Магнитострикционный преобразователь
Союз Советских
Социалистических
Республик
Ф К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву.— (22) Заявлено 30, 06, 78 (21) 2636430/18-10 (53)M. Кл.. В 06 В 1/08 Н 04 и 15/00.с присоединением заявки ¹â€” Гоеударстееный комитет СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет.— (53) УДК 534.232. (088.8) Опубликовано 30 11 81 бюллетень pk44 Дата опубликования описания 30 11 (72) Авторы изобретения А. Г. Сучков и Н. Н. Дмитриев г» ,l„.ä, - » ;.4 Р1 т ."; центральный ордена Трудового Красного Зн исследовательский институт черной ме им. И. П. Бардина (71) Заявитель (54 ) ИАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ° 1 Изобретение относится к техничес= .jKoH акустике, в частности, к ультра звуковой технике и может быть использовано в различных технологических процессах, например, при обработке жидких сред, сварке и т.д. Известен магнитострикционный преобразователь ультразвуковых радиальных колебаний, у которого обмотка возбуждения уложена вдоль всей поверхности магнитопровода 111.. Недостаток такого преобразователя — малая интенсивность колебаний, и, вследствие укаэанного расположения обмотки возбуждения, невозможность создания его акустического контакта с объектом обработки или волноводно-излучающей системой при расположении их, например, внутри преобразователя. Известен также преобразователь радиальных колебаний, у которого обмотка возбуждения не. препятствует непосредственному контакту с обраба-.,тываемым объектом или волноводной .системой. В этом преобразователе кольцевые пластины, из которых он набран, имеют радиально расположенные равновеликие и равноотстоящие друг от друга отверстия, в которые и уложена обмотка возбуждения 1.2). Основной недостаток данного преобразователя - небольшая интенсивность колебаний. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является магннтострикционный преобразователь, содержащий монолитный пакет из двух 1S полуволновых стержневых элементов,, набранный иэ пластин, и обмотку возбуждения, проходящую через окна ..элементов и размещенную иа стерж,. "И Однако известный преобраэовательт позволяющий получить высотную интенсивность колебаний, не может быть использован без дополнительных уст884747 30 рдйств для получения интенсивных колебаний в объекте обработки. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей известного устройства и повышение его эффективности. Поставленная цель достигается тем, что в пакете выполнено централь-, ное отверстие диаметром 0,15-0,30 а полуволновые элементы расположены радиально-симметрично относительно центра отверстия, причем расстояние от центра отверстия до ближайшей к нему точки поверхности каждого из ,окон элементов составляет 0,1250,20, где — длина продольной ультразвуковой волны в материале преобразователя. На фиг.1 принеден вариант преобразователя с двумя полуволновыми двухстержневыми элементами; на фиг.2-, то же, с четырьмя полуволновыми двухстержневыми элементами; на фиг.3— то же, с шестью полуволновыми трехстержневыми элементами. Преобразователь 1 набран из пластин 2, выполненных с центральным отверстием 3. Пакет преобразователя .образован двумя, четырьмя или шестью (фиг. Iа, lб и Is) полуволновыми элементами 4, равномерно расположенными относительно отверстия 3. Каждый из элементов имеет обмотку 5 возбуждения, проходящую через окна 6 элементов и уложенную на стержни, К торцам элементов преобразователя прикреплены. прокладки из воздухоподобной. резины 7, экранирующие в результате излучения от этих торцов. Диаметр центрального отверстий преобразователя составляет 0,15-0,33-. Выбор этих значений обусловлен тем, что при величине диаметра центрального отверстия 3 более 0,3 механические напряжения, создаваемые ультразвуковыми колебаниями в месте сопряжения полуволновых элементов 4, могут превышать предел прочности материала преобразователя 1, что приведет к его разрушению. При вели-. чине центрального отверстия 3 менее 0 ° 15 . наступает демпфирование полуволновых элементов 4 друг другом, в результате чего интенсивность радиальных колебаний резко снижается. .В предлагаемом преобразователе (фиг.l) диаметр центрального отверстия равен 0,2 ., что составляет 52 мм. Расстояние от. центра отверстия до ближайшей к нему точки поверхности окна полуволнового элемента составляет 0,125-0,2 3.. Минимальное расстояние между ними определяется величиной магнитного потока в полуволновых элементах 4, обеспечивающего необходимую акустическую мощность преобразователя 1. При увеличении этого расстояния больше 0,2 А значительно возрастает пассивная мас са накладки (ярма ) полуволнового элемента 4, в результате .чего изменяется его резонансная частота, а интенсивность излучения колебаний понижается. В предлагаемом преобразователе расстояние от центра отверстия до ближайшей к нему точки поверхности окна полуволнового элемента равна 40 мм и составляет 0,15 g. Указанные размеры, при ширине пластиныи толщине пакета соответственно равных 65 и 55 мм,являются.оптимальными для преобразователя, рассчитанного на частоту 19,5 кГц. Расстояние между противолежащими торцами преобразователя составляет 259 мм, а толщина пластин, из которых он набран, равна 0,15 мм. Преобразователь работает следующим образом. Переменное электрическое напряжение, подводимое к обмоткам 5 от ультразвукового генератора, например УЗГ-2-10 (не показан), возбуждает продольные колебания в полуволновых элементах 4. Излучение акустической энергии в объект обработки осуществляется только с поверхности центрального отверстия 3 преобразователя 1, так как на его торцах расположены экранирующие прокладки 7. Площадь поверхности центрального отверстия 3 преобразователя (фиг,1сГ и ) равна 83 см . Потребляемая преобразователем электрическая мощность составляет около 10 кВт, Электроакус-. тический КПД стержневых магнитострикционных преобразователей достигает 20-25Х. Следовательно, мощность 1О упругих колебаний, излучаемая поверхностью центрального отверстия,составляет 2-2,5 кВт, т.е. интенсивность радиальных колебаний преобра2 зователя равна 20-30 Вт/см. ,5S Таким образом, предлагаемый преобразователь позволит получать колебания интенсивностью в 1,5 раза выше по .сравнению с известньм. Вместе с 88474,этим, при равном количестве полуволновых элементов габаритные размеры колебательной системы с известным преобразователем примерно в два раза больше, чем предлагаемого. Кроме того, более высокая. интенсивность излучения колебаний его позволит сократить время ультразвукового воздействия на объект обработки в ряде технологических процессов. Так,на- Ю пример, при очистке труб время обработки уменьшится в 2-2,5 раза,. что. сокращает затраты на этот процесс. Магнитострикционный преобразова тель, содержащий монолитный пакет из полуволновых стержневых элементов, Зе набранный иэ пластин, и обмотку возбуждения, проходящую через окно элементов и размещенную на стержнях, Формула изобретения 7. 4 отличающийся тем, что, с.целью расширения функциональных возможностей и повышения эффективности, в пакете выполнено центральное отверстие диаметром 0,05-0,30, а полуволновые. элементы расположены радиально-симметрично относительно центра отверстия, причем расстояние от центра отверстия да ближайшей к нему точки поверхности каждого из окон элементов составляет 0Ä100,20 7, где . — длина продольной ультразвуковой волны в материале преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе - 1. Патент США 9 3246288, кл. 349-11. 2. Авторское свидетельство СССР. Р 263317, кл. В 06 В I/08, 1966 . 3. Ультразвуковые преобразователи. Под ред. Кикучи Е. И., "Мир", 1972,,с.216. 88474 7 Составитель В.Валуев Редактор И.Ковальчук Техред М.рейвес Корректор А.Ференц Заказ 10327/8 Тираж 530 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5! Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
