Ультразвуковой излучатель

 

Изобретение относится к ультразвуковой технике. Цель изобретения - повышение эффективности излучения и уменьшение габаритов излучателя. Волновод выполнен в виде соосно установленных цилиндрических секций 1. Каждая из секций выполнена в виде магнитострикционной плоской спирали. Волновод снабжен обмоткой 2 возбуждения. Соседние секции волновода имеют противоположные знаки магнитострикции и связаны друг с другом через диски 3 с перфорациями в виде лепестков. Длина лепестков кратна половине длины волны изгибных колебаний. Лепестки соседних дисков сдвинуты друг относительно друга по винтовой линии на угол 2φ/KN, где K - число дисков

N - число лепестков диска. Секции 1 волновода и диски 3 расположены между торцовыми накладками 5, стянутыми шпилькой 6 из постоянно намагниченного материала. Длина каждой из секций 1 равна половине длины волны продольных колебаний. Поверхности дисков 3 снабжены идентичными кольцевыми соосными выступами 7, внутренний диаметр которых равен внешнему диаметру волновода. Волновод закрыт кожухом 8, внешний диаметр которого меньше внешнего диаметра дисков 3. Торцовые накладки закрывают открытые торцы кожуха 8. При протекании тока по обмотке 2 диаметры соседних секций волновода соответственно увеличиваются и уменьшаются в зависимости от их знака магнитострикции. Колебания волновода передаются дискам 3. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 06 В 1/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4469487/24-10 (22) 02.08.88 (46) 30.11.90. Бюл. N. 44 (72) Ю.А. Курдин (53) 534.232(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 290483, кл. Н 04 Р 15/00, 1969, Авторское свидетельство СССР N 1126334, кл. В 06 В 1/00, 1982, (54) УЛЬТРА БУКОВОЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к ультразвуковой технике. Цель изобретения — повышение эффективности излучения и уменьшение габариров излучателя. Волновод выполнен в виде соосно установленных цилиндрических секций 1. Каждая из секций выполнена в виде магнитострикционной плоской спирали, Волновод снабжен обмоткой 2 возбуждения. Соседние секреции волновода имеют противоположные знаки магнитострикции и связаны друг с другом через диски 3 с перфорациями в виде лепестков. Длина лепестков кратна половине

„„5U 1609513 А1 длины волны изгибных колебаний. Лепестки соседних дисков сдвинуты друг относительно друга по винтовой линии на угол

2г4, где k — число дисков; n — число лепестков диска, Секции 1 волновода и диски 3 расположены между торцовыми накладками 5, стянутыми шпилькой 6 из постоянно намагниченного материала. Длина каждой из секций 1 равна половине длины волны продольных колебаний. Поверхности дисков 3 снабжены идентичными кольцевыми соосными выступами 7, внутренний диаметр которых равен внешнему диаметру волновода. Волновод закрыт кожухом 8, внешний диаметр которого меньше внешнего диаметра дисков 3. Торцовые накладки закрывают открытые торцы кожуха 8. При протекании тока по обмотке 2 диаметры соседних секций волновода соответственно увеличиваются и уменьшаются в зависимости от их знака магнитострикции, Колебания волновода передаются дискам 3. 4 ил. 1 609513

Изобретение относится к ультарзвуковой технике и может найти применение в машиностроении, электронной, химической и других отраслях промышленности для интенсификации процессов озвучивания сред 5 при мойке, очистке, диспергирования и т.д.

Целью изобретения является повышение эффективности излучения и уменьшения габаритов излучателя.

На фиг. 1 представлен излучатель, про- 10 дольный разрез; на фиг. 2 — эпюры продольных колебаний волновода; на фиг. 3— сечение А — А на фиг. 1; на фиг. 4 — эпюра изгибных колебаний дисков, Ультразвуковой излучатель содержит 15 волновод B виде соосно установленных ци-. линдрических секций 1, Каждая из секций выполнена в виде магнитострикционной плоской спирали. Волновод снабжен обмоткой возбуждения 2. Соседние секции волно- 20 вода имеют противоположные знаки

Магнитострикции и связаны друг с другом через диски 3 с перфорациями в форме лепестков 4. Длина лепестков кратна половине длины волны изгибных колебаний. 25

Лепестки 4 соседних дисков сдви уты друг относительно друга по винтовой линии на угол 2%k, где k — число дисков; и — число лепесков диска. Секции 1 волновода и диски

3 расположены между торцовыми накладка- 30 ми 5, стянутыми шпилькой 6 из постоянно намагниченного материала. Ллина каждой иэ секций 1 равна половине длины волны продольных колебаний, Поверхности дисков 3 снабжены идентичными кольцевыми 35 сбосными выступами 7, внутренний диаметр которых равен внешнему диаметру волновода, Волновод закрыт кожухом 8, внешний диаметр которого меньше внешнего диаметра дисков 3. Торцовые накладки 40 закрывают открытые торцы кожуха 8. Между выступами соседних дисков помещены дистанционные кольца 9.

Устройство работает следующим образом, 45

За счет выполнения шпильки 6 в виде постоянного магнита во внутреннем обьеме излучателя создается постоянное магнитн эе поле подмагничивания секций 1 волно-, вода. Соседние секции выполнены из 50 материалов с равным по величине, но противоположным по знаку магнитострикционнь м удлинением, например иэ никеля (K ==

= — 40) иалфера.: 10-14 (К ==- +40), где

К = — 10 мкм, . ПРи этом даннаЯ паРа

hl 55

I материалов характеризуется практически совпадающими скоростями распространения продольной ультразвуковой волны: Чщ

= 4780 м/с, Ч1о-iq =- 4750 м/с. Рассеивание постоянного магнитного поля в излучателе минимально, так как она экранизируется разрезным кожухом 8 и торцовыми накладками 5, выполненными из ферромагнитного материала. Переменное магнитное поле создается за счет пропускания по обмотке возбуждения 2 электирческого тока ультразвуковой частоты от генератора (не показан). Создание постоянного поля подмагничивания в излучателе поэволяег упростить схему ультразвукового генг атора (исключается постоянная составляющая тока), сократив его габариты и вес.

При воздействии постоянного и переменного магнитных полей на магнитострикционные материалы секций 1 волновода (эа один полупериод переменного электрического тока) происходит мгновенное уменьшение длины и соответственное увеличение диаметра и соответственное увеличение длины и уменьшение диаметра секций волновода в зависимости от знака магнитострикции. Эти чередующиеся изменения происходят с частотой, переменного тока и передаются дискам 3, Таким образом, резонансные продольные колебания секций волновода полуволновой длины трансформируются в резонансные изгибные колебания дисков с лепестками 4, /

При этом за счет непосредственного контакта секций 1 волновода с дисками 3 достигается высокий КПД трансформации продольных колебаний в изгибные, так как в передаче колебаний одновременно задействованы продольные и поперечные смещения объема материала секций 1 волновода и соответствующий изгиб беззазорно соединенных с секциями 1 дисков 3, Равенство и противоположный знак магнитострикций соседних секций волновода определяет неизменность продольной длины излучателя, т.е. постоянную предварительную затяжку элементов излучателя на шпильке и, следовательно, неизменную резонансную часто- . ту колебаний. Секции волновода используются только парами (попарно чередуясь), так как непарная установка приводит к изменению продольной длины излучателя и уходу резонансной частоты колебаний, Выполнение перфораций в виде лепестков позволяет снизить жесткость дисков, а следовательно, увеличить амплитуду изгибных колебаний. Поворот лепестков в излучателе по винтовой линии облегчает создание турбулентных микропотоков и микровихрей в отбрабатываемой жидкости. При этом устраняют застойные эоны вблизи кожуха излучателя, улучшают перемешивание жидкости и, например, очистку каналов, Вы1609513 Риг. 2 фиг. 3 фиг. 4

Составитель И,Игумнова

Техред М.Моргентал Корректор В.Гирняк,Редактор Н.Швыдкая

Заказ 3691 Тираж 382 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 107 полнение волноводов из ленты, свернутой в плоскую спираль, упрощает подбор заготовки и позволяет получить аналог магнитостриктора, обычно набираемого иэ электрического изолированных, например, 5 окислением поверхности тонких пластин.

Такая конструкция снижает потери на нагрев эа счет токов Фуко, и поэтому изготовление волновода. из ленты, свернутой в плоскую спираль, предпочтительно, 10

Излучатель согласно изобретению может быть эффективно применен для ультразвуковой очистки каналов и трубопроводов, в том числе от сравнительно малого до большого сечения, например от 30 до 300 мм, для 15 возбуждения интенсивной кавитации в ваннах очистки, а также для диспергирования и перемещения компонентов сред и др.

Формула изобретения 20

Ультразвуковой излучатель, содержащий волновод в виде связанных между собой соосно установленных цилиндрических секций, активный элемент, кожух, перфорированные диски, расположенные парал- 25 лельно друг другу и связанные с волноводом, длина каждой из секций которого равна половине длины BoiIHbl продольных колебаний, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения эффективности и уменьшения габаритов, цилиндрические секции волновода связаны друг с другом через диски и расположены междуторцовыми накладками, стянутыми шпилькой иэ постоянно намагниченного материала, поверхности дисков снабжены идентичными кольцевыми соосными выступами, внутренний диаметр которых равен внешнему диаметру волновода,каждая из секций которого выполнена в виде магнитострикционной плоской спирали, а перфорации дисков имеют форму лепестков длиной, кратной половине длины волны изгибных колебаний, причем лепестки соседних дисков сдвинуты друг относительно друга по винтовой линии на угол, 27Р где k — число дисков, и — число лепестков диска, соседние секции волновода имеют противоположные знаки магнитострикции, внешний диаметр кожуха меньше внешнего диаметра дисков, а торцовые накладки закрывают открытые торцы кожуха