Сверхтонкие порошки и смеси

Non-conformist> MISCELLANEOUS

По книжке В.В. Майера "Простые опыты с ультразвуком"

изготовил низкочастотный ультразвуковой магнитострикционный излучатель. Генератор использовал готовый, ламповый, звуковой частоты (< 25 кГц). Параметры обмотки возбуждения излучателя - точно как в книжке, но на моем сердечнике вместо "М400НН" я обнаружил еле заметную маркировку "150ВЧ". Длина сердечника 120 мм, диаметр 8 мм. В качестве подмагничивания применил один кольцевой магнит от китайского динамика ~ 40 х 20 х 10 мм. Напряжение ВЧ-выхода на обмотке возбуждения излучателя составило около 6 В. Узкая зона резонанса наблюдалась в районе 20 кГц, если судить по шкале генератора.

После того, как на торце стержня вроде бы задребезжало лезвие безопасной бритвы (см. книгу), я убрал его и прямо на торец ферритового стержня капнул каплю воды. Никакого эффекта. Подвигал туда-сюда магнит, задвинул-выдвинул стержень - ничего. Увеличил напряжение выхода генератора до максимума - ничего. По-быстрому поерзал ручкой по частотному диапазону - ничего. Ну, думаю, марка феррита не подошла. Для очистки совести решил пройти участок 15 .. 25 кГц максимально медленно, насколько позволяет верньер. В момент медленного прохождения частоты около 20 кГц растекшаяся выпуклым мениском плоская капля съежилась, по ее поверхности побежала рябь, блеск пропал; в центре капли, сверху, образовался бугорок наподобие соска. При дальнейшем медленном увеличении частоты, капля, неожиданно и мгновенно, с легким "ф-ф-ф", превратилась в столбик мороси (тумана крупных частиц) общей высотой около 30 мм, который за пару секунд осел на стол примерно в десяти сантиметрах от излучателя.

Торец стержня перевернутого вверх ногами излучателя ввел в соприкосновение с поверхностью кипяченой воды в пол-литровой банке. После подачи ВЧ напряжения на излучатель, в толще воды, практически мгновенно, на расстоянии примерно 15 мм от торца стержня и как будто строго по его оси, образовалось клубящееся белесое облачко объемом около 1 мм. кв. После отключения излучателя от генератора это облачко с очень небольшой задержкой (похоже, десятые доли секунды) исчезло. После повторной подачи ВЧ-напряжения этот хаотически пульсирующий "узелок" мгновенно "включился" опять. Насмотревшись на него, слегка отвел взгляд в сторону, и заметил, что вся вода в банке пришла в довольно интенсивное движение, как при нагреве кипятильником до 60 .. 80 С. Общее возмущение воды оказалось хорошо заметным благодаря частицам накипи, которые до этого лежали на дне банки.

Опыты продолжаются.

Non-conformist> капля, неожиданно и мгновенно, с легким "ф-ф-ф", превратилась в столбик мороси (тумана крупных частиц) общей высотой около 30 мм

Ух ты, уже можно делать увлажнители воздуха. Видел такие в магазинах?
Проверь на фольге, очень интересно, насколько мощный излучатель получился.

Может перенести весь ультразвук в отдельную тему?

Увлажнители видел, точнее светильники с генератором тумана. Но тут так пока не получается. Если по каплям капать, даже очень часто, практически лить тонкой струйкой (из иглы шприца), то всё туманится "на ура", но если на стержень через резиновое колечко надеть трубку (обрезок шприца), и в нее залить воду, то тумана не получается, только кавитационное шипение и плоская серебристая парогазовая "снежинка", прилепившаяся к торцу сердечника.

В такую импровизированную кювету сыпанул около 1 г коричнево-красного железноокисного пигмента, чуть подстроил частоту по максимуму шипения. Пошипел минут двадцать, периодически подстраивая резонанс (сквозь стенки трубки было видно, как внутри переливаются потоки частиц). После двадцати минут работы пластиковая трубка с пульпой внутри нагрелась градусов до пятидесяти; обмотка и сердечник излучателя остались практически холодными. Вылил пульпу в чашку Петри, сейчас уже слегка подсохло - визуально вроде бы все осталось без изменений. Надо бы сделать замес и посмотреть скорость.

Потом начал экспериментировать с разными магнитами, и доигрался до того, что услышал, как на стол упал кусок ферритового стержня - тот, что был внутри каркаса, ниже резинового кольца. Стержень лопнул практически посередине. Попробовал склеить суперклеем; склеить-то склеил, двадцатикилогерцовый писк есть, а толку (эффектов) нет. Так кавитации и не добился. Теперь надо или новый стержень искать, или пробовать возбуждать обломки на примерно вдвое бОльших частотах, а для этого сначала нужно сделать генератор. И как обычно, только потом у того же Майера прочитал, что ненагруженные стержни имеют обыкновение лопаться.

За время экспериментов, на рабочем торце стержня, точно посередине, кавитация выгрызла как бы булавочный укол - вынесла феррит объемом примерно с четверть кубического миллиметра. До начала опытов я специально осмотрел торец - он был совершенно гладкий, с легкой рельефной гребенкой от заводской распиловки. А сейчас - точно посередине маленькая, четко очерченная полусферическая выемка, а вокруг неё следы как будто от пескоструйки, практически полностью сгладившие следы заводской распиловки. Я уверен, что если бы к торцу сердечника все полчаса его работы была прижата пластинка алюминиевой фольги, то ее бы проело насквозь.

Вот такие пока новости. Поищу новый стержень, может что-то и найду...

Non-conformist> Сегодня в числе прочего (до того как расколол стержень) пробовал совать в воду, под торец стержня, засаленные болтики-шпунтики - такого эффекта, как на ютубовских роликах (их можно найти по слову ultrasonics), не добился.

В воду нужно добавлять моющее средство. Я мыл химическую посуду с обычным стиральным порошком.

Вот, нашел скупые сведения по ультразвуковым диспергаторам (оказывается так называются ультразвуковые мельницы):


Новости в целом утешительные: во-первых в диспергаторах используются-таки НИЗКИЕ частоты (20 .. 30 кГц); во-вторых потребная для диспергирования пороговая удельная мощность ультразвука оценивается в этой статье как "несколько Вт/кв.см.", что совпадает с данными Майера (он пишет, что магнитострикционный излучатель обеспечивает 2 .. 3 Вт/см.кв. - БЕЗ фокусирующих устройств).

Т.е. если пробовать делать именно диспергатор, то надо не генератор новый делать, а искать новый ферритовый стержень и делать ультразвуковую фокусирующую линзу. Линза поднимет удельную мощность, а малый объем зоны ее фокусировки, т.е. зоны наиболее интенсивного измельчения, можно скомпенсировать увеличением ВРЕМЕНИ диспергирования. Ну и не надо больше включать излучатель без нагрузки, однако...

Еще ссылка по теме (статья из старого журнала "Радио"):

Non-conformist> ...Разжился двумя лампами 6П3С, буду городить генератор...
Ах, знакомые буковки... Если потребуется - подниму "записки сумашедшего шарманщика", родом из моей радиолюбительской юности, там с десяток популярных любительских усилков на лампах, подойдут. Романтика. Надёжно. Мощно. По настройке генераторов эссенция из конспектов есть. Короче, нужно будет - маякни, отсканирую.

Non-conformist> Разжился двумя лампами 6П3С, буду городить генератор. Попробую туда приспособить готовый трансформатор от ламповых усилителей.
Силовой?
Меня больше заинтересовал вьiходной ВЧ трансформатор. Какую частоту предполагаеш? Может статься, CB усилитель подойдет ...транзисторньiй...и без вьiходного тр-ра обойтись..
Вообще, поскольку время другое ( 21 век таки), я бьi присобачил DDS Analog Device-7850- с маленьким МК, частота от 0 до 70 МГц , шаг 0.3 Гц, а уж дальше усилитель- лампoвьiй, транзисторньiй...как хочеш. До 22 КГц спокойно можно взять ИС для авторадио, типа TDA 1555-58. Мощности до х..,нагрузка на частоту влиять не будет. Жаль , времени нет...а детали так лежат без дела. И ДДС, и лампьi,и трансформаторьi..за 35 лет радиолюбительства насобирал килограммов 300 деталей..жена все вьiбросить норовит.
А вобщем, молодец, я давно хотел с ультразвуком побаловаться, но излучатели останавливали...а тьi нашел решение.

Атмосфера> Короче, нужно будет - маякни, отсканирую.
Спасибо, если будут затруднения, обязательно воспользуюсь предложением.

Non-conformist>> готовый трансформатор от ламповых усилителей.
metero> Силовой?
Да, хочу приспособить готовый, поскольку там больше всего работы - анодная обмотка, разборка-сборка магнитопровода... Зато все остальное - гораздо проще, чем на "21 веке". Даже анодного выпрямителя не нужно, все тупо от сети. Это меня и привлекает.

metero> я бьi присобачил DDS Analog Device-7850- с маленьким МК
Еще проще взять сигнал со звуковой карты. Мегагерцы не нужны, а двадцать килогерц там всяко будет.

metero> TDA 1555-58.
У меня есть готовый усилитель на 2 х TDA7294. Но он дома, на работу его тянуть неохота.

Дело здесь не в усилителях-генераторах, ты совершенно справедливо заметил. Дело в излучателях. Как я вычитал, для диспергаторов нужна низкая частота - около 20 кГц. Для моек - раза в два-три выше. Прежде всего я хочу попробовать дополнительно измельчить железнооксидный коричнево-красный пигмент, поэтому сейчас ориентируюсь на 20 кГц плюс фокусирующая линза (линзовый сосуд).

Non-conformist> поэтому сейчас ориентируюсь на 20 кГц плюс фокусирующая линза (линзовый сосуд).
Небольшая корректировка. Во-первых прочитал у Майера, что линзовый сосуд используется с МЕГАгерцовым диапазоном (1 .. 5 МГц). А во-вторых нашел несколько более-менее информативных статей по ультразвуковой СВАРКЕ, и там написано, что для концентрации мощности (15 .. 50 кГц) в ультразвуковых сварочных установках используется не вогнутая линза, а КОНИЧЕСКИЙ ВОЛНОВОД. И как я понял, усиление удельной мощности (Вт/см.кв.) тем выше, чем больше соотношение площадей оснований усеченного конуса (волновода). Большое основание - это площадь торца стержня самого магнитострикционного вибратора, малое основание - рабочая поверхность, которая прижимается к свариваемым материалам (чаще всего - полимерным пленкам).

Т.е. в итоге получается, что для концентрации низкочастотного ультразвука надо попробовать выточить конус из оргстекла. Точнее несколько конусов разных удлинений, поскольку точной геометрии волновода-концентратора найти не удалось, есть только фотографии...

Non-conformist> ... А во-вторых нашел несколько более-менее информативных статей по ультразвуковой СВАРКЕ...
Ты до Розенберга добрался ? Если нет, то вот ссылки может пригодится:

Invar> вот ссылки
Спасибо, такого еще не видел. Но уж больно много текста, не зарыться бы с головой. Что сам-то что делал-читал, и что дельного вычитал? Или кто ты таков есть, чем занимаешься? Что можешь посоветовать или просто рассказать полезного, применительно к моему случаю? Можно ли здесь из нана пульку слепить (в смысле дополнительно раздробить пигмент или, к примеру, ПАП-2) - как считаешь?

Интересуют сейчас меня прежде всего низкочастотные ультразвуковые излучатели. На данный момент, из того что прочитал, вроде бы узнал, что в диспергаторах и сварке (т.е. именно в мощных низкочастотных агрегатах) как будто используются именно МАГНИТОстрикторы, а не ЭЛЕКТРОстрикторы (пьезокерамика). Из промышленных магнитострикционных материалов пока знаю только никель (тонкие изолированные друг от друга пластины, из которых набирается сердечник излучателя, как в обычных сетевых трансформаторах). Но пока не знаю, где такое можно "достать" - в смысле приобрести за условную, символическую плату. Покупка материалов, а тем более готовых изделий за какие-то тысячи мне совершенно неинтересна.

Пока в таком ключе, в общем...

Non-conformist> Спасибо, такого еще не видел. Но уж больно много текста, не зарыться бы с головой. Что сам-то что делал-читал, и что дельного вычитал? Или кто ты таков есть, чем занимаешься? Что можешь посоветовать или просто рассказать полезного, применительно к моему случаю? Можно ли здесь из нана пульку слепить (в смысле дополнительно раздробить пигмент или, к примеру, ПАП-2) - как считаешь?

Фамилию (Розенберг) выудил из институтского прошлого (курс ЭФХКО). В живую - очистка; сварка, пайка и размерная обработка - "из-за угла" ,они не очень распространены - керамики мало, на металлах эрозия с химией справляются.
Так что, по старой памяти, сейчас я от ультразвука только бегаю .
Применительно к измельчению:

на вязких материалах (чистый Al, например, ) производительность очень сильно падает , перспективы, даже в нейтральной среде (фреон) соответственно... ;

для усиления эффекта процесс ведут под "статическим" избыточным давлением ~ 4...5ати, повторяется тезис об оптимизации частоты и амплитуды но это обычно;
концентраторы (волноводы) характерны всё-таки для размерной обработки-увеличивают амплитуду инструмента/производительность. В ваннах обычно -кольцо/труба/ фланец/диафрагма, есть, правда, ещё полусферы из керамики.

Любой "обычный трансформатор" - тоже преобразователь, только плохой. Кроме Ni есть ещё пермендюр, но там ещё более дефицитный кобальт, а альферы, похоже, не выпускают. Достать? М.б."Бортовые" (на 400Гц) трансы, не поручусь. Греются даже при тонких пластинах в отличии от феррита весьма неплохо и требуют принудительного охлаждения.

На работе мыл фильтры вертолётные ультразвуком, ванна наполнялась керосином. За кордоном керосин как бы "жирный", в нём парафинов больше, и по прилёту сразу остатки отечественного топлива сливались на хранение в бачок, для мытья фильтров.
Ещё есть специальные марки моющих жидкостей - сенвал, вертолин. Но и керосин неплохо стружку из фильтров выгоняет, а она в сетке саржевого плетения круче чем репей в шерсти держится.

Ещё ультразвуком попискивают некоторые "чёрные ящики", чтоб их под водой искать проще было.

Non-conformist> А лучше подарил бы ты мне во временное пользование настоящный ультразвуковой диспергатор - ты у нас товарищ уважаемый, волосатый, со связями... Шутка.

Даже не понял, похвалил, или обозвал.
Но ничего похожего не имею и не знаю, где такое бывает.

Non-conformist> Какой ты видишь конструкцию волновода-концентратора применительно к ферритовому стержню диаметром десять миллиметров? Предложи практическую конструкцию - я постараюсь проверить ее на практике.
Я вижу, что от такого маленького торца при этой частоте расходятся практически сферические волны.
Собрать их можно как от любого точечного источника сферической или параболической поверхностью (зеркалом). А про волновод не скажу, не могу представить картину волн, краевые эффекты будут очень сильны, тем более если из разных материалов.

RLAN> Даже не понял, похвалил, или обозвал.
Да не с чего мне тебя вроде обзывать-то... Извини, если напряг. Опять неудачно пошутил, не обращай внимания.

RLAN> Но ничего похожего не имею и не знаю, где такое бывает.
Я имел в виду, что Днепропетровск - это все-таки не Чернигов, и что у вас что-то такое может быть, или было в лучшие времена, а сейчас у кого-нибудь валяется за ненадобностью... Соображения твои мне понятны. А ферритовые стержни у вас хоть есть на рынке? Бо тут я ничего путного не нашел...


***
Разорвал сдуру еще один стержень. Нашел в старом приемнике М400НН диаметром 10 мм и длиной около 200 мм, постепенным откалыванием настроил его на 20 кГц, потому как с тринадцатью килогерцами (такой оказалась резонансная частота исходного стержня) работать оказалось совершенно невозможно по причине заворачивания ушей в трубочку. А потом решил попрочнее закрепить его в катушке, т.к. он притягивался магнитом и соприкасался с ним нижним торцом - трения резинового кольца не хватало. Взял кольцо чуть потолще, и с таким НОРМАЛЬНЫМ усилием посадил его в трубку.

Тут бы мне его и нагрузить на чашку с водой, так нет - капнул на торец каплю воды и начал частоту крутить, капля вдруг фукнула фонтанчиком тумана, а ён как стрельнет... Сантиметров на двадцать подпрыгнул. В этом месте я, честно говоря, немного охренел. И жалко его было, и удивительно одновременно. Скол практически идеально ровный, с небольшим завитком с одной стороны. Руками так не расколешь, сколько ни старайся... Да, если бы всю эту энергию, да на созидание направить...

***
"... Насквозь стена и настежь потолок,
И Эликсира драгоценный сок разбрызган по полу..."

Non-conformist> А ферритовые стержни у вас хоть есть на рынке? Бо тут я ничего путного не нашел...
На рынке наверняка есть.
Есть и у меня скорее всего. Чашек(до D50) и колец (до D120) ферритовых много, стержни немного (1-2) должны быть, но обычного радиолюбительского размера. Могу передать, если надо.
Только пока мне не удалось понять, нахрена это тебе надо

RLAN> Только пока мне не удалось понять, нахрена это тебе надо
Хочу попробовать дополнительно измельчить коричнево-красный железнооксидный пигмент - по неподтвержденным данным это может существенно увеличить скорость горения карамели. Если получится, то потом хочу попробовать дополнительно измельчить ПАП-2 и получить детонирующий пироалюминий. Потом хочу посмотреть, как ультразвук влияет на скорость травления печатных плат. Потом хочу попробовать сделать ультразвуковой генератор тумана. Потом хочу попробовать пробить дюзы высохших картриджей струйных принтеров. Потом хочу попробовать прочистить инжектор, и не платить за это энное количество денег... Но обо всем этом я уже писал выше.

Атмосфера> На работе мыл фильтры вертолётные ультразвуком, ванна наполнялась керосином.
Расскажи еще что-нибудь интересное, какие опыты проводил? Имеешь ли доступ к той установке сейчас? Нет ли интереса попробовать провести один из планируемых мной экспериментов?

К установке доступа нет с тех пор как с авиацией завязал. А на счёт интереса к твоим экспериментам - я не всегда знаю, что через час буду делать, вот и движок очередной(со стёклышком) уже три месяца лежит, ждёт, когда меня посетит настроение.
Так что жду вдохновления. Думаю, всё же соберу установку ультразвуковую, только надо ждать, когда оно, вдохновление нападёт... Осматривая вчера радиолюбительские запасы, пришёл к выводу, что потенциала на мощный аппарат 8) хватит.

Атмосфера> Осматривая вчера радиолюбительские запасы, пришёл к выводу, что потенциала на мощный аппарат 8) хватит.
О, значит осматривал-таки. Это уже хорошо. Только вот в какой части "мощный"? Если ты о генераторе, то там мощности не надо, как я понял. Думаю, что П214 порвет 10 мм стержень примерно как Тузик грелку. Майер пишет, что чем жестче закреплена середина стержня в каркасе катушки, тем МЕНЬШЕ потери - тем больше амплитуда перемещения концов стержня в резонансе. Я вот сегодня чуть пережал - чуть по лбу огрызком стержня не получил.

Так что я думаю, что вся мощность тут прежде всего в материале сердечника заключена:

"В металлах тех такая скрыта сила,
Что лишь стена бы их остановила.
И та - из камня, на крутом растворе."

Non-conformist> ...Так что я думаю, что вся мощность тут прежде всего в материале сердечника заключена...
Да уж, с ферритом большую мощность не реализуешь... Как начну копать, то в сторону другого материала излучателя.