Преобразователь электрических импульсов в механические

 

Изобретение относится к очистке различных поверхностей и емкостей, в частности к преобразователям электрических импульсов в механические для воздействия ими на обрабатываемую поверхность. Преобразователь содержит индуктор и силопередающий элемент, расположенный со стороны рабочей поверхности индуктора, и выполнен составным из плоских элементов, заключенных в гибкую оболочку, зафиксированную относительно рабочей поверхности индуктора. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к очистке различных поверхностей и емкостей и, в частности, к устройствам для очистки поверхностей от различных отложений путем приложения к ним механических колебаний, а более конкретно - к преобразователям электрических импульсов в механические.

Изобретение может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в том числе в горной промышленности и на транспорте, например, для очистки бункеров, вагонеток от остающегося на их стенках материала. Кроме того, изобретение можно использовать в авиации для защиты наружных поверхностей летательных аппаратов.

Известен преобразователь электрических импульсов в механические, содержащий плоский индуктор, размещенный в корпусе, выводы для соединения с источником электрических импульсов, расположенный со стороны рабочей поверхности индуктора силопередающий элемент из электропроводного материала, имеющий по меньшей мере одну степень свободы [1].

Недостатком этого преобразователя является плоская форма силопередающего элемента, существенно ограничивающая область применения. Очевидно, что такой преобразователь можно успешно использовать при плоских поверхностях тонкостенных элементов конструкций или для обработки сыпучих и текучих материалов. При необходимости воздействия на искривление поверхности эффективность будет резко снижена из-за возникновения неравномерного зазора, приводящего к деформации силопередающего элемента и, как следствие, к потере электромеханического эффекта. В то же время, в технике существует много случаев, когда преобразователи должны воздействовать на цилиндрические, сферические, параболические и подобные криволинейные поверхности малой кривизны, являющиеся предпочтительными, прежде всего, при изготовлении различных емкостей и транспортных средств, для которых актуальным является удаление отложений. Среди них поверхности цистерн, бункеров, вагонеток, циклонов и тому подобных. Криволинейными являются также поверхности летательных аппаратов и плавсредств.

Цель изобретения - расширение области применения при повышении эффективности.

Цель достигается тем, что в преобразователе электрических импульсов в механические, содержащем плоский индуктор, размещенный в корпусе, выводы для соединения с источником электрических импульсов, расположенный со стороны рабочей поверхности индуктора силопередающий элемент из электропроводного материала, силопередающий элемент выполнен составным из плоских сегментов и заключен в плоскую оболочку из гибкого материала, размещенную неподвижно относительно рабочей поверхности индуктора.

При таком устройстве обеспечивается взаимоподвижность отдельных частей силопередающего элемента, благодаря чему последний, будучи плоским в момент поступления электрического импульса на преобразователь и выполняя функцию создания электродинамического эффекта, приспосабливается к форме поверхности конструкции, с которой он взаимодействует. При этом деформируется только гибкая оболочка, не участвующая в активном процессе и не влияющая на его результат. Благодаря наличию гибкой оболочки обеспечивается равномерное прилегание сегментов силопередающего элемента к конструкции и исключается деформация силопередающего элемента. Это приводит к повышению эффективности благодаря исключению влияния формы обрабатываемой поверхности на КПД преобразования. При этом предлагаемый преобразователь можно использовать для обработки поверхностей, имеющих неплоскую форму. Наличие гибкой оболочки не лишает сегменты степени свободы, так как при сверхускорениях сегментов, которые возникают в результате электродинамического взаимодействия индуктора с сегментом, гибкая оболочка не оказывает существенного сопротивления их движению.

Поскольку масса каждого сегмента меньше массы целой пластины силопередающего элемента, перекрывающей поверхность индуктора в известном преобразователе, каждый сегмент получает более высокое ускорение, что значительно повышает эффективность воздействия на отдельные зоны обрабатываемой поверхности.

Сегменты могут быть выполнены в виде плоских колец, расположенных концентрично. Такой преобразователь наиболее целесообразно использовать для обработки сферических поверхностей и для неровных плоских поверхностей малой кривизны.

Сегменты могут быть выполнены в виде множества параллельных полос. Такой преобразователь целесообразно использовать для обработки цилиндрических и конических поверхностей малой кривизны, располагая полосы по образующим.

Сегменты могут быть выполнены в виде радиально расположенных полос. Такой преобразователь можно использовать для обработки конических и параболических поверхностей, а также для других неправильных криволинейных поверхностей.

На фиг. 1 - преобразователь электрических импульсов в механические, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху с вырывом; на фиг. 3 - вариант конструкции предлагаемого преобразователя, вид сверху с вырывом; на фиг. 4 - другой вариант конструкции преобразователя, вид сверху с вырывом.

Преобразователь электрических импульсов в механические (фиг. 1, 2) выполнен в виде индуктора 1, имеющего корпус 2 из пластмассы, в котором размещена катушка 3 в виде плоских витков, соединенная с выводом 4, 5 для подключения индуктора к источнику (формирователю) электрических импульсов (не показан). Катушка 3 залита компаундом 6. Возможно выполнение индуктора 1 без отдельного корпуса 2, при этом катушку и выводы заливают компаундом 6 в специальной форме. Индуктор 1 имеет средства для его закрепления относительно обрабатываемой поверхности, например, на кронштейне (не показано).

Преобразователь имеет силопередающий элемент, размещенный со стороны рабочей поверхности индуктора 1 (поверхность, прилегающая к катушке 3 и предназначенная для взаимодействия с обрабатываемой поверхностью). Силопередающий элемент выполнен составным в виде сегментов 7-9, которые в данном случае (фиг. 2) представляют собой плоские концентрические кольца, заключенные в плоскую гибкую оболочку 10. Сегменты 7-9 выполнены из электропроводного материала (преимущественно из меди или алюминия), а гибкая оболочка 10 - из материала, обладающего достаточной податливостью. Этот материал может быть упругим, например, в виде эластомера (резина, пеноэласт и тому подобным), гибким (поливинилхлорид, пластикат и тому подобным) или пластичным, например, свинец. В любом случае материал оболочки 10 не должен препятствовать свободному перемещению сегментов 7-9 относительно друг друга и относительно индуктора 1, что вполне возможно, учитывая высокие и сверхвысокие ускорения, получаемые сегментами при электродинамическом взаимодействии силопередающего элемента с индуктором.

Оболочка 10 образует со стороны, противоположной рабочей поверхности индуктора 1, защитный слой 11, имеющий толщину t, которая может составлять 1-2 мм. Этот слой не только защищает сегменты 7-9 силопередающего элемента от повреждений и коррозии, но и обеспечивает автоматическое создание зазора между силопередающими сегментами и обрабатываемой поверхностью, а также компенсацию местных неровностей. Выполнение защитного слоя 11 не обязательно и диктуется особенностями конкретного применения преобразователя.

Представленная на фиг. 1, 2 конструкция может быть изготовлена заливкой сегментов 7-9 в материал оболочки 10. Оболочка затем закрепляется на корпусе 2 индуктора 1, как показано на фиг. 1 (например, с помощью фланца корпуса 2 и ответного паза оболочки 10). Могут быть использованы и другие способы крепления оболочки 10 на корпусе 2 индуктора 1.

Как показано на фиг. 3, сегменты силопередающего элемента выполнены в виде множества параллельных полос 12-15, представляющих собой тонкие пластины. На фиг. 4 представлен вариант конструкции преобразователя, в котором сегменты силопередающего элемента представляют собой радиально расположенные плоские полосы 16 в виде тонких пластин.

Преобразователь (фиг. 1, 2) работает следующим образом. Преобразователь закрепляют относительно обрабатываемой поверхности, например, с помощью кронштейна (не показан) так, что защитный слой контактирует с обрабатываемой поверхностью. При отсутствии защитного слоя оставляют небольшой зазор между поверхностью сегментов 7-9 и обрабатываемой поверхностью. Выводы 4-5 соединяют с формирователем электрических импульсов (не показан), который формирует одиночные импульсы с определенной амплитудой, длительностью и частотой следования в зависимости от особенностей обработки поверхности.

При поступлении электрического импульса на катушку 3 электрическое поле этой катушки взаимодействует с силопередающим элементом, а именно с сегментами 7-9, которые перемещаются под действием возникающего электродинамического эффекта с высоким ускорением.

Данный вариант конструкции может использоваться не только с неровной плоской поверхностью. Преобразователь с кольцевыми сегментами 7-9 наиболее целесообразно использовать для обработки сферических или параболических поверхностей малой кривизны.

Вариант конструкции, представленный на фиг. 3, работает аналогичным образом. Этот преобразователь наиболее целесообразно использовать для цилиндрических, параболических и подобных поверхностей (например, для очистки бункеров, вагонеток, цистерн и тому подобных), при этом полосы ориентируют по образующим поверхности.

Вариант конструкции, показанный на фиг. 4, также работает аналогичным образом и преимущественно используется для конических, параболических и подобных поверхностей.

Во всех описанных вариантах конструкции эффективность повышена не только благодаря тому, что обеспечивается минимальный равномерный зазор между силопередающими сегментами 7-9; 12-15; 16 и обрабатываемой поверхностью. Эффективность также повышается благодаря тому, что каждый сегмент имеет меньшую массу, чем цельный силопередающий элемент, вследствие чего он получает более высокое ускорение. Это увеличивает энергетическое воздействие на отдельные участки обрабатываемой поверхности.

Формула изобретения

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ В МЕХАНИЧЕСКИЕ, содержащий размещенные в корпусе плоский индуктор и выводы для соединения с источником электрических импульсов, а также расположенный со стороны рабочей поверхности индуктора силопередающий элемент из электропроводного материала, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных характеристик за счет обеспечения возможности возбуждения механических импульсов в неплоских твердых телах, силопередающий элемент выполнен составным из плоских элементов и заключен в гибкую оболочку.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что плоские элементы выполнены в виде концентричных колец.

3. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что плоские элементы выполнены в виде параллельных полос.

4. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что плоские элементы выполнены в виде радиально расположенных полос.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4