УСТРОЙСТВО КРЕПЛЕНИЯ АРМИРОВАННОГО ПЬЕЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Российский патент 1997 года по МПК H04R17/00 

Изобретение относится к гидроакустике и ультразвуковой технике и может быть использовано в конструкциях гидроакустических антенн и в ультразвуковых установках.

Известно устройство крепления симметричного пьезопреобразователя в узловой плоскости, содержащее металлическую прокладку, вклеенную в узловую плоскость пьезопреобразователя, и крепящие стойки, которые одним концом крепятся к выступающим частям металлической прокладки, а другим концом к несущей плоскости, на которой установлен пьезопреобразователь (1).

Это устройство крепления подвержено опасности разрушения при воздействии теплового удара из-за существенного различия коэффициентов теплового расширения склеиваемых деталей, кроме того, такое крепление неразъемно и неремонтопригодно.

Известно устройство несимметричного пьезопреобразователя в узловой плоскости, содержащее металлическую прокладку, вклеенную в узловую плоскость пьезопреобразователя, к которой прикреплены крепящие стойки, соединяющие ее с основанием, которое, в свою очередь, вместе с пьезопреобразователем закреплено на несущей поверхности (2).

Такое устройство крепления может быть разрушено при воздействии теплового удара из-за различия в коэффициентах теплового расширения в металлической прокладке и пьезокерамике, а также неразборно и неремонтопригодно.

Цель изобретения заключается в повышении надежности крепления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве крепления, содержащем внешнюю опору, элемент крепления разъемно прикреплен изнутри полой армирующей шпилькой в ее узловой плоскости, причем элемент крепления выполнен или в виде крепящего винта типа "невыпадающего", или в виде прижимного винта, или в виде струны, кроме того, внешняя опора может быть выполнена в виде опорного обруча.

При разъемном соединении элемента крепления изнутри с полой армирующей шпилькой в ее узловой плоскости отсутствует клеевое соединение разнородных материалов, которое подвержено разрушению при воздействии теплового удара, что также обеспечивает разборность и, в свою очередь, ремонтопригодность крепления.

Устройство крепления может быть реализовано в нескольких вариантах.

На фиг.1 показано крепление при помощи крепящего винта и внешней опоры; на фиг. 2 крепление при помощь прижимного винта и П-образной опорной скобы; на фиг.3 крепление при помощи крепящего винта и опорного обруча; на фиг.4 - крепление при помощи струны и П-образной опорной скобы.

Первый вариант устройства крепления армированного пьезопреобразователя (фиг. 1), состоящего из пьезокерамики 1, излучающей 2 и тыльной 3 накладок, армирующей гайки 4, полой армирующей шпильки 5 с резьбой в глухом отверстии, включает в себя крепящий винт 6 с резьбой (3-4 нитки) только на его конечной части типа "невыпадающий", внешнюю опору (стакан) 7, несущую поверхность 8, герметизирующее и акустически развязывающее резиновое фигурное кольцо 9 и узловую плоскость в полой армирующей шпильке 10. Сигнальные проводники 11 выведены наружу через специальное отверстие во внешней опоре.

Второй вариант предложенного крепления показан на фиг.2. Такое крепление удобно тогда, когда есть необходимость установки армированного пьезопреобразователя так, чтобы его излучающая накладка располагалась заподлицо с несущей поверхностью. Здесь крепление состоит из прижимного винта 12 и П-образной скобы 13, приваренной к несущей поверхности 8. Полая армирующая шпилька 5 выполнена так, что глухое отверстие в ней своим дном совпадает с ее узловой плоскостью 10.

В тех случаях, когда крепление армированных пьезопреобразователей осуществляется на поверхности в виде многогранной призмы (круговая база), его удобно выполнять так, как это показано на фиг.3. Здесь крепление армированных пьезопреобразователей 14 на несущей поверхности 15 состоит из крепящих винтов 6 типа "невыпадающий" и опорного обруча 16 с отверстиями под крепящие винты против каждого устанавливаемого армированного пьезопреобразователя.

При необходимости установки армированных пьезопреобразователей на круговой базе так, чтобы их излучающие накладки были заподлицо с боковой несущей поверхностью, крепление может быть выполнено по второму варианту (фиг.2) с той разницей, что в состав крепления в этом случае вместе П-образной скобы войдет опорный обруч с отверстиями против каждого армированного пьезопреобразователя и резьбой в них для прижимных винтов.

В случае, когда по каким-либо причинам невозможно обеспечить точного совмещения места закрепления с узловой плоскостью полой армирующей шпильки, крепление может быть выполнено так, как это показано на фиг.4.

Здесь крепление состоит из натягивающего полого винта 17, струны 18 с оплавленными для упора концами 19, внутреннего полого винта 20 и внешней П-образной опоры 13.

Это же крепление может быть использовано для круговой базы (фиг.3) с той разницей, что вместо крепящего винта используются внутренний полый и вытягивающий полый винты со струной, а вместо П-образной опоры опорный обруч с резьбой в отверстиях.

Для обеспечения крепления по первому варианту (фиг.1) на посадочное отверстие в несущей поверхности надевается фигурное резиновое кольцо, затем устанавливается в это отверстие по месту армированный пьезопреобразователь. С обратной стороны на пьезопреобразователь надевается внешняя опора (стакан) и устанавливается так, чтобы ее края совместились с краями фигурного резинового кольца, при этом сигнальные провода выводятся наружу через специальное отверстие. Затем вставляется крепящий винт и затягивается до необходимого усилия, при этом его резьбовая часть должна совместиться с узловой плоскостью полой армирующей шпильки. Если по каким-либо причинам нет уверенности в том, что резьбовая часть крепящего винта точно совместиться с узловой плоскостью полой армирующей шпильки, крепящий винт может быть выполнен четвертьволновым с соответствующей коррекцией высоты внешней опоры.

Крепление по второму варианту (фиг.2) осуществляется прижатием армированного пьезопреобразователя прижимным винтом, имеющим резьбовое соединение с П-образной опорной скобой 13 через резиновое фигурное кольцо 9 к несущей поверхности 8.

Крепление армированных пьезопреобразователей на круговой базе (фиг.3) осуществляется также, как в первом варианте, с той разницей, что вместо внешней опоры (стакана) используется опорный обруч с отверстиями под крепящие винты против каждого армированного пьезопреобразователя. Такое крепление осуществляется попарно, когда прижатие излучающей накладки к несущей поверхности происходит одновременно двух армированных пьезопреобразователей, расположенных на круговой базе диаметрально противоположно по отношению друг у другу. Аналогично осуществляется крепление армированных пьезопреобразователей на круговой базе по принципу прижатия изнутри (по второму варианту) так, как это показано на фиг.2. В этом случае в отверстиях опорного обруча имеется резьба для прижимных винтов и крепление осуществляется также попарно диаметрально противоположно.

Крепление при помощи струны (фиг.4) осуществляется следующим образом: натягивающий полый винт вкручивается в П-образную опору, струна пропускается через натягивающий полый винт и внутренний полый винт и после этого концы струны оплавляются для упора по необходимому размеру. Натягивающий полый винт вкручивается в П-образную опору до отказа, как это описано в первом варианте, П-образная опора устанавливается на несущую поверхность 8 так, чтобы натягивающий полый винт находился напротив глухого отверстия с резьбой в полой армирующей шпильке 5. Внутренний полый винт закручивают в полую армирующую шпильку до упора; после чего натягивающий полый винт выкручивают до тех пор, пока излучающая накладка 2 не будет прижата к несущей поверхности через резиновое фигурное кольцо 8 с необходимым усилием.

Крепление при помощи струны может быть использовано и для круговой базы (фиг. 3) с той разницей, что вместо крепящего винта 6 используют связанные струной 18 внутренний 20 и вытягивающий 17 полые винты, а вместо П-образной опоры 13 опорный обруч 16 с резьбой в отверстиях для вытягивающих полых винтов. Крепление начинается с того, что на опорный обруч навинчиваются натягивающие полые винты до упора, затем в них вставляют струны с оплавленным упором и надетыми на них внутренними полыми винтами. Свободные концы струн, продетые через вытягивающие полые винты, оплавляются для упора по необходимому размеру. Дальнейшие действия полностью совпадают с примером, изображенным на фиг.4.

Предложенное устройство крепления устраняет неустойчивость к воздействию теплового удара, а также неразборность и неремонтопригодность. Первый недостаток устраняется тем, что вместо клеевого неразъемного соединения элемента крепления с пьезопреобразователем используется разъемное соединение изнутри полой армирующей шпильки в ее узловой плоскости, а второй недостаток устраняется за счет разъемности соединения элемента крепления. Придание устройству крепления разборности и ремонтопригодности существенно снижает эксплуатационные расходы на соответствующие изделия.

Предложенное устройство крепления практически не влияет на резонансную частоту армированного пьезопреобразователя, поскольку сила прижатия как минимум на два порядка меньше статической силы армирования.

Использование: в гидроакустике и ультразвуковой технике и может быть использовано в конструкциях гидроакустических антенн и в ультразвуковых установках. Сущность изобретения: устройство содержит пакет 1 пьезокерамических пластин, излучающую накладку 2, тыльную накладку 3, армирующую гайку 4, полую армирующую шпильку 5 с резьбой в глухом отверстии, крепящий винт 6 с резьбой, внешнюю опору 7, несущую поверхность 8, резиновое фигурное кольцо 9, узловую плоскость 1. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство крепления армированного пьезопреобразователя, содержащее элемент крепления и внешнюю опору, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, элемент крепления разъемно прикреплен к внешней опоре изнутри полой армирующей шпильки в ее узловой плоскости. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что элемент крепления выполнен в виде крепящего винта типа невыпадающего. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что элемент крепления выполнен в виде прижимного винта. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что элемент крепления выполнен в виде струны.