RU6352U1 - Электромеханический преобразователь - Google Patents

Abstract

Электромеханический преобразователь, состоящий из пьезоэлементов, размещенных между активной излучающей накладкой полуволновой длины и пассивной накладкой, составляющей с пьезоэлементами полуволновую систему, жестко стянутых между собой шпилькой, отличающийся тем, что активная излучающая накладка имеет торцевую поверхность, выполненную в виде площади, ограниченной внутренними и наружными поверхностями, например, концентрично расположенными, а сам преобразователь снабжен по крайней мере одной цилиндрической втулкой, жестко связанной с активной и пассивной накладками, имеющими центрального сквозное отверстие.

Description

Ь

. ЭЛЕКТРОМЕХШИ ВСКйЕ 1ШЕОБР СВАТЕ1Ь Полезная модель относится к акустике, в частности к ультразвуковой технике и может быть использован|а в различных технологических процессах, например при обработке разЛИЧНЫХ материалов из металла, стекла, керамики, сварке пластмасс, а также при снятии остаточных внутренних напряжений в машинах и аппаратах различных отраслей промышлен ности, в том числе и в ракетно-космической техники. Известны пьезокерамические преобразователи, которые состоят из двух пъезокерамических пластин, излучающей накладки, отражающей накладки, прокладок из мягкой фольги и стягивающего болта или шпильки, обеспечивающих прочное и плотное соединение поверхностей накладок и пьезоэлементов, Эти устройства описаны в книге . Маркова Ультра звуковая обработка материалов М. Машиностроение, 1980 г. Сна стр. 24-25).. Недостатком этих пьезокерамических преобразователей являются ограниченные технологические возможности их применентад, связанные с но эффективной их работой, с малой амплитудой колебаний на рабочем торце излучающих накладок. Наиболее близким техническим решением из известных к описываемому является электромеханический преобразователь, содержащий пьезоэлемент, помещенный между активной накладкой-концентратором и пассивной накладкой, причем излучающая накладка выполнена полуволновой длины, а пассивная накладка вместе с пьезоэлементом также составляет полувол ШК Б Об В 1/06 ./

новую систему, при этом пассивная накладка выполнена длт ной/5 /

2

где и - соответственно длины пьезоэлемента и пас СИЕНОЙ накладки; Cf cf - соответственно скорости звука в пьеэоэле

менте и пассивной накладке;

Л - длина волны продольных колебаний в накладке.

Данное устройство описано в авторском свидетельстве СССР № 1068176, М.кл. В 06 В 1/06 от 23.01Л984 г. - выбрано за прототип.

Недостатком известного электромеханического преобразователя является ограниченные технологические возможности, которые связаны с неэффективной его работой, с невозмож ностью получения достаточно высоких амплитуд на большой площади торцевой поверхности, Hanpi ep, на площади с от верстшми из-за не развитой формы активной излучающей накладки, Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель - расширение технологических возможностей, путем обеспечена эффективной работы активной излучающей накладки, имеющей торцевую поверхность выполненную в ви ,./

де площади, ограниченной внутренними и наружными поверхностями,например концентрично расположенными.

Указанная задача достигается тем, что, ультразвуковой преобразователь снабжен по крайней мере одной цилин ;

дрической втулкой, жестко связанной с активной и пассив jm n

ной,накладками, имеющими центральное сквозное отверстие

На фет. 1,4,5 изображен электромеханический преобразователь; на фиг 2,3 - сечение А-А и Б-Б на фи, I; на фиг. 6,7 - сечение В-В и Г-Г на фиг. б и 7 соответственно. На фиг. 8j9 - сечение и 1-Ж на фиго б и 7 соответственно; на фиг, 10,11,12,13,14,15,16,17 - различные варианты и формы расположенш активной и пассивной накла док предлагаемого электромеханического преобразователя.

Электромеханический преобразователь состоит из активной излучающей накладки I, выполненной, например в виде ступенчатого концентратора полуволновой длины с централь - ным сквозным отверстием 2, пассивной накладки S с центральным сквозным отверстием 4 и помещенной между ними пьезоэлементами 5, токоподводящими шайбами б и 7, токоизолирующими кольцами 8 и 9, причем пассивная накладка вместе с пьезоэлементами и токоподводящими шайбами также составляют полуволновую систему. При этом пассивная накладка 3 выполнена длиной /7 Л/у «

где J и « - соответственно длины пьезоэлементов 5,

. токоподводящих шайб б и 7 и пассивной

накладки 3,. :.

f 2. соответственно скорости звука в пьезоэлементе 5 и пассивной накладке 3, Д - длина волны продольных колебаний в накладке

Пьезоэлементы 5, токоподводящие шайбы б и 7, помещенные между активной излучающей накладкой I и пассивной наклад f ;/W5 3.

крй Б, жестко связаны между собой цилиндрическими вгулками 10,11,12,13 с помощью резьбовых соединений 14,и 15. Торцевая поверхность 16 выполнена в виде площади, ограниченной внутренними и наружными поверхностями излучающей накладки I. Внутренняя поверхность излучающей накладки образует полость 17, которая соединяется со сквозными центральными отв.ерстиями 2 и 4.

Электромеханический преобразователь работает следующим образом. При подаче переменного синусоидального напряжения от ультразвукового генератора (на чертеже не показан) на токоподводящие шайбы б и 7, а также и на пьезоэлементы 5, преобразователь возбуждается и в нём .создаётся стоячая волна. Изменение линейных размеров пьезоэлементов 5 приводит к изменению линейных размеров пассивной 3 и активной излучающей накладки I, усиливающей отраженную энергию от пассивной накладки и передающей общуюколебательную энергию в рабочую зону её торцевой поверхности 16. Электромеханический преобразователь может работать на

резонансном режиме на частотах и 44 кгц с амплитудой до 40 мкм в зависимости от коэффициента усиления амплитуды активной излучающей накладки на больших площадях торцевой поверхности различной конфигурации.,

Объединение пассивной накладки 3 и пьезоэлементов 5 вместе с токопоДводящими шайбами б и 7 в полуволновую систему позволяет вывести пьезоэлементы из зоны максимальных внутренних напряжении, снизить их нагрев до 40 за счет больщой площади контакта с окружающей средой как с наруж . ,

5.

ной, так и с внутренней сторон и тем самым повысить эффек- тивность работы излучающей накладки и преобразователя в целом.. Наличие двух узловых плоскостей расположенных ца пас сивной 3 и активной излучающей накладке I ш юющие центральное сквозное отверстие, позволит крепить преобразователь на .четырех опорах, как снаружи, так и с внутренней стороны, что расширяет технологические возможности применения предлагаемого электромеханического преобразователя.

Claims (1)

1. Электромеханический преобразователь, состоящий из пьезоэлементов, размещенных между активной излучающей накладкой полуволновой длины и пассивной накладкой, составляющей с пьезоэлементами полуволновую систему, жестко стянутых между собой шпилькой, отличающийся тем, что активная излучающая накладка имеет торцевую поверхность, выполненную в виде площади, ограниченной внутренними и наружными поверхностями, например, концентрично расположенными, а сам преобразователь снабжен по крайней мере одной цилиндрической втулкой, жестко связанной с активной и пассивной накладками, имеющими центрального сквозное отверстие.