае разрешающую способность равной 1 мм.

При использовании высокой частоты УЗ луча с большой разрешающей способностью значительная часть посылаемой энергии тратиться на отражение от многих малых структур, а оставшаяся часть проникает дальше, в глубь тканей. Таким образом, чем больше частота УЗ луча и, следовательно, чем больше разрешающая способность, тем меньше проникающая.

Например, для кардиологических исследований у взрослых людей используется частота 2,25 – 3,5 МГц, у детей более высокие частоты.

Поэтому для получения качественного сфокусированного изображения объекта с помощью отраженного сигнала, необходимо соответствие нужной глубины проникновения УЗ и размеров исследуемого объекта с частотой УЗ излучения.

Генерированный УЗ датчиком сигнал распространяется на некоторое расстояние, называемое ближней зоной (полем), который затем расходится в так называемой дальней зоне. Лучше могут быть обследованы объекты, находящиеся в ближней зоне: здесь выше интенсивность излучения (рис. 12).

Рис. 12. Зоны не сфокусированного луча

В случае сфокусированного луча, в зоне фокуса УЗ лучи распространяются перпендикулярно границе раздела фаз, и эхосигнал имеет большую энергию (рис. 13).

Рис. 13. Зоны луча сфокусированного акустической линзой.

Протяженность ближней зоны зависит от радиуса датчика и длины УЗ волны:

L ~ r/λ = rν/С = rν/1540,

Совет

где L – протяженность ближней зоны, r – радиус датчика, λ – длина УЗ волны, ν – частота УЗ, С = 1540 м/с – средняя скорость УЗ в мягких тканях.

Отсюда видно, что размер ближайшей зоны можно увеличить, увеличив частоту или радиус датчика. Выбор конкретного датчика зависит от многих факторов (см. табл. 6).

Таблица 6

Сравнительная характеристика УЗ датчиков.

Параметры датчика Преимущества Недостатки
Малый диаметр Можно: использовать при ограниченной зоне; сильно отклонять; он дает тонкий пучок в ближайшей зоне Короткая ближняя зона, большая дивергенция (расхождение) в дальней зоне
Большой диаметр Длинная ближняя зона, малая дивергенция в дальней зоне Низкая латеральная разрешающая способность из-за широкого пучка
Высокая частота Высокая разрешающая способность, длинная ближняя зона Низкая проникающая способность
Низкая частота Высокая проникающая способность Низкая разрешающая способность, малая ближняя зона

Для исследования органов брюшной полости и забрюшинного пространства, а также полости малого таза используется частота 2,5 – 3,5 МГц, для исследования щитовидной железы используется частота 7,5 МГц.

Можно удлинить ближнюю зону и уменьшить расхождение УЗ пучка в дальней зоне с использованием специальных линз.

Собирающие линзы фокусируют параллельные УЗ лучи и используются для сжатия пучка. Они формируют узкий пучок высокой интенсивности на коротком участке, за пределами которого лучи расходятся, но не в такой степени, как это было бы без их использования.

В современных датчиках фокусировка УЗ лучей осуществляется электронными средствами.

Виды ультразвукового сканирования

Используются три вида ультразвукового сканирования: линейное (параллельное), конвексное и секторное.

Для различного вида сканирования используются разные излучатели: линейные, конвексные (выпуклые), секторные и др. Конвексные датчики сочетают в себе преимущества секторного и линейного сканирования

Схемы для различных видов ультразвукового сканирования представлены на рис.14.

Рис. 14. Схемы ультразвукового сканирования:

а) – линейное (параллельное), б) – секторное,

в) – конвексное

Форматы изображения, получаемые при помощи некоторых датчиков, представлены на рис. 3.2.8:

Формат изображения
Тип датчика Линейные датчики Конвексные датчики Секторные датчики

Рис.15. Форматы изображения: темным фоном выделены зоны

с наилучшим разрешением

Выбор датчика для каждого исследования проводится с учетом глубины и характера положения органа.

Существуют различные виды датчиков

Линейные датчики

Преимуществом линейного датчика является полное соответствие исследуемого органа положению самого датчика на поверхности тела, высокое разрешение в поле, расположенном близко к датчику.

Недостатком линейных датчиков является сложность обеспечения во всех случаях равномерного прилегания поверхности датчика к коже пациента, что приводит к искажениям получаемого изображения по краям.

Размер линейных датчиков от 3 до 10 см.

Конвексные датчики

Обратите внимание

Конвексные датчики имеют выпуклую одномерную решетку, лучи расходятся веером. Конвексный датчик имеет меньшую длину, поэтому легче добиться равномерности его прилегания к коже пациента.

У них уменьшен размер, но область сканирования увеличена, в ближней зоне разрешение остается высоким. Однако при использовании конвексных датчиков получаемое изображение по ширине на несколько сантиметров больше размеров самого датчика.

Для уточнения анатомических ориентиров врач обязан учитывать это несоответствие.

Этот тип датчиков используется при исследовании внутренних органов брюшной полости и малого таза, а также для исследования щитовидной железы, почек и печени, причём для почек и печени в равной степени пригодны как конвексные, так и линейные датчики. Такие датчики используются, также в стоматологии.

Секторные датчики

Секторные датчики подразумевают расхождение лучей из одной точки. Они имеют еще большее несоответствие между размерами датчика и получаемым изображением, поэтому используется преимущественно в тех случаях, когда необходимо с маленького участка тела получить большой обзор на глубине.

Наиболее целесообразно использование секторного сканирования при исследовании, например, через межреберные промежутки, либо когда интересующий объект прикрыт каким либо препятствием, например костями черепа.

Они имеют малую поверхность соприкосновения, используются при исследовании сердца и мозга через родничок.

Кольцевые датчики

Кольцевые датчики, в которых используется кольцевое фазовое построение кристаллов. Они состоят из множества круглых концентрически расположенных кольцевидных кристаллов, что позволяет фокусировать ультразвуковой луч, как в плоскости изображения, так и перпендикулярно ему.

Существуют датчики, специально сконструированные для того, чтобы быть ближе расположенными к исследуемому объекту: трансвагинальный, трансректальный, пищеводный и имеют разные формы.

Важно

В диагностических целях обычно используют датчики с частотами: от 3.0 до 10 МГц. В последние годы появились приборы, оснащенные высокочастотными датчиками 10-20 МГц.

Датчики с рабочей частотой 3.0- 5.0 МГц (конвексные и секторные) используются в кардиологии, в абдоминальной диагностике и исследованиях органов малого таза, в педиатрии. С частотой 3.0-10 МГц (линейные датчики) – при исследовании поверхностно расположенных кровеносных сосудов и органов – щитовидной железы, молочных желез, лимфатической системы.

Типичные характеристики разрешения линейных датчиков для
различных частот указаны в табл.7.

Таблица 7

Частота, МГц Аксиальное разрешение, мм. Латеральное разрешение, мм.
3,0 (исслед. камней) 1,1 2,8
10,0 (исслед. сосудов) 0,3 1,0

Источник: https://megaobuchalka.ru/6/4680.html

Ультразвуковая обработка. Устройство и работа ультразвуковых установок

1. ПОЛУЧЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УЛЬТРАЗВУКА

1.1.              Теоретические основы ультразвуковой обработки

Ультразвуковой (УЗ) метод обработки представляет собой механическое воздействие на материал. Ультразвуковым его называют потому, что частота ударов соответствует диапазону неслышимых звуков, т. е. составляет от 16 до 105 кГц.

Так как звуковые волны представляют собой механические упругие колебания, они могут распространяться только в упругой среде в отличие от электромагнитных волн. Длина звуковой волны

λ = v/f,              (1.1)

где v – скорость распространения волны; f — частота волны.

При движении звуковой волны в упругой среде частицы совершают упругие колебания около своих положений равновесия с колебательной скоростью.

Читайте также:  Отходы полиэтилена низкого давления (пнд)

Сгущение и разрежение среды в продольной волне характеризуются избыточным звуковым давлением. Между колебательной скоростью и звуковым давлением имеется взаимосвязь, определяемая физическими свойствами среды.

Для плоской звуковой волны такая взаимосвязь определяется акустическим законом Ома

p/y = уv = Ra              (1.2)

где р – звуковое давление, Па; у – колебательная скорость, м/с; у – плотность среды, г/м3; v – скорость распространения волны, м/с; Ra – акустическое сопротивление, Ом.

Скорость распространения звуковой волны зависит от плотности среды, в которой она движется:

v = S/у,                (1.3)

где S – модуль продольной упругости (модуль Юнга).

Совет

Из выражения (1.3) следует, что скорость звуковой волны тем больше, чем жестче и легче материал среды.

Звуковая волна при распространении в материальной среде переносит определенную энергию, которая может использоваться в технологических процессах. Преимуществами ультразвуковой обработки являются:

1)              получение акустической энергии различными техническими приемами;

2)              разнообразное технологическое применение ультразвука: от размерной обработки до получения неразъемных соединений (сварка, пайка и т. д.);

3)              относительная простота эксплуатации и возможность автоматизации промышленных установок.

К недостаткам УЗ-метода относятся: высокая стоимость акустической энергии; необходимость изготовления специальных установок и аппаратов для генерации ультразвуковых колебаний, их передачи и распределения.

1.2.              Устройство и работа ультразвуковых установок

Главными элементами колебательной системы являются источник ультразвуковых колебаний (УЗК), акустический трансформатор скорости и детали крепления.

Источники ультразвуковых колебаний существуют двух видов: механические и электрические.

К механическим источникам ультразвуковых колебаний относятся ультразвуковые сирены и свистки, работа которых основана на преобразовании механической энергии (например, скорости движения жидкостей или газов).

Электрические источники ультразвуковых колебаний преобразуют электрическую энергию в механические упругие колебания определенной частоты. Для этих целей служат различные преобразователи: электродинамические, магнитострикционные, пьезоэлектрические.

Наибольшее распространение получили магнитострикционные и пьезоэлектрические преобразователи.

Работа магнитострикционных преобразователей основана на продольном магнитострикционном эффекте, который проявляется в изменении длины металлического тела из ферромагнитных материалов (без изменения их объема) при воздействии на них магнитного поля. Магнитострикционный эффект у разных металлов различен. Наибольшей магнитострикцией обладают никель и пермендюр, они нашли широкое применение в производстве магнитострикционных преобразователей.

Рис. 1.1. Схема магнитострикционного преобразователя

Пакет магнитострикционного преобразователя представляет собой сердечник из тонких пластин, на котором размещена обмотка для возбуждения в нем переменного электромагнитного поля высокой частоты.

Обратите внимание

При магнитострикционном эффекте знак деформации сердечника остается постоянным даже при изменении направления электромагнитного поля на обратное.

Частота изменения деформации в 2 раза больше частоты изменения переменного тока, проходящего по обмотке преобразователя, так как в оба полупериода происходит деформация одного знака.

На рис. 1.1 представлена схема магнитострикционного преобразователя. Обмотка 5 сердечника преобразователя 4 питается от генератора тока высокой частоты 1. Под действием электромагнитов 3 и 6, питаемых от выпрямителя 2, возникает постоянное магнитное поле. Оно создает в сердечнике преобразователя 4 состояние первоначальной намагниченности – поляризацию.

Благодаря магнитострикции сердечник 4 в постоянном магнитном поле изменит свою длину до значения l1. При подключении обмотки 5 к генератору 1 протекающий по ней переменный ток высокой частоты создает магнитное поле такой же частоты, в результате чего в системе будет проходить два магнитных потока: постоянный с индукцией Вo и переменный с индукцией Вп.

В любой момент времени результирующий магнитный поток

Вр = Во+ Вп.

В случае согласного направления потоков, когда Вр ≠ 0, сердечник имеет длину l1 когда же потоки имеют встречное направление и результирующий поток Вр ≈ 0, длина сердечника l2 ≠ l1.

Таким образом, с помощью генератора 1, выпрямителя 2, концентратора 7 (акустического преобразователя скорости) электроэнергия преобразуется в энергию механических колебаний технологического преобразователя 8, воздействующего на обрабатываемую поверхность детали 10. Через шланг 9 в зону обработки подается рабочая жидкость.

Основными недостатками магнитострикционных преобразователей являются: наличие потерь на перемагничивание сердечника; потребление значительного тока на подмагничивание; низкая экономичность, низкий КПД.

Работа пьезоэлектрических преобразователей основана на способности некоторых веществ изменять свои геометрические размеры (толщину и объем) под действием электрического поля. Пьезоэлектрический эффект обратим, т. е. если пластину из пьезоматериала подвергнуть деформациям сжатия или растяжения, то на ее гранях появятся электрические заряды.

Важно

Если пьезоэлемент поместить в переменное электрическое поле, то он будет деформироваться, возбуждая в окружающей среде ультразвуковые колебания. Наибольшее распространение получили пьезоэлементы на основе титаната бария, цирконата- титаната свинца (ЦТС).

Колеблющаяся пластинка из пьезоэлектрического материала является электромеханическим преобразователем.

Примером технического применения пьезоэлектрического преобразователя являются установки для озвучивания растворов с целью их гомогенизации (рис. 1.2). Раствор, протекающий по каналу или находящийся в сосуде, облучается расчетное время в звуковом поле, что существенно ускоряет растворение компонентов.

Акустические трансформаторы скорости (концентраторы продольных упругих колебаний) предназначены для согласования параметров преобразователя с нагрузкой, для установки колебательной системы и ввода ультразвуковых колебаний в зону обработки. Концентраторы представляют собой стержни разного сечения, изготовленные из с коррозионно-, кавитационно- и жаростойких материалов, стойких в агрессивных средах, на истирание и т. д.

Различные формы акустических трансформаторов скорости (рис. 1.3) характеризуются соответствующими коэффициентами концентрации колебаний. Их (коэффициенты) определяют отношением площади сечения большего торца концентратора (соединенного с вибратором) к его малому выходному торцу (соединенному с инструментом). 

Рис. 1.2. Конструкция многослойного пьезопреобразователя: 1 — ванна с раствором; 2 — днище ванны; 3 — клеящий состав; 4 — верхняя накладка; 5 — диск из ЦТС; 6 — нижняя отражающая накладка

Рис. 1.3. Формы акустических трансформаторов скорости

Повышение амплитуды колебаний торца с малым сечением по сравнению с амплитудой колебаний торца большего сечения объясняется тем, что при одинаковой мощности колебаний во всех сечениях трансформатора скорости интенсивность колебаний малого торца в k раз больше.

Источник питания ультразвуковых установок используют для преобразования электрической энергии промышленной частоты в энергию переменного тока ультразвуковой частоты для возбуждения преобразователя.

К ним предъявляют следующие требования: стабильность генерируемой частоты и возможность ее регулирования в заданных пределах; регулирование мощности; небольшие стоимость, масса и размеры; надежность в работе и удобство в эксплуатации.

Совет

Также существуют ультразвуковые генераторы на транзисторах и тиристорах, машинные и др. 

1.3.              Технологические особенности применения ультразвука

Использование ультразвука в промышленности осуществляется по трем направлениям: силовое воздействие на материал; интенсификация технологических процессов; ультразвуковые методы контроля.

Силовое воздействие ультразвука на обрабатываемый материал применяется для механической обработки твердых и сверхтвердых сплавов, диспергирования и эмульгирования, удаления пленок, загрязнений и др.

Принципиальная схема ультразвуковой размерной обработки прошиванием (долблением) показана на рис. 1.4.

При данном методе обработки осуществляется направленное разрушение твердых и хрупких материалов с помощью инструмента 3, колеблющегося с ультразвуковой частотой.

В этом процессе он оказывает на обрабатываемую поверхность 1 ударное воздействие, которое достигается посредством мельчайших зерен абразивного порошка 9, вводимого в виде суспензии в зазор 8 между торцом инструмента и изделием.

Рис. 1.4. Схема ультразвуковой размерной обработки прошиванием: 1 – обрабатываемая деталь; 2 – ванна; 3 – инструмент; 4 – акустический трансформатор скорости; 5 – магнитострикционный преобразователь; 6 – корпус с охлаждением; 7 – ультразвуковой генератор; 8 – зазор; 9 – частички абразива

Хотя производительность каждого удара ничтожно мала, общая производительность ультразвуковой обработки относительно высока, что обусловлено высокой частотой колебаний инструмента (16-30 кГц) и большим количеством зерен абразива (20 000-100 000 на 1 см3), ударяющихся по обрабатываемой поверхности детали. Под ударами зерен абразива происходит выкрашивание мелких частиц материала изделия.

Обратите внимание

Диспергирование и эмульгирование происходят под действием интенсивных ультразвуковых волн, вызывающих измельчающее действие кавитации и турбулентное движение жидкостей. Данным способом возможно получение стойких эмульсий несмешивающихся обычными способами жидкостей, таких как вода и масло, ртуть и вода, бензол и вода и др.

Получение суспензий путем диспергирования твердой фазы с помощью ультразвуковых волн дает возможность существенно повысить производительность процесса. Так, например, применение ультразвука уменьшает длительность процесса приготовления суспензии оксида магния в четыреххлористом углероде с 25 ч до 40 мин.

При помощи ультразвукового метода можно производить очистку различных металлических деталей от окалины, паст, смол, продуктов коррозии, обезжиривание, удаление заусениц и т. д.

Оборудование, применяемое при ультразвуковой обработке, включает в себя ванну с растворителем для основной очистки, источник ультразвука с устройством для подвода колебаний в рабочую зону; ванну для ополаскивания изделий, прошедших ультразвуковую очистку.

Ультразвуковая очистка достигает наибольшего эффекта при удалении загрязнений из труднодоступных полостей, углублений и каналов малых размеров, при очистке мелких деталей сложной конфигурации, оптических изделий и т. п.

Интенсификация технологических процессов.

Ультразвуковые колебания существенно изменяют ход традиционных химических процессов. В частности, обработка ультразвуком значительно ускоряет полимеризацию винилацетата, эмульсий стирола, ацетальдегида и т. д. Причем интенсификация процесса полимеризации наблюдается лишь при определенной силе ультразвука.

При ее уменьшении может начаться обратный процесс – деполимеризация. Данное свойство ультразвуковых колебаний применяют для управления реакциями полимеризации. Изменяя параметры ультразвуковых колебаний, можно существенно увеличить скорость реакции.

В металлургии при производстве металлов введение упругих колебаний ультразвуковой частоты в расплавы приводит к измельчению кристаллов, уменьшению пористости, увеличению механических свойств затвердевших расплавов и снижению содержания газов в металлах. Например, свинец и алюминий не смешиваются в жидком виде.

Наложение же на расплав ультразвуковых колебаний обеспечивает «растворение» одного металла в другом.

Методы контроля ультразвуком.

Важно

Используя ультразвуковые колебания, можно непрерывно контролировать технологический процесс без проведения лабораторных анализов проб: зная зависимость параметров звуковой волны от физических свойств среды, фиксируя затем амплитуду колебаний частиц, интенсивность ультразвуковых колебаний или скорость звука, можно с высокой достоверностью судить о состоянии среды и ее изменениях.

Ультразвуковой контроль производится с помощью ультразвуковых колебаний слабой интенсивности. В зависимости от физико-химических свойств среды скорости ультразвука в ней будут различными. Фиксируя скорость звука, можно узнать о произошедших физико-химических изменениях в данной среде, контролировать ее концентрацию, определять наличие примесей, следить за ходом процесса.

Известно, что любая упругая среда обладает определенной вязкостью и при распространении звуковых волн в среде происходит заметная потеря энергии. При удалении от источника колебаний амплитуда колебаний плоской волны изменяется по закону

А = Аo е -ах,

где Аo – амплитуда колебаний в точке х = 0; а – коэффициент поглощения среды.

По изменению энергии ультразвуковой волны можно контролировать состав различных смесей в веществе. Скорость ультразвука в таких средах остается неизменной, а наличие примесей взвешенного вещества влияет на коэффициент поглощения звуковой энергии. Это дает возможность определять процентное содержание примесей в исходном веществе.

При преодолении звуковой волной границы двух сред волна частично отражается. Разность энергии волны, прошедшей через границу раздела, и отраженной волны будет зависеть от соотношения акустических сопротивлений разных сред.

По обратному отражению звуковых волн на границе раздела сред («просвечивание» ультразвуковым лучом) возможно определить наличие примесей в монолите и использовать на этом принципе методы и приборы ультразвуковой диагностики деталей.

Ультразвуковой метод обработки является одним из методов механического воздействия на материал, использующий электрический ток.

Ультразвук представляет собой механические упругие колебания, которые могут распространяться только в упругой среде, в отличие от электромагнитных колебаний.

Скорость распространения звуковой волны зависит от плотности среды, в которой движется волна: чем жестче и легче материал среды, тем скорость волны больше.

К преимуществам ультразвуковой обработки следует отнести: возможность получения ультразвука различными техническими приемами; широкий диапазон технологического применения ультразвука (размерная обработка, сварка, пайка и др.); простоту эксплуатации промышленных установок. К недостаткам этого метода относят необходимость изготовления специальных генераторов ультразвуковых колебаний.

Совет

Электромагнитное поле может не только оказывать механическое воздействие на окружающие его объекты, но и изменять их положение в пространстве. Технологические процессы, использующие это явление, называются «электронно-ионными». С ними предстоит знакомство в следующей главе.

Источник: http://www.eti.su/articles/elektricheskie-mashini/elektricheskie-mashini_1467.html

Ссылка на основную публикацию