Ультразвуковой газоструйный излучатель

 

Использование: при реализации методов дефектоскопии, звуколокации, сигнализации и других методов измерения и контроля. Сущность изобретения: сопло и стержень с резонатором установлены коаксиально. Стержень закреплен в сопле с возможностью возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 06 В 1/20

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4898490/29 (22) 02.01.91 (46) 23.01,93. Бюл. ЛЬ 3 (71) Научно-производственное объединение "Алтай" (72) А.Г.Митин и В.Н.Хмелев (56) Ультразвук. Малая энциклопедия. М., 1979. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ГАЗОСТРУЙНЫЙ

ИЗЛУЧАТЕЛ Ь

Изобретение относится к ультразвуковой (УЗ) технике, в частности к конструкциям УЗ газоструйных излучателей, и может быть использовано в качестве источника зондирующих УЗ сигналов при реализации мР-одов дефектоскопии, звуколокации, сигнализации и других методов измерений и контроля.

Известны гаэоструйные излучатели мощных звуковых колебаний для работы в газовых средах, представляющие собой УЗ газоструйный излучатель Гартмана и его разновидности (см.Источники мощного ультразвука, кн,1).

Основной недостаток такого излучателя, содержащего соосно установленное сопла и резонатор, расстояние между которыми в процессе работы жестко фиксировано, — низкий КПД (5 — 6%). Этот недостаток в значительной мере устранен в стержневых газоструйных излучателях с жестко фиумированными один относительно другого соплом и резонатором, работающих по тому же принципу, но отличающихся от упомянутого наличием центрального стержня, проходящего по оси системы через сопло и резонатор (см.Ульразвук. Малая энциклопедия, М„1979, с.73 — 74, — прото„„ Ц„„1789301 А1 (57) Использование: при реализации методов дефектоскопии, звуколокации, сигнализации и других методов измерения и контроля. Сущность изобретения; сопло и стержень с резонатором установлены коаксиально. Стержень закреплен в сопле с возможностью возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении.

1 ил. тип). КПД стержневых газоструйных излучателей составляет 18-250 .

Недостаток известного стержневого газоструйного излучателя заключается в том, что он является источником узкополосного излучения (полоса частот на уровне 0,707 его амплитудно-частотной характеристики не превышает 1,0 — 1,5 кГц), вследствие чего его невозможно использовать в системах измерения и контроля с применением частотно-модулированных зондирующих сигналов, позволяющих осуществлять их оптимальную обработку (см.тезисы докладов второй межведомственной конференции "Контроль и диагностика общей техники", ч.2, М., 1989, с.33-34; Тезисы докладов третьей межотраслевой конференции "Неразрушающие методы контроля изделий из полимерных материалов", г.Туапсе, M., 1989, с. 11 — 12), Этот недостаток носит принципиальный характер и присущ всем известным конструкциям газоструйных излучателей с фиксированными в процессе работы параметрами, определяющими частоту генерируемых ультразвуковых колебаний.

Цель изобретения — повышение эффективности стержневого газоструйного излу1789301 чателя путем расширения амплитудно-частотного спектра его излучения, Поставленная цель достигается тем, что в газоструйном стержневом излучателе, содержащем коаксиально установленные сопла и стержень с резонатором, последний выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении.

Давлением струи вытекающего газа стержень с резонатором, выполненные с возможностью перемещения в осевом направлении, перемещаются в сторону увеличения расстояния между соплом и резонатором, Ограничение этого перемещения на заданную величину и возврат стержня с резонатором в исходное положение может быть обеспечено различными средствами, например с помощью пружин (резиновых или металлических), магнитов или электромагнитов и т.д.устройства, обеспечивающие возвратно-поступательное перемещение стержня с резонатором в осевом направлении, могут размещаться как внутри сопла, так и,со стороны резонатора.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен конкретный вариант газоструйного излучателя с подвижными в осевом направлении стержнем с резонатором, где 1 — сопло; 2 — резонатор;

3 — стабилизирующий стержень с упором жестко скрепленные между собой (упор необходим для зацепления с другими пластинами; 4 — перфорированный вкладыш, обеспечивающий свободное перемещение в осевом направлении стабилизирующего стержня с упором и резонатором; 5 — упругие пластины, кбнсольно закрепленные внутри сопла и обеспечивающие возвратнопоСтупательное движение стержня с упором и резонатором, Газоструйный стержневой излучатель предложенной конструкции работает следующим образбм.

Вытекающая из сопла 1 струя газа тормозится резонатором 2 в результате чего перед ним возникает отсоединенный скачок уплотйения, а кинетическая энергия струи в резонаторе 2 переходит в потенциальную энергию сжатого газа. Затем происходит ойорожненйе резонатора, в результате чего участок струи между скачком уплотнения и днбм резонатора становится источником акустических колебаний. Часть энергии струи затрачивается на возбуждение возвратно-поступательного движения стержйя с упором 3 и резонатором 2 вдоль оси с амплитудой и частотой, определяемыми их

55 от 35 кГц до 45 кГц. Такая амплитудно-частотная характеристика получена за счет обеспечения возможности колебательного движения стабилизирующего стержня с упором и резонатором вдоль оси от минимального расстояния между соплом и резонатором 0,6 мм до максимального расстояния между ними 1,9 мм. Конструктивные размеры испытанного газоструйного излучателя предложенной конструкции следующие: диаметр стержня 0,96 мм диаметр резонатора 2,48 мм диаметр сопла 1,54 мм глубина резонатора 1,25 мм

Таким образом, У3 газоструйный излучатель предложенной конструкции обеспечивает излучение зондирующего сигнала, модулированного по частоте в диапазоне, примерно в 10 раз больше, чем прототип, что позволяет достичь поставленной цели и суммарной массой, скоростью струи и упругостью пластин 5.

Вкладыш 4 выполнен перфорированным, поэтому не препятствует протеканию струи и, кроме того, центрирует и обеспечивает свободное перемещение стержня с упором 3 и резонатором 2 вдоль оси. При перемещении стержня с упором 3 и резонатором 2 каждому мгновенному значению

10 расстояния между соплом 1 и резонатором

2 соответствует своя частота генерации. Таким образом, за каждый период колебаний стержня с упором и резонатором излучаются упругие колебания всего частотного диапазона, определяемого минимальным и максимальным расстоянием между соплом и резонатором, т.е. происходит излучение частотно-модулированного зондирующего

УЗ сигнала. Сравнение предлагаемой конст20 рукции излучателя с прототипом показывает, что она отличается от прототипа выполнением стержня с резонатором подвижным в осевом направлении, т.е. обладает новизной.

Сравнение предлагаемой конструкции не только с прототипом, но и с другими техническими решениями не позволило выявить в них признак, отличающий предложенное решение от прототипа, а именно он

30 в совокупности с остальными признаками позволяет получить положительный эффект, что дает основание считать данное техническое решение обладающим существенными отличиями.

35 В лабораторных условиях изготовлен и испытан стержневой газоструйный излучатель предлагаемой конструкции, амплитудно-частотная характеристика которого имеет плоский участок в диапазоне частот

1789301

0т ижч юА а

cdBiP

40

50

Составитель А.Митин

Техред М.Моргентал Корректор О,КРавцова

Редактор А.Козлова

Заказ 316 Тираж 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, 101 использовать его, например, в системах бесконтактной УЗ дефектоскопии крупногабаритных изделий из полимерных и компоФормула изобретения

Ультразвуковой газоструйный излучатель, содержащий коаксиально установленное сопло и стержень с резонатором, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения зиционно-полимерных материалов с использованем принципов оптимальной обработки сложномодулированных сигналов, эффективности за счет расширения амплитудно-частотного спектра его излучения, 10 стержень закреплен в сопле с возможностью возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении.