Магнитострикционный преобразователь
Владельцы патента RU 2579641:
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-морского Флота "Военно-морская академия имени адмирала Флота советского Союза Н.Г. Кузнецова" (RU)
Изобретение относится к ультразвуковой технике, представляет собой магнитострикционный преобразователь и может быть использовано в различных технологических процессах, например при обработке поверхности, жидких сред и т.д. Магнитострикционный преобразователь выполнен из ленты магнитострикционного материала, свернутой в тело цилиндрической формы, и содержит обмотку возбуждения. Вдоль образующей цилиндра имеется, по меньшей мере, одно сквозное окно, а обмотка возбуждения проходит через окно и уложена на сегменты цилиндра, при этом толщина стенки цилиндра определяется требуемой мощностью преобразователя. Техническим результатом является улучшение удельных характеристик преобразователя и повышение его кпд, поскольку конструкция преобразователя имеет высокую динамическую устойчивость и не требует склеивания слоев. 1 ил.
Изобретение относится к технической акустике, в частности к ультразвуковой технике, и может быть использовано в различных технологических процессах, например при обработке поверхности, жидких сред, сварке и т.д.
Известен магнитострикционный преобразователь (далее по тексту преобразователь) (Ультразвуковая технология. Б.А. Агранат. М.: Металлургия, 1974 г.), содержащий монолитный пакет из двух полуволновых стержневых элементов, набранный из пластин, и обмотку возбуждения, проходящую через окна элементов и размещенную на стержнях.
Однако известный преобразователь имеет низкие удельные характеристики из-за невысокой динамической устойчивости. Технология изготовления этого преобразователя не совершенна, т.к. состоит из большого числа тонких пластин, обработка которых ведется по отдельности.
Кроме того, известен преобразователь кольцевого типа, обеспечивающий излучение радиальных колебаний (Ультразвук. И.П. Голямина. М.: Советская энциклопедия, 1979 г.).
Магнитопровод этого преобразователя образован навиванием тонкой ленты магнитострикционного материала в виде кольца, а обмотка возбуждения колебаний размещена вдоль средней линии кольца.
Данный преобразователь, который по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому и принят в качестве прототипа, имеет ряд существенных недостатков.
Во-первых, размещенная на преобразователе обмотка возбуждения радиальных колебаний препятствует их распространению.
Во-вторых, наличие микрозазоров между витками ленты резко снижает амплитуду радиальных колебаний и эффективность самого преобразователя.
В-третьих, в таком преобразователе невозможно возбудить продольную моду колебаний.
Техническим результатом настоящего изобретения является улучшение удельных характеристик магнитострикционного преобразователя и повышение его кпд.
Данный технический результат достигается тем, что в известном преобразователе, выполненном из ленты магнитострикционного материала, свернутой в тело цилиндрической формы, и содержащем обмотку возбуждения, дополнительно вдоль образующей цилиндра имеется, по меньшей мере, одно сквозное окно, а обмотка возбуждения проходит через окно и уложена на сегменты цилиндра, при этом толщина стенки цилиндра определяется требуемой мощностью преобразователя.
Описываемая конструкция преобразователя имеет высокую динамическую устойчивость и не требует склеивания слоев. Если лист бумаги свернуть в цилиндр, то он приобретает продольную жесткость. Потеря динамической устойчивости характеризуется резким уменьшением амплитуды продольных колебаний.
На практике повышение динамической устойчивости преобразователей [1] осуществляется путем повышения их продольной жесткости за счет склейки пластин эпоксидной смолой. Склеивание пластин приводит к ухудшению характеристик преобразователя.
Сущность настоящего изобретения отражена на фиг. 1, где изображена конструкция преобразователя.
Преобразователь выполнен из ленты магнитострикционного материала, свернутой в тело цилиндрической формы 1, вдоль образующей цилиндра 1 имеется сквозное окно 2, обмотка возбуждения 3 проходит через окно 2 и уложена на сегменты 4 цилиндра 1. Число сквозных окон 2 может быть больше одного. Торцы 5 цилиндра 1 являются излучающей поверхностью.
Предлагаемый преобразователь работает следующим образом. Переменное напряжение резонансной частоты, подводимое к обмотке возбуждения 3 от ультразвукового генератора, например от УЗГ-2-10 (не показан), возбуждает продольные колебания в сегментах 4 цилиндра 1. Излучение акустической энергии преобразователем в среду обработки осуществляется с торцов 5 цилиндра 1.
Магнитострикционный преобразователь, выполненный из ленты магнитострикционного материала, свернутой в тело цилиндрической формы, и содержащий обмотку возбуждения, отличающийся тем, что вдоль образующей цилиндра имеется, по меньшей мере, одно сквозное окно, а обмотка возбуждения проходит через окно и уложена на сегменты цилиндра, при этом толщина стенки цилиндра определяется требуемой мощностью преобразователя.
