Импульсный ультразвуковой генератор

 

Изобретение относится к устройствам для получения импульсных колебаний ультразвукового спектра и предназначено для предупреждения отложений в теплообменной аппаратуре и интенсификации технологических процессов. Для расширения частотного диапазона и стабилизации параметров генератора конструкция содержит импульсный ультразвуковой генератор, содержащий магнитострикционный излучатель, обмотка которого последовательно соединена с конденсатором, управляемый электронный ключ, в качестве которого используется квазирезонансный преобразователь частоты с сумматором на входе, состоящий из двух силовых транзисторов, формирователя импульсов, задающего генератора импульсов. Причем силовые транзисторы соединены последовательно между собой и через конденсатор и обмотку магнитострикционного излучателя с датчиком тока, который через сумматор соединен с входом задающего генератора импульсов, а выходы последнего соединены с базами силовых транзисторов. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для получения импульсных колебаний ультразвукового спектра и предназначено для предупреждения отложений в теплообменной аппаратуре и интенсификации технологических процессов.

Известен импульсный ультразвуковой генератор (патент N 2046550, H 04 K 15/00, 1995), содержащий магнитострикционный преобразователь, обмотка которого последовательно соединена с корректирующей параллельной RC-цепью, тиристорный ключ, состоящий из двух встречно-параллельно включенных тиристоров, соединенных последовательно с магнитострикционным преобразователем, систему импульсно-фазового управления состоящую из симметричных взаимодополняющих друг друга плеч, формирующих импульсы в разные по полярности полупериоды сетевого напряжения.

Недостатком известного ультразвукового генератора является то, что частота импульсов связана с частотой сети и при частотах 20-30 кГц большие потери в тиристорах.

Наиболее близким по техническому решению является импульсный ультразвуковой генератор по авт.св. N 961534, H 04 K 15/00, 1982, взятый авторами за прототип. Известный генератор содержит магнитострикционный излучатель с последовательно включенной частотно-корректирующей параллельной RC-цепью, возбуждаемый импульсами тока, формируемыми силовым ключом, состоящим из двух встречно-параллельно включенных тиристоров, каждый из которых открывается отдельным током управления, величина которого задается выбором сопротивления потенциометра, включенного между анодом и управляющим электродом соответствующего тиристора.

Данному устройству присущи описанные выше недостатки. Кроме этого, ввиду отличия параметров тиристоров, особенно по величине открывающего тока управления, значения сопротивления этих потенциометров будут различны. Отмечен также еще недостаток - большая установленная мощность регулировочных потенциометров, что приводит к дополнительным потерям энергии в цепи управления.

Техническим решением предлагаемого изобретения является расширение частотного диапазона и стабилизация параметров генератора.

Поставленная задача достигается тем, что импульсный ультразвуковой генератор содержащий магнитострикционный излучатель, обмотка которого последовательно соединена с конденсатором, управляемый электронный ключ, в качестве которого использован квазирезонансный преобразователь частоты с сумматором на входе, состоящий из двух силовых транзисторов, формирователя импульсов, задающего генератора импульсов, причем силовые транзисторы соединены последовательно между собой и через конденсатор и обмотку магнитострикционного излучателя с датчиком тока, который через сумматор соединен с входом задающего генератора импульсов выход которого подключен к входу формирователя импульсов, а выходы последнего соединены с базами силовых транзисторов.

Новизна заявляемого технического решения обусловлена использованием в качестве управляющего электронного ключа квазирезонансного преобразователя частоты с сумматором на входе, состоящим из двух силовых транзисторов, формирователя импульсов, задающего генератора импульсов, причем силовые транзисторы соединены последовательно между собой и через конденсатор и обмотку магнитострикционного излучателя с датчиком тока, который через сумматор соединен с входом задающего генератора, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, а выходы последнего соединены с базами силовых транзисторов.

По данным научно-технической и патентной литературы авторам не известна заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения уровню изобретения.

Сущность решения поясняется чертежом, где дана схема импульсного ультразвукового генератора. Схема содержит магнитострикционный излучатель 1, обмотка которого последовательно соединена с конденсатором 2 и датчиком тока 3, квазирезонансный преобразователь частоты 4 с сумматором на входе 5 и двух силовых транзисторов 6 на выходе, которые соединены последовательно между собой и с конденсатором 2, а базами с формирователем импульсов 7, задающим генератором импульсов 8.

Задающий генератор импульсов выполнен на логическом элементе, например триггере D1. Импульсы имеют постоянную длительность, заданную цепью R1C1. Период следования импульсов определяют параметры элементов VT1, R2, C2. Формирователь импульсов 7, формирует импульсы определенной длительности и в противофазе подает на базы силовых транзисторов 6. Обычно в импульсном преобразователе к моменту закрывания силовых транзисторов ток, протекающий через них, максимальный, квазирезонансный режим (как в нашем случае) отличается тем, что к моменту закрывания силовых транзисторов 6 их коллекторный ток близок к нулю, что снижает потери. Уменьшение тока к моменту закрывания обеспечивают элементы устройства: индуктивность обмотки магнитострикционного излучателя 1 и емкость конденсатора 2. От резонансного преобразователя он отличается тем, что частота преобразования не определяется резонансной частотой коллекторной нагрузки. Благодаря этому можно автоматически регулировать частоту преобразования, настраивая магнитострикционный излучатель 1 на собственную резонансную частоту, что увеличивает эффективность работы и стабилизирует параметры температурного режима или внешних возмущающих воздействий.

Импульсный ультразвуковой генератор работает следующим образом. При подаче питающего напряжения "+" "-", транзистор VT1 задающего генератора 8 закрыт, частота генератора возрастает и определяется параметрами: сопротивлением R1 и емкостью C1. Силовые транзисторы 6 переключаются с такой же частотой, при этом происходит заряд и разряд конденсатора 2, что и формирует мощные импульсы в обмотке магнитострикционного излучателя 1. Пропорционально этим импульсам в датчике тока 3 формируется сигнал управления. При достижении резонансной частоты возрастает ток и возрастает сигнал в датчике тока 3, этот сигнал поступает в сумматор 5, в котором формируется сигнал управления U_упр, транзистор VT1 открывается и происходит стабилизация частоты задающего генератора импульсов 8.

Таким образом, независимо от температурного режима или внешних возмущающих воздействий импульсный ультразвуковой генератор работает в резонансном режиме с максимальной отдачей энергии.

Формула изобретения

Импульсный ультразвуковой генератор, содержащий магнитострикционный излучатель, обмотка которого последовательно соединена с конденсатором, управляемый электронный ключ, отличающийся тем, что в качестве управляемого электронного ключа использован квазирезонансный преобразователь частоты с сумматором на входе, состоящий из двух силовых транзисторов, формирователя импульсов, задающего генератора импульсов, причем силовые транзисторы соединены последовательно между собой и через конденсатор и обмотку магнитострикционного излучателя с датчиком тока, который через сумматор соединен с входом задающего генератора импульсов, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, а выходы последнего соединены с базами силовых транзисторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1