VYUŽITÍ ULTRAZVUKOVÝCH AKTUÁTORŮ PRO POSUV PAPÍRU Semestrální práce TCT Vypracoval: Zdeněk Hakl

Cíl práce: Je využít laboratorní ultrazvukové zařízení pro posuv papíru, příp. NT Nalézt vhodné nastavení zařízení, naměřit hodnoty maximální síly a rychlosti posuvu.

Úvod: Ultrazvuk spadá do oblasti akustiky a náleží mu celý frekvenční rozsah nad slyšitelností lidského ucha. V ultrazvukové technice se stanovila tato hranice nad 20 kHz. Účinky ultrazvuku při šíření ve sledovaném prostředí, závisí na intenzitě ( resp. amplitudě ), frekvenci kmitů a na vlastnostech prostředí. Podle účinků můžeme ultrazvuk rozdělit na aktivní a pasivní. Pasivní ultrazvuk, který na rozdíl od aktivního má mnohem menší, obvykle zanedbatelný výkon se používá při zjišťování vnitřních vad materiálu, v ultrazvukové měřící technice a v neposlední řadě i v diagnostice v lékařství.

Aktivní ultrazvuk: Pracuje s vyššími intenzitami a výkony. Ultrazvukový výkon je charakterizován velmi vysokými opakovanými rychlostmi s velkým zrychlením při malých amplitudách. Aktivní ultrazvuk již může způsobit fyzikální nebo chemické změny v daném prostředí. Většina efektů v kapalném a plynném prostředí závisí na kavitaci a mikroproudění nebo povrchové nestabilitě vznikající na rozhraní kapalina - kapalina nebo kapalina – plyn.

Využití ultrazvukové energie: Lze rozdělit do tří skupin: Mechanický efekt - čištění, vrtání, svařování, mletí, rozprašování. Fyzikálně-mechanický efekt - emulgace, homogenizace, filtrace, extrakce, difůze, krystalizace. Chemický efekt - vliv na rychlost, průběh a výtěžek reakcí, urychluje oxidaci, hydrogenaci, katalyzátorové procesy atd.

Praktická část – schéma lab. ultrazvuk. zařízení

Měřené hodnoty: Při měření byly na osciloskopu odečítány tři hodnoty amplitud, a to dvě ve formě přírůstku napětí v mV (stálý tlak a příraz), které se poté pomocí experimentálně zjištěné konstanty převede na sílu F v mN. Třetí hodnota čas byla odečítána v ms a poté převedena na rychlost v m.s-1. Stálý tlak, příraz a rychlost posuvu byly měřeny při různých úhlech natočení ultrazvukových aktuátorů (5-60˚) a při dvou nastaveních sonotrod; bez a s přesazenými sonotrodami.

Naměřené hodnoty – stálý tlak

Naměřené hodnoty – příraz

Naměřené hodnoty – rychlost posuvu

Nastavení sonotrod - detail

Poznatky z měření a diskuze výsledků: Nejvyšší hodnoty síly síly v mN a rychlosti posuvu v m/s naměřeny při natočení sonotrod na úhel 45˚. Při přesazení sonotrod – naměřeny vyšší hodnoty. Nastavení vzdálenosti x mezi sonotrodami - problematické Posuv jiných materiálů – podařilo se rozpohybovat pouze tenký ocelový pásek a PE folii. NT se nedařilo.

Závěr: Cíl této práce, tj. využití ultrazvuku na rozpohybování papíru se podařil splnit. Bylo nalezeno optimální nastavení zařízení, tak aby bylo možno dosáhnout největší síly a rychlosti posuvu. Dále z měření vyplynulo několik zajímavých zjištění, např. že při přesazení sonotrod se zvýší síly a rychlosti posuvu. A byly zde i popsány některé problémy s nastavením zařízení. Nepovedlo se však uspokojivě rozpohybovat žádnou textilii.