Устройство для ультразвуковой обработки

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Залвлено041177 (2 )2541728/18-10

В 06 В 3/00 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опублнковано25.05,79. Бюллетень Nо 19 (53) УДК621. 98З.1:

:5З4-8(088.8) Дата опубликования описания 2605,79 (72) Автор изобретения

П, A . .Городищен ский (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ, ОБРАБОТКИ

Изобретение относится к ультразвуковым колебательным системам и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства при использовании ультразвука в технологических процессах, Известны ультразвуковые системы с преобразованием направления колебаний (1), При соответственном выборе размеров эти системы позволяют получить большие амплитуды колебаний рабочего стержня путем суммирования колебательной энергии нескольких стержневых или одного кольцевого преобразователей при малых амплитудах колебаний последних. наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для ультразвуковой обработки, содержащее два стержневых ультразвуковых преобразователя, закрепленных на двух возбуждаемых полуволновых стержнях, выполненных в виде единой конструкции с рабочим стержнем, причем оси возбуждаемых полуволновых стержней перпендикулярны оси рабочего стержня (2).

Однако это устройство эффективно работает на частоте, отличающейся от резонансной частоты преобразователей, т.е. наибольшая амплитуда колебаний рабочего стержня получается в частотном диапазоне, где эффективность работы мала по сравнению с резонансной областью частот.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства путем увеличения амплитуды воз- буждаемых колебаний.

Это достигается тем, что в рабочем стержне выполнено коаксиальное сквозное отверстие, диаметр которого не превьыает одной трети его наружного диаметра.

На чертеже, на котором изображено устройство дпя ультразвуковой обработки с эпюрами распределения смещений и деформаций s элементах устройства, вызванными распространением в них упругих продольных волн при наличии сквозного коаксиального отверстия и без него.

Ультразвуковые преобразователи 1, например магнитострикционные, присоединяются к полуволновому стержню 2, Рабочий стержень 3 с коаксиальным сквозйым отверстием 4 соедин яется со стержнем 2, За преобразователи 1

663445

Формула изобретения

3 намотана обмотка 5 воз буждени я. Кривая 6 - эпюра смещений стержня 2 при распространении в нем упругой продольной волны при наличии сквозного коаксиального отверстия 4 в рабочем стержне 3, а также эпюра смещений стержня 2, если отверстия 4 в стержне 3 нет, Кривая 7 - эпюра деформаций в стержне 2 при налйчии отвер стйя 4 в рабочем стержне 3, кривая

8 — эпюра деформаций в стержне 2 без.отверстия 4. Кривые 9 и 10

"" зпюры смещений стержня 3 при распро« странении в нем упругой продольной волны, кривые 11 и 12 — эпюры дефорьиций в стержне 3 соответственно при наличии сквозного коаксиального отверстия 4 и без него.

Устройство работает следующим образом.

При подаче синфазногб напряжения возбуждения, совпадающего по часто" те с мехайической резонансной частотой ультразвуковых преобразователей

1 и тока поляризации на обмотку 5 в силу магн тострикционíorо эффекта происходит преобразование электрической энергии в механические колебания преобразователей. Преобразователи 1, "йрисоеЯйнеиные к полуволновому стержню 2 возбуждают в последнем упругую продолъную волну, которая создает в центре стержня максимальные деформации, Эти деформации в силу эффекта

Пуассона возбуждают упругую продоль ную волну в рабочем стержне 3, Бла годаря сквозному коаксиальному от верстию 4 в рабочем стержне 3,прохофйцЮф "пеРпендикулярно оси распрост ранения упругой продольной -волны в стержне 2, уровень деформаций вслед -Ствие -концентрации напряжений в области,. примыкающей к отверстию, возрастает по сравнению с системой без отверстия 4 в стержне 3, Повыш ение уро вн я де Формаций в элемент е св яз и уменьшает связанность стержней 2 и 3 настолько, что становится возмож ным сделать длину стержней 2 и 3 полуволновой, равной половине длины упругой продольной волны в стержне на частоте, совпадающей с резонансной частотой преобразователей 1, что

5 приводит к увеличению амплитуды колебаний рабочего стержня 3 в 2,5-3 раза, повышению уровня осевых йагрузок на стержень 3 беэ заметной расстройки системы и падения амплитуды

10 колебаний, осуществлению возможности непрерывных т ехн ологических процессов, связанных с ультразвуковой обработкой и одновременной транспортировкой через рабочий стержень раз15 личных сред и иэделий.

20 Устройство для ультразвуковой обработки, содержащее ультразвуко,вые преобразователи, закрепленные н а т орц ах полу волн овых ст ержн ей < выполненных в виде единой конструкции с Рабочим стержнем, оси котоРых перпендикулярны оси рабочего стержня, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с

1 целью повышения эффективности работы устройства путем увеличения амплитуды возбуждаемых колебаний, в рабочем стержне выполнено коаксиальное сквозное отверстие, диаметр которого не превышает одной трети его наружнoro диаметра, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3 . .Katsvhiko 3to, Яу Мог1, Vfv JnveSfigat on of Яе онс (о with Direcf onat Сомчеиfer ..

Яер. of 0 е 6th ЗСА, f968, Tokyo,ч. Ч р.з9-%

40 2. Поволоцкая Г.Ф, Расчет двухстержневого ультразвукового инструмента, работающего с малой активной нагрузкой. " Акустический журнал, M Наука, 1975, т, ХХ1, вып. 4.

663445 к Составитель Е. Артамоиова

Редакто Т, . Клюкина Темре;ц М.,Келемеш Ко екто С. Шекмар

Заказ 2843/6 . Тираж 584 Подписное

ЦЛИИПИ Государственного комитета СССР по- делам изобретений и открытий

113035 Москва lK-35 Ва скак Яаб . 4 5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4