Ультразвуковая технологическая установка

 

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, включающая ультразвуковой генератор с акустической системой на выходе, содержащей двухстержневой магиитострикционный преобразователь с датчиком механических колебаний, соединенным через 0ЛОК управления с генератором и вьшолненным в виде двух встречно включенных обмоток с одинаковым количеством витков, одна из которых расположена на накладке свободного конца преобразователя и состоит из двух иден тичных согласно включенных секций, о т л и .чающаяся тем, что, с целью повьпиения КПД, вторая обмотка выполнена в виде двух секщш, симметрично расположенных на стержнях преобразователя и включенных согласно между собой. (Л О5 СО

СОЮЗ СОМЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1041169

3t59 В Об В 1/08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ." .,": „".:!

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-- -,—:» .т.-». „.(21) 3301780/18 — 10

Q2) 15 06.81 (46) 15.0983 Бюл. lP 34 (72), И. В. Петушко и Ю. В. Холопов (71) Всесоюзйьш научно-исследовательский, "проектно — конструкторский и технологический. институт токов высокой частоты, им. В. П. Вологдина (53) 534.232 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и,. 266407, кл. В 06 В 1/08, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР и 810298, кл, В 06 В 1/08, 1979 (прототип). (54) (57) УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ТЕХНОЛОГИ-, ЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, включающая ультразвуковой генератор с акустической системой на выходе, содержащей двухстержневой магннс тострикционный преобразователь с датчиком механических колебаний, соединенным через фнок управления с генератором и выполненным в виде двух встречно включенных обмоток с одинаковым количеством витков, одна из которых расположена на накладке свободного конца преобразователя и состоит из двух иден- . тичных согласно включенных секций. отличающаяся тем, что, с целью повышения . КПД, вторая обмотка выполнена в виде двух секций, симметрично расположенных на стержнях преобразователя и включенных согласно между собой.

1041169 2

Изобретение относится к ультразвуковой технике и предназначено для работы в ультразвуковых технологических установках в различных. областях народного хозяйства.

Известна ультразвуковая установка, содержащая ультразвуковой генератор с магнитострикцнонным преобразователем, имеющим две дополнительные обмотки, одна иэ которых помещена в пу шость колебаний, а вторая — в узел колебаний, Обмотки включенл| встречно и ло- 1р следовательно и подсоединены к входу усилителя генератора (11, Недостатками такой установки являются низкий КПД и качество технологического процесса, связанные с невозможностью применения автоматического регулирования. амплитуды механический колебаний преобразователя из за непропорциональности изменений амплитуды сигнала, поступающего на вход усилителя с обмотки, и изменений амплитуды механических колебаний 2п на конце рабочего инструмента.

Наиболее близкой к изобретению является ультразвуковая технологическая установка; включающая ультразвуковой генератор с акустической системой на выходе, содержащей двух- 25 стержневой магнитострикционный преобразователь с датчиком механических колебаний, соединенным через блок управления с генератором и выполненным в виде двух встречно включенных обмоток с одинаковым количеством вит ков, одна из которых расположена на накладке свободного конца преобразователя и состоит из двух идентичных согласно включенных секций (2) .

Недостаток известного устройства состоит в низком КПД.

Цель изобретения - повышение КПД, 1

Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковой технологической установке, включающей ультразвуковой генератор с акус- 40 тической системой на выходе, содержащей двухстержневой магнитострикциоиный преобразователь с датчиком механических колебаний,,соединенным через блок управления с генератором и выполненным в виде двух встречно включенных обмоток с одинаковым количеством витков, одна из которых расположена на накладке свободного конца преобразователя и состоит из двух идентичных согласно включен- ных секций, вторая обмотка выполнена в виде двух секций, симметрично расположенных на

50 стержнях преобразователя и включенных согласно между собой.

На чертеже изображена блок хема установки.

Установка содержит ультразвуковой генератор. 1 с блоком управления 2. К выходу генератора 55

1 подключена акустическая система:3, имеющая обмотки 4 и 5 на магнитострикционном преобразователе 6, волноводное звено 7 и инструмент

8. Обмотки 4 и 5 включены встречно между собой и подключены к ультразвуковому генератору 1 через блок управления 2. Обмотка 4 расположена на накладке 9 магнитострикционного преобразователя 6 и состоит из двух согласно включенных секций е одинаковым количеством витков. Обмотка 5 состоит из двух секций с одинаковым количеством витков, расположенных на стержнях 10 преобразователя 6, Эти секции включены согласно между собой. Причем наилучшие результаты достигаются при длине второй обмотки 0 < Л/Э, где Л вЂ” длина волны звука в стержнях преобразователя на рабочей частоте, Установка работает следующим образом.

При включении ультразвукового генератора

1 электрический сигнал ультразвуковой частоты преобразуется в механические колебания магнитострикционным преобразователем 6. Полученные таким образом механические колебания передаются от преобразователя посредством волноводной системы 7 и инструмента 8 в зону технологического процесса, например сварки.

Вся акустическая система 3, состоящая иэ, магнитострикционного преобразователя 6, волновода 7 и инструмента 8, имеет резонансный характер и на частоте механического резонанса обладает наибольшим . КПД преобразования электрических колебаний в механические. Если ультразвуковой генератор настроен на эту частоту, то КПД всей ультразвуковой установки наибольший. В течение технологического процесса частота механического резонанса акустической системы 3 меняется вследствие действия различных дестабилизирующих факторов (повышение температуры, износ инструмента, изменение реакции технологической нагрузки и т. д.), что ведет к снижению КПД установки и качества технологического процесса в связи с дестабилизацией его параметров. В секциях обмотки 5, расположенных на стержнях преобразователя 6, индуцируется ЭДС (Е ), обусловленная наличием магнитного потока (Ф ), проходящего, через эти стержни,. причем поскольку секции включены согласно, то результирующая ЭДС определяется; как.сумма ЭДС введенных от обоих стержней;

ЕэЕ E „+ Еэ2

Точно так же в этих секциях индуцируются

ЭДС от потока рассеивания

ЕрК " Ер -+ Ерг и ЭДС, обусловленная обратным магнитострикционным эффектом, Ем Ем + Емт

В секциях обмотки 4 так же индуцируются

Е; Е; E „и при встречном включении

I . 1 обмоток 5 и 5 результирующая ЭДС составляет

Е. = Еэ Ер + Ем — Еэу Ер - Ему,при

3 равенстве витков в обмотках 4 и 5

E g E мт.

Таким образом, сигнал обратной связи выэ ван в основном наличием Е„,. имеет амплнту ду, пропорциональную амплитуде колебания стержней преобразователя, и частоту, равную частоте механического резонанса акустической системы. Этот сигнал воздействут,на ультразву ковой генератор 1 с помощью блока управления

2 (блок автоматической подстройки частоты

БАПЧ) таким образом, чтобы частота генератора стала равной частоте механического резонанса акустической системы 3. .В блоке управления 2 вьщелен также блок автоматической регулировки. амплитуды (БАРА для автоматического регулирования амплитуды механических колебаний преобразователя (как одного из главных параметров технологическог процесса) в зависимости от изменения амплиту ды сигнала обратной связи, работающий так, что, например, при уменьшении амплитуды

Составитель В; Вавер

Техред М. Надь

Редактор Н. Швыдкая

Корректор А. Зимокосов

Заказ 7012/7

Тирак-.492 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПНП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1041169 . 4 механических колебаний инструмента сигнал

БАРА увеличивает выходную мощность генератора, воздействуя на последний либо по цепи питания, либо по цепи возбуждения. Таким образом, блок управления 2 ультразвукового генератора 1 осуществляет подстройку генератора как по частоте, так и по амплитуде меха1 . ннческих колебаний в зависимости от частоты и амплитудьг сигнала обратной связи, получае10 мого с обмоток 4 и 5, пропорционально механическим колебаниям акустической системы 3.

Использование настоящей установки по сравнению с известными обеспечивает более высокий КПД за счет повышения точности

) 15 автоматического регулирования, определяемого пропорциональностью параметров сигнала обрат-! нон связи механическим параметрам акустической системы н большой его мощности, а также повышает качество обработки эа счет повыше20 ния точности н надежности работы системы автоматического регулирования.